㈠ 怎麼去除蛋白質中的金屬離子
1化學沉澱
化學沉澱法是使廢水中呈溶解狀態的重金屬轉變為不溶於水的重金屬化合物的方法,包括中和沉法和硫化物沉澱法等.
中和沉澱法
在含重金屬的廢水中加入鹼進行中和反應,使重金屬生成不溶於水的氫氧化物沉澱形式加以分離.中和沉澱法操作簡單,是常用的處理廢水方法.實踐證明在操作中需要注意以下幾點:
(1)中和沉澱後,廢水中若pH值高,需要中和處理後才可排放;
(2)廢水中常常有多種重金屬共存,當廢水中含有Zn、Pb、Sn、Al等兩性金屬時,pH值偏高,可能有再溶解傾向,因此要嚴格控制pH值,實行分段沉澱;
(3)廢水中有些陰離子如:鹵素、氰根、腐植質等有可能與重金屬形成絡合物,因此要在中和之前需經過預處理;
(4)有些顆粒小,不易沉澱,則需加入絮凝劑輔助沉澱生成.
硫化物沉澱法
加入硫化物沉澱劑使廢水中重金屬離子生成硫化物沉澱後從廢水中去除的方法.
與中和沉澱法相比,硫化物沉澱法的優點是:重金屬硫化物溶解度比其氫氧化物的溶解度更低,反應時最佳pH值在7—9之間,處理後的廢水不用中和.硫化物沉澱法的缺點是:硫化物沉澱物顆粒小,易形成膠體;硫化物沉澱劑本身在水中殘留,遇酸生成硫化氫氣體,產生二次污染.為了防止二次污染問題,英國學者研究出了改進的硫化物沉澱法,即在需處理的廢水中有選擇性的加入硫化物離子和另一重金屬離子(該重金屬的硫化物離子平衡濃度比需要除去的重金屬污染物質的硫化物的平衡濃度高).由於加進去的重金屬的硫化物比廢水中的重金屬的硫化物更易溶解,這樣廢水中原有的重金屬離子就比添加進去的重金屬離子先分離出來,同時能夠有效地避免硫化氫的生成和硫化物離子殘留的問題.
2氧化還原處理
化學還原法
電鍍廢水中的Cr主要以Cr6+離子形態存在,因此向廢水中投加還原劑將Cr6+還原成微毒的Cr3+後,投加石灰或NaOH產生Cr(OH)3沉澱分離去除.化學還原法治理電鍍廢水是最早應用的治理技術之一,在我國有著廣泛的應用,其治理原理簡單、操作易於掌握、能承受大水量和高濃度廢水沖擊.根據投加還原劑的不同,可分為FeSO4法、NaHSO3法、鐵屑法、SO2法等.
應用化學還原法處理含Cr廢水,鹼化時一般用石灰,但廢渣多;用NaOH或Na2CO3,則污泥少,但葯劑費用高,處理成本大,這是化學還原法的缺點.
鐵氧體法
鐵氧體技術是根據生產鐵氧體的原理發展起來的.在含Cr廢水中加入過量的FeSO4,使Cr6+還原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+,調節pH值至8左右,使Fe離子和Cr離子產生氫氧化物沉澱.通入空氣攪拌並加入氫氧化物不斷反應,形成鉻鐵氧體.其典型工藝有間歇式和連續式.鐵氧體法形成的污泥化學穩定性高,易於固液分離和脫水.鐵氧體法除能處理含Cr廢水外,特別適用於含重金屬離子種類較多的電鍍混合廢水.我國應用鐵氧體法已經有幾十年歷史,處理後的廢水能達到排放標准,在國內電鍍工業中應用較多.
鐵氧體法具有設備簡單、投資少、操作簡便、不產生二次污染等優點.但在形成鐵氧體過程中需要加熱(約70oC),能耗較高,處理後鹽度高,而且有不能處理含Hg和絡合物廢水的缺點.
電解法
電解法處理含Cr廢水在我國已經有二十多年的歷史,具有去除率高、無二次污染、所沉澱的重金屬可回收利用等優點.大約有30多種廢水溶液中的金屬離子可進行電沉積.電解法是一種比較成熟的處理技術,能減少污泥的生成量,且能回收Cu、Ag、Cd等金屬,已應用於廢水的治理.不過電解法成本比較高,一般經濃縮後再電解經濟效益較好.
近年來,電解法迅速發展,並對鐵屑內電解進行了深入研究,利用鐵屑內電解原理研製的動態廢水處理裝置對重金屬離子有很好的去除效果.
另外,高壓脈沖電凝系統()為當今世界新一代電化學水處理設備,對表面處理、塗裝廢水以及電鍍混合廢水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有顯著的治理效果.高壓脈沖電凝法比傳統電解法電流效率提高20%—30%;電解時間縮短30%—40%;節省電能達到30%—40%;污泥產生量少;對重金屬去除率可達96%一99%.
3溶劑萃取分離
溶劑萃取法是分離和凈化物質常用的方法.由於液一液接觸,可連續操作,分離效果較好.使用這種方法時,要選擇有較高選擇性的萃取劑,廢水中重金屬一般以陽離子或陰離子形式存在,例如在酸性條件下,與萃取劑發生絡合反應,從水相被萃取到有機相,然後在鹼性條件下被反萃取到水相,使溶劑再生以循環利用.這就要求在萃取操作時注意選擇水相酸度.盡管萃取法有較大優越性,然而溶劑在萃取過程中的流失和再生過程中能源消耗大,使這種方法存在一定局限性,應用受到很大的限制.
4吸附法
吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法.利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等.活性炭裝備簡單,在廢水治理中應用廣泛,但活性炭再生效率低,處理水質很難達到回用要求,一般用於電鍍廢水的預處理.腐植酸類物質是比較廉價的吸附劑,把腐植酸做成腐植酸樹脂用以處理含Cr、含Ni廢水已有成功經驗.有相關研究表明,殼聚糖及其衍生物是重金屬離子的良好吸附劑,殼聚糖樹脂交聯後,可重復使用10次,吸附容量沒有明顯降低.利用改性的海泡石治理重金屬廢水對Pb2+、Hg2+、Cd2+有很好的吸附能力,處理後廢水中重金屬含量顯著低於污水綜合排放標准.另有文獻報道蒙脫石也是一種性能良好的粘土礦物吸附劑,鋁鋯柱撐蒙脫石在酸性條件下對Cr6+的去除率達到99%,出水中Cr6+含量低於國家排放標准,具有實際應用前暑.
5膜分離法
膜分離法是利用高分子所具有的選擇性來進行物質分離的技術,包括電滲析、反滲透、膜萃取、超過濾等.用電滲析法處理電鍍工業廢水,處理後廢水組成不變,有利於回槽使用.含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金屬離子廢水都適宜用電滲析處理,已有成套設備.反滲透法已大規模用於鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理.採用反滲透法處理電鍍廢水,已處理水可以回用,實現閉路循環.液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多,有些領域液膜法已由基礎理論研究進入到初步工業應用階段,如我國和奧地利均用乳狀液膜技術處理含Zn廢水,此外也應用於鍍Au廢液處理中.膜萃取技術是一種高效、無二次污染的分離技術,該項技術在金屬萃取方面有很大進展.
6離子交換法
離子交換處理法是利用離子交換劑分離廢水中有害物質的方法,應用的離子交換劑有離子交換樹脂、沸石等等,離子交換樹脂有凝膠型和大孔型.前者有選擇性,後者製造復雜、成本高、再生劑耗量大,因而在應用上受到很大限制.離子交換是靠交換劑自身所帶的能自由移動的離子與被處理的溶液中的離子通過離子交換來實現的.推動離子交換的動力是離子間濃度差和交換劑上的功能基對離子的親和能力,多數情況下離子是先被吸附,再被交換,離子交換劑具有吸附、交換雙重作用.這種材料的應用越來越多,如膨潤土,它是以蒙脫石為主要成分的粘土,具有吸水膨脹性好、比表面積大、較強的吸附能力和離子交換能力,若經改良後其吸附及離子交換的能力更強.但是卻較難再生,天然沸石在對重金屬廢水的處理方面比膨潤土具有更大的優點:沸石是含網架結構的鋁硅酸鹽礦物,其內部多孔,比表面積大,具有獨特的吸附和離子交換能力.研究表明,沸石從廢水中去除重金屬離子的機理,多數情況下是吸附和離子交換雙重作用,隨流速增加,離子交換將取代吸附作用佔主要地位.若用NaCl對天然沸石進行預處理可提高吸附和離子交換能力.通過吸附和離子交換再生過程,廢水中重金屬離子濃度可濃縮提高30倍.沸石去除銅,在NaCl再生過程中,去除率達97%以上,可多次吸附交換,再生循環,而且對銅的去除率並不降低.
三、生物處理技術
由於傳統治理方法有成本高、操作復雜、對於大流量低濃度的有害污染難處理等缺點,經過多年的探索和研究,生物治理技術日益受到人們的重視.隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展,採用生物技術處理電鍍重金屬廢水呈現蓬勃發展勢頭,根據生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法以及植物修復法.
1生物絮凝法
生物絮凝法是利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱的一種除污方法.微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外,具有絮凝活性的代謝物.一般由多糖、蛋白質、DNA、纖維素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物質構成,分子中含有多種官能團,能使水中膠體懸浮物相互凝聚沉澱.至目前為止,對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種,生物絮凝劑中的氨基和羥基可與Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金屬離子形成穩定的鰲合物而沉澱下來.應用微生物絮凝法處理廢水安全方便無毒、不產生二次污染、絮凝效果好,且生長快、易於實現工業化等特點.此外,微生物可以通過遺傳工程、馴化或構造出具有特殊功能的菌株.因而微生物絮凝法具有廣闊的應用前景.
2生物吸附法
生物吸附法是利用生物體本身的化學結構及成分特性來吸附溶於水中的金屬離子,再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法.利用胞外聚合物分離金屬離子,有些細菌在生長過程中釋放的蛋白質,能使溶液中可溶性的重金屬離子轉化為沉澱物而去除.生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易於分離回收重金屬等特點,已經被廣泛應用.
3生物化學法
生物化學法指通過微生物處理含重金屬廢水,將可溶性離子轉化為不溶性化合物而去除.硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法.該法是在厭氧條件下硫酸鹽還原菌通過異化的硫酸鹽還原作用,將硫酸鹽還原成H2S,廢水中的重金屬離子可以和所產生的H2S反應生成溶解度很低的金屬硫化物沉澱而被去除,同時H2SO4的還原作用可將SO42-轉化為S2-而使廢水的pH值升高.因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉澱.有關研究表明,生物化學法處理含Cr6+濃度為30—40mg/L的廢水去除率可達99.67%—99.97%.有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處理,結果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬.趙曉紅等人用脫硫腸桿菌(SRV)去除電鍍廢水中的銅離子,在銅質量濃度為246.8mg/L的溶液,當pH為4.0時,去除率達99.12%.
4植物修復法
植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉澱、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量,以達到治理污染、修復環境的目的.植物修復法是利用生態工程治理環境的一種有效方法,它是生物技術處理企業廢水的一種延伸.利用植物處理重金屬,主要有三部分組成:
(1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉澱或富集有毒金屬;
(2)利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬活性,從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過空氣載體擴散:
(3)利用金屬積累植物或超積累植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來,富集並輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分.通過收獲或移去已積累和富集了重金屬植物的枝條,降低土壤或水體中的重金屬濃度.在植物修復技術中能利用的植物有藻類、草本植物、木本植物等.
藻類凈化重金屬廢水的能力,主要表現在對重金屬具有很強的吸附力,利用藻類去除重金屬離子的研究已有大量報道.褐藻對Au的吸收量達400mg/g,在一定條件下綠藻對Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金屬離子的去除率達80%—90%,馬尾藻、鼠尾藻對重金屬的吸附雖然不及綠海藻,但仍具有較好的去除能力.
草本植物凈化重金屬廢水的應用已有很多報道.鳳眼蓮是國際上公認和常用的一種治理污染的水生漂浮植物,它具有生長迅速,既能耐低溫、又能耐高溫的特點,能迅速、大量地富集廢水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多種重金屬.有關研究發現鳳眼蓮對鈷和鋅的吸收率分別高達97%和80%.此外,還有很多草本植物具有凈化作用,如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等.
木本植物具有處理量大、凈化效果好、受氣候影響小、不易造成二次污染等等優點,受到人們廣泛關注.同時對土壤中Cd、Hg等有較強的吸附積累作用,由胡煥斌等試驗結果表明:蘆葦和池杉對重金屬Pb和Cd都有較強富集能力.
㈡ 高中化學選修2知識點
化學選修2《化學與技術》
第一單元 走進化學工業
教學重點(難點):
1、化工生產過程中的基本問題。
2、工業制硫酸的生產原理。平衡移動原理及其對化工生產中條件控制的意義和作用。
3、合成氨的反應原理。合成氨生產的適宜條件。
4、氨鹼法的生產原理。復雜鹽溶液中固體物質的結晶、分離和提純。
知識歸納:
1
制硫酸
反應原理
造氣:S+O2==SO2 (條件 加熱)
催化氧化:2SO2+O22SO3
吸收:SO3+H2O==H2SO4 98.3%的硫酸吸收。
原料選擇
黃鐵礦:FeS2 硫磺:S
反應條件
2SO2+O22SO3 放熱 可逆反應(低溫、高壓會提升轉化率)
轉化率、控制條件的成本、實際可能性。400℃~500℃,常壓。
釩觸媒:V2O5
三廢處理
廢氣:SO2+Ca(OH)2==CaSO3+H2O CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O
廢水:酸性,用鹼中和
廢渣:黃鐵礦廢渣――煉鐵、有色金屬;制水泥、制磚。
局部循環:充分利用原料
能量利用
熱交換:用反應放出的熱預熱反應物。
2
制氨氣
反應原理
N2+3H22NH3 放熱、可逆反應(低溫、高壓會提升轉化率)
反應條件:鐵觸媒 400~500℃,10MPa~30MPa
生產過程
1、造氣:N2:空氣(兩種方法,(1)液化後蒸發分離出氮氣和液氧,沸點N2-196℃,H2-183℃;(2)將氧氣燃燒為CO2再除去)。
H2:水合碳氫化合物(生成H2和CO或CO2)
2、凈化:避免催化劑中毒。
除H2S:NH3H2O+H2S==NH4HS+H2O
除CO:CO+H2O==CO2+H2 K2CO3+CO2+H2O==2KHCO3
3、氨的合成與分離:混合氣在合成塔內合成氨。出來的混合氣體中15%為氨氣,再進入冷凝器液化氨氣,剩餘原料氣體再送入合成塔。
工業發展
1、原料及原料氣的凈化。2、催化劑的改進(磁鐵礦)3、環境保護
三廢處理
廢氣:H2S-直接氧化法(選擇性催化氧化)、循環。
CO2-生產尿素、碳銨。
廢液:含氰化物污水-生化、加壓水解、氧化分解、化學沉澱、反吹回爐等。
含氨污水-蒸餾法回收氨,濃度較低可用離子交換法。
廢渣:造氣階段產生氫氣原料的廢渣。煤渣(用煤),炭黑(重油)。
3
制純鹼
氨鹼法
(索爾維)
1、CO2通入含NH3的飽和NaCl溶液中
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl
2、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑
缺點:CO2來自CaCO3,CaO-Ca(OH)2-2NH3+CaCl2+2H2O
CaCl2的處理成為問題。和NaCl中的Cl-沒有充分利用,只有70%。CaCO3的利用不夠充分。
聯合法
(侯德榜)
與氨氣生產聯合起來:
NH3、CO2都來自於合成氨工藝;這樣NH4Cl就成為另一產品化肥。綜合利用原料、降低成本、減少環境污染,NaCl利用率達96%。
資料:
一、硫酸的用途肥料的生產。
硫酸銨(俗稱硫銨或肥田粉):2NH3 + H2SO4=(NH4)2SO4;
和過磷酸鈣(俗稱過磷酸石灰或普鈣):Ca3(PO4)2 + 2H2SO4=Ca(H2PO4)2 + 2CaSO4; 濃硫酸的氧化性。
( 1) 2Fe + 6H2SO4 (濃) Fe2 (SO4)3 + 3SO2 + 6H2O (鋁一樣)
(2)C + 2H2SO4 ( 濃) 2SO2 + CO2 + 2H2O
S + 2H2SO4 (濃) 3SO2 + 2H2O
2P + 5H2SO4(濃) 2H3PO4 + 5SO2 + 2H2O
(3)H2S + H2SO4 (濃) = S + SO2 + 2H2O
2HBr + H2SO4 (濃) = Br2 + SO2 + 2H2O
8HI + H2SO4(濃) = 4I2 + H2S + 4H2O
(4)2NaBr + 3H2SO4 (濃) = 2NaHSO4 + Br2 + SO2 + 2H2O
2FeS + 6H2SO4(濃) = Fe2(SO4)3 + 2S ¯ + 3SO2 + 6H2O
(5)當濃硫酸加入膽礬時,濃硫酸吸水,膽礬脫水,產生白色沉澱。
二、氨氣
1、氮肥工業原料 與酸反應生成銨鹽
2、硝酸工業原料 能被催化氧化成為NO 4NH3+5O2=4NO+6H2O (Pt-Rh 高溫)
3、用作製冷劑 易液化,汽化時吸收大量的熱
三、純鹼
燒鹼(學名氫氧化鈉)是可溶性的強鹼。它與燒鹼並列,在工業上叫做「兩鹼」。燒鹼和純鹼都易溶於水,呈強鹼性,都能提供Na+離子。1、普通肥皂。
高級脂肪酸的鈉鹽,一般用油脂在略為過量的燒鹼作用下進行皂化而製得的。
如果直接用脂肪酸作原料,也可以用純鹼來代替燒鹼制肥皂。
第二單元 化學與資源開發利用
教學重點(難點):
1、 天然水凈化和污水處理的化學原理,化學再水處理中的應用和意義。
硬水的軟化。中和法和沉澱法在污水處理中的應用。
2、 海水曬鹽。海水提鎂和海水提溴的原理和簡單過程。氯鹼工業的基本反應原理。
從海水中獲取有用物質的不同方法和流程。
3、 石油、煤和天然氣綜合利用的新進展。
知識歸納:
方法
原理
天然水的凈化
混凝法
混凝劑:明礬、綠礬、硫酸鋁、聚合鋁、硫酸亞鐵、硫酸鐵等
Al3++3H2O3H++Al(OH)3
絮狀膠體(吸附懸浮物);帶正電(使膠體雜質聚沉)。
生活用水凈化過程:混凝沉澱-過濾-殺菌
化學軟化法
硬水:含有較多的Ca2+,Mg2+的水,較少或不含的為軟水。
不利於洗滌,易形成鍋垢,降低導熱性,局部過熱、爆炸。
暫時硬度:Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2引起的硬度。1、加熱法
永久硬度:鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物引起的硬度。
2、葯劑法:純鹼、生石灰、磷酸鹽
3、離子交換法:離子交換樹脂,不溶於水但能與同電性離子交換
2NaR+Ca2+==CaR2+2Na+再生:CaR2+2Na+==2NaR+Ca2+
污水處理
物理法
一級處理:格柵間、沉澱池等出去不溶解的污染物。預處理。
(微)生物法
二級處理:除去水中的可降解有機物和部分膠體污染物。
化學法
三級處理:中和法-酸性廢水(熟石灰),鹼性廢水(硫酸、CO2)
沉澱法-含重金屬離子的工業廢水(沉澱劑,如S2-)
氧化還原法。(實驗:電浮選凝聚法)
方法
原理
鹽的利用
海水制鹽
蒸發法(鹽田法)
太陽照射,海水中的水分蒸發,鹽析出。
鹽田條件:地點(海灘、遠離江河入海口)、氣候。
鹽田劃分:貯水池、蒸發池、結晶池。
苦鹵:分離出食鹽的母液。
食鹽利用
電解(氯鹼工業)
2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
陽極:2Cl--2e-=Cl2↑ 陰極:2H++2e-=H2↑
海水提溴
吹出法
1、氯化:Cl2+2Br-=2Cl-+Br2
2、吹出:空氣(或水蒸氣)吹出Br2
3、吸收:Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4 再用氯氣氧化氫溴酸。
海水提鎂
具體過程
海水―――Mg(OH)2―――MgCl2―――Mg
鹼(貝殼)/過濾 鹽酸 乾燥/電解
海水提取重水
蒸餾法、電解法、化學交換法、吸附法
了解化學交換法
化工
目的
石油
分餾(常壓、減壓)(物理)
把石油分成不同沸點范圍的蒸餾產物,得到汽油(C5~11)、煤油(C11~16)、柴油(C15~18)等輕質油,但產量較低。
裂化(化學)
獲得更多輕質油,特別是汽油。斷鏈。
列解(化學)
獲得重要有機化工原料:乙烯、丙稀、丁烯等。
煤
關注問題
提高燃燒熱效率,解決燃燒時的污染,分離提取化學原料。
干餾
隔絕空氣加熱。得焦爐氣(H2、CH4、乙烯、CO等,燃料)、煤焦油(苯等芳香族化合物,進一步提取)、焦炭(金屬冶煉)等。
氣化
利用空氣或氧氣將煤中的有機物轉化為可燃性氣體。C+水
液化
把煤轉化為液體燃料的過程。
直接液化:與溶劑混合,高溫、高壓、催化劑與氫氣作用,得到汽油、柴油、芳香烴等。煤制油(內蒙古)。
間接液化:先轉變為CO和氫氣,再催化合成為烴類、醇類燃料。
一碳化學
以分子中只含一個碳原子的化合物(甲烷、甲醇等)為原料合成一系列化工原料和燃料的化學。
CO:煤 CH4:天然氣。
電解飽和食鹽水中。
正陽失,負陰得。
陽極:活性電極,放電順序:S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42->F-
陰極: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸性溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(1)在電解飽和食鹽水中, 陽極有氣泡產生,有刺激性味道的氣體,濕潤的KI-澱粉試紙變藍。陰極有氣泡,可燃氣體。
(2)如果交換電極:如果用的都是惰性電極(石墨或鉑),那麼可以互換(反應不變);但如果原來陰極用的是鐵棒,那麼不能互換,若互換,鐵作陽極:Fe-2e-=Fe2+,陰極:2H++2e-=H2;陰極產生的氫氧根離子會和陽極產生的亞鐵離子在溶液中反應,生成氫氧化亞鐵(白色沉澱,不穩定馬上變成灰綠色,最終變成紅褐色)。
(3)陽離子交換膜有一種特殊的性質,即它只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過,也就是說只允許Na+通過,而Cl-、OH-和氣體則不能通過。這樣既能防止陰極產生的H2和陽極產生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒鹼的質量。
(4)陽極接在電源正極上,電源正極會不斷地吸電子,所以只能掛惰性電極,如炭棒和Pt等,若掛其他,如鐵棒,那麼電子被電源正極吸收,Fe會變成鐵離子,從而進入電解液中,你會很快看到鐵棒不見了。那至於為什麼用炭棒而不用Pt,則是價格關系。炭棒便宜。
而陰極接在電源負極上,電源負極在不斷產生電子,所以掛什麼並沒有什麼大的關系,掛鐵的話,反而保護了鐵不變為鐵離子。其實負極掛炭棒什麼的,也可。在工業生產中一般陰極不用鐵棒而做成鐵網,增大反應接觸面。而炭不易做成網狀,所以選用炭棒。
第三單元 化學與材料的發展
教學重點(難點):
1、硅氧四面體的特殊性,一些無機非金屬材料生產的化學原理。
形成對化學與材料發展關系比較全面的認識。
2、金屬冶煉的原理,金屬腐蝕的原理和防腐方法。
電解、電鍍的原理。
3、常見高分子材料的生產原理。
知識歸納:
一、 無機非金屬材料
原料
成分
生產原理
性能、用途
傳統硅酸鹽材料
陶瓷
黏土
高溫燒制
抗氧化、抗酸鹼腐蝕、耐高溫、絕緣、易成型。盛放物品、藝術品
玻璃
石英砂、石灰石、純鹼
Na2SiO3CaSiO3
Na2CO3+SiO2Na2SiO3+CO2 CaCO3類似
光學玻璃、耐腐蝕玻璃,不同顏色玻璃。
水泥
石灰石、黏土
硅酸二三鈣鋁酸三鈣、鐵鋁酸鈣
磨成粉-煅燒-加石膏等-粉磨
水硬性,用作建築材料。
混凝土:水泥、砂子、碎石
新材料
碳化硅
SiO2,C
SiC
SiO2+CSiC+CO↑
結構與金剛石相似,硬度大,優質磨料,性質穩定,航天器塗層材料。
氮化硅
高純Si、N2
Si3N4
3Si+2N2Si3N4
3SiCl4+2N2+6H2= Si3N4+12HCl
熔點高、硬度大、化學性質穩定,製造軸承、氣輪機葉片、發動機受熱面。
單質硅
高純焦炭、石英砂
Si
SiO2+2CSi+2CO↑
=SiHCl3+H2
SiHCl3+H2Si+3HCl
半導體工業
金剛石
CH4
C
CH4=====C(金剛石)+2H2
研磨材料
其餘新材料
C60(新型貯氫材料)、超導材料等
二、 金屬材料
金屬活動順序表:
標出金屬冶煉的方法及范圍:
原料
裝置
原理
煉鐵
鐵礦石、焦炭、石灰石、空氣
高爐
還原劑CO的生成:C+O2==CO2 CO2+C==2CO
生鐵形成:Fe2O3+3CO==2Fe+3CO
煉鋼
生鐵
氧氣頂吹轉爐
降低C%:2C+O2=2CO 2Fe+O2=2FeO FeO+C=CO+Fe
除雜質:FeS+CaO=CaS+FeO 脫硫
添加合金元素:Cr、Mn、Ni
煉鋁
鋁土礦、純鹼、石灰、煤、燃料油
電解槽
鋁土礦溶解:Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O
氫氧化鋁析出:NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3
氫氧化鋁脫水:2Al(OH)3=Al2O3+3H2O
電解氧化鋁:2Al2O34Al+3O2↑
冰晶石(Na3AlF6)-氧化鋁熔融液,少量CaF2
陽極:6O2—12e-=3O2↑陰極:4Al3++12e-=4Al
金屬腐蝕及防護:
分類
實例
金屬腐蝕原理
化學腐蝕
氧氣、氯氣等,溫度影響較大。鋼材高溫容易氧化一層氧化皮
電化學腐蝕
原電池反應,例如鋼材
吸氧腐蝕(大多):陰極1/2O2+H2O+2e-=2OH- 陽極Fe-2e-=Fe2+
析氫腐蝕(酸性):陰極2H++2e-=H2 陽極Fe-2e-=Fe2+
金屬防腐方法
氧化膜
用化學方法在鋼鐵、鋁的表面形成緻密氧化膜
電鍍
鍍鉻、鋅、鎳(在空氣中不容易發生化學變化的金屬,原理)
其餘
改善環境、犧牲陽極(原電池的負極)、外加電流等
三、 高分子材料
分類:天然高分子:澱粉、纖維素、蛋白質
合成高分子:聚×××
合成方法
舉例
基本概念
加成聚合反應
聚氯乙稀:
聚苯乙烯:
單體:
鏈節:
聚合度:
縮合聚合反應
滌綸:
塑料分類
結構
性質
舉例
熱塑性
線型
溶解於一些有機溶劑,一定溫度范圍會軟化、熔融,加工成形
聚乙烯
熱固性
體型
不易溶於有機溶劑,加熱不會熔融
酚醛樹脂
高分子材料降解分類:生物降解、光降解、化學降解
廢舊高分子材料的再利用途徑:(1)再生、改性重新做成有用材料和製品;(2)熱裂解或化學處理的方法制備多種化工原料;(3)作為燃料回收利用。
化學肥料
實例
生產原理
氮肥
尿素
2NH3+CO2H2NCOONH4 H2NCOONH4H2NCONH2+H2O
硝酸銨
4NH3+5O24NO+6H2O 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO NH3+HNO3=NH4NO3
其餘:碳酸氫銨、硫酸銨、氯化銨、氨水、硝酸鈣、硝酸鉀等
磷肥
過磷酸鈣/普鈣
硫酸處理。成分:Ca(H2PO4)2·H2O和CaSO4
其餘:重過磷酸鈣 Ca(H2PO4)2,鈣鎂磷肥、KH2PO4等
鉀肥
草木灰K2CO3,氯化鉀,硫酸鉀、硝酸鉀等
復合肥料
銨磷復合肥、硝磷復合肥、硝酸銨、 KH2PO4等
農葯
實例
作用、影響
殺蟲劑
有機氯(DDT 、六六六 、DDE)有機磷、氨基甲酸酯類、擬除蟲菊酯類等。
防治有害生物,提高農作物產量。影響生物群落、土壤、大氣、水等。
殺菌劑
波爾多液(硫酸銅、石灰)、石灰硫磺合劑等、除草劑等
植物生長調節劑
乙烯利、矮壯素等
肥皂
通式
肥皂成分
高級脂肪酸鈉(鉀)
RCOONa或RCOOK
生產原理
油脂水解/鹼性條件
去污原理
水中電離
RCOONa=RCOO-+Na+
親油基(憎水基)
RCOO-
親水基
Na+
主要作用
使肥皂、油污、水之間發生潤濕、乳化、起泡
簡單圖示
第四單元 化學與技術的發展教學重點(難點):1、化肥為農作物補充必要的營養元素,主要化肥的生產原理;了解農葯的組成、結構和性 質是決定其防治病蟲害效果的關鍵因素。化肥、農葯的使用及其對環境的影響。2、了解肥皂、合成洗滌劑的組成、特點、性質及其生產原理。3、通過典型實例了解精細化學品的生產特點,體會化學與技術發展在滿足生產和生活需要中的不可替代作用。知識歸納:
合成洗滌劑
故態:洗衣粉 液態:洗潔凈
主要成分
烷基苯磺酸鈉
生產原理
結構優化
1、確定合適的碳鏈長度(12~18)。(過長水溶性降低,過短水溶性過強)2、不含支鏈的烴基。(容易生物降解)3、合理配方。(提高綜合性能,環境污染、增白、香味等)
工業味精:表面活性劑。用量少,能顯著降低水與空氣或其他物質的界面張力(表面張力), 提高工業生產效率,提高產品質量和性能。
㈢ 電解法再生得硫酸
【答案】 B 【解析】 試題分析: A 、 Pt ( I) 有氫氣產生,所以 Pt(I) 發生還原反應,所以 Pt ( I )是電解池的陰極,則 X 是電的負極, Y 是電的正極,正確; B 、由圖可知,陽極區即 Pt ( II) 是陰離子交換膜,只允許陰離子通過,所以開始加入的亞硫酸氫根離子、亞氯酸根離子移向陽極區,在陽極區發生氧化反應,與未移動的氫離子結合生成硫酸,所以溶液的 pH 減小,錯誤; C 、由 B 的分析可知,進入電解池的硫酸的濃度小於出的硫酸的濃度,所以 b>a ,正確; D 、由以上分析可知,該過程的產品主要是氫氣與硫酸,正確,答案選 B 。 考點:考查原電池的反應原理的判斷
㈣ 常用的工業催化劑的制備方法有哪些各自的有缺點及適用場合是什麼
製造催化劑的每一種方法,實際上都是由一系列的操作單元組合而成。為了方便,人們把其中關鍵而具特色的操作單元的名稱定為製造方法的名稱。傳統的方法有機械混合法、沉澱法、浸漬法、溶液蒸干法、熱熔融法、浸溶法(瀝濾法)、離子交換法等,近十年來發展的新方法有化學鍵合法、纖維化法等。
1.機械混合法
將兩種以上的物質加入混合設備內混合。此法簡單易行,例如轉化-吸收型脫硫劑的製造,是將活性組分(如二氧化錳、氧化鋅、碳酸鋅)與少量粘結劑(如氧化鎂、氧化鈣)的粉料計量連續加入一個可調節轉速和傾斜度的轉盤中,同時噴入計量的水。粉料滾動混合粘結,形成均勻直徑的球體,此球體再經乾燥、焙燒即為成品。乙苯脫氫制苯乙烯的Fe-Cr-K-O催化劑,是由氧化鐵、鉻酸鉀等固體粉末混合壓片成型、焙燒製成的。利用此法時應重視粉料的粒度和物理性質。
2.沉澱法
此法用於製造要求分散度高並含有一種或多種金屬氧化物的催化劑。在製造多組分催化劑時,適宜的沉澱條件對於保證產物組成的均勻性和製造優質催化劑非常重要。通常的方法是在一種或多種金屬鹽溶液中加入沉澱劑(如碳酸鈉、氫氧化鈣),經沉澱、洗滌、過濾、乾燥、成型、焙燒(或活化),即得最終產品。如果在沉澱桶內放入不溶物質(如硅藻土),使金屬氧化物或碳酸鹽附著在此不溶物質上沉澱,則稱為附著沉澱法。沉澱法需要高效的過濾洗滌設備,以節約水,避免漏料損失。
3.浸漬法
將具有高孔隙率的載體(如硅藻土、氧化鋁、活性炭等)浸入含有一種或多種金屬離子的溶液中,保持一定的溫度,溶液進入載體的孔隙中。將載體瀝干,經乾燥、煅燒,載體內表面上即附著一層所需的固態金屬氧化物或其鹽類(圖1)。浸漬法可使催化活性組分高度分散,並均勻分布在載體表面上,在催化過程中得到充分利用。制備含貴金屬(如鉑、金、鋨、銥等)的催化劑常用此法,其金屬含量通常在 1%以下。制備價格較貴的鎳系、鈷系催化劑也常用此法,其所用載體多數已成型,故載體的形狀即催化劑的形狀。另有一種方法是將球狀載體裝入可調速的轉鼓(圖2)內,然後噴入含活性組分的溶液或漿料,使之浸入載體中,或塗覆於載體表面。
4.噴霧蒸干法
用於制顆粒直徑為數十微米至數百微米的流化床用催化劑。如間二甲苯流化床氨化氧化制間二甲腈催化劑的製造,先將給定濃度和體積的偏釩酸鹽和鉻鹽水溶液充分混合,再與定量新制的硅凝膠混合,泵入噴霧乾燥器內,經噴頭霧化後,水分在熱氣流作用下蒸干,物料形成微球催化劑,從噴霧乾燥器底部連續引出。
5.熱熔融法
熱熔融法是制備某些催化劑的特殊方法,適用於少數不得不經過熔煉過程的催化劑,為的是藉助高溫條件將各個組分熔煉稱為均勻分布的混合物,配合必要的後續加工,可製得性能優異的催化劑。這類催化劑常有高的強度、活性、熱穩定性和很長的使用壽命。主要用於製造氨合成所用的鐵催化劑。將精選磁鐵礦與有關的原料在高溫下熔融、冷卻、破碎、篩分,然後在反應器中還原。
6.浸溶法
從多組分體系中,用適當的液態葯劑(或水)抽去部分物質,製成具有多孔結構的催化劑。例如骨架鎳催化劑的製造,將定量的鎳和鋁在電爐內熔融,熔料冷卻後成為合金。將合金破碎成小顆粒,用氫氧化鈉水溶液浸泡,大部分鋁被溶出(生成偏鋁酸鈉),即形成多孔的高活性骨架鎳。
7.離子交換法
某些晶體物質(如合成沸石分子篩)的金屬陽離子(如Na)可與其他陽離子交換。 將其投入含有其他金屬(如稀土族元素和某些貴金屬)離子的溶液中,在控制的濃度、溫度、pH條件下,使其他金屬離子與 Na進行交換。由於離子交換反應發生在交換劑表面,可使貴金屬鉑、鈀等以原子狀態分散在有限的交換基團上,從而得到充分利用。此法常用於制備裂化催化劑,如稀土-分子篩催化劑。
8.發展中的新方法
①化學鍵合法。近十年來此法大量用於製造聚合催化劑。其目的是使均相催化劑固態化。能與過渡金屬絡合物化學鍵合的載體,表面有某些官能團(或經化學處理後接上官能團),如-X、-CH2X、-OH基團。將這類載體與膦、胂或胺反應,使之膦化、胂化或胺化,然後利用表面上磷、砷或氮原子的孤電子對與過渡金屬絡合物中心金屬離子進行配位絡合,即可製得化學鍵合的固相催化劑,如丙烯本體液相聚合用的載體——齊格勒-納塔催化劑的製造。②纖維化法。用於含貴金屬的載體催化劑的製造。如將硼硅酸鹽拉製成玻璃纖維絲,用濃鹽酸溶液腐蝕,變成多孔玻璃纖維載體,再用氯鉑酸溶液浸漬,使其載以鉑組分。根據實用情況,將纖維催化劑壓製成各種形狀和所需的緊密程度,如用於汽車排氣氧化的催化劑,可壓緊在一個短的圓管內。如果不是氧化過程,也可用碳纖維。纖維催化劑的製造工藝較復雜,成本高。
㈤ 化工操作問題,胺液溶劑再生塔頂溫下降,頂壓上升,維持一段時間後頂壓突然下降至幾乎為零
我沒干過這方面塔,斗膽猜測一下:
液泛淹塔的可能性大,塔不夠穩定。剛開車還沒有摸索到,不順利的話,開車到運行穩定要一段時間的。
一。進出料不平衡,塔盤物料過多,塔釜溫度上不去。頂壓力降,頂溫降。
二。熱量控制不好,蒸發量大,冷凝在塔盤上物料多,也是這個結果。
解決方法,暫停進料,或者停熱量再加回來,或者出一回料就好了。
不一定都是霧沫的作用。也或者防泡劑作用不夠?設計和操作差距還是很大的,要多摸索。
看你這塔釜液位變化這么大,熱交換變化大可定的
㈥ 二氧化碳再生需要脫硫嗎
脫碳主要是為了出去沼氣中大部分二氧化碳,提高沼氣中甲烷的純度,減少沼氣體積。脫硫,用化學方法比較多,不過也有用生物脫硫的,管理不好的話,就是擺設,脫碳主要使用胺液來吸收再生循環使用,這個使用范圍比較廣
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㈦ 關於電鍍含鎳廢水處理
電鍍廢水的處理與回用對節約水資源以及保護環境起著至關重要的作用。本文綜述了各種電鍍廢水處理技術的優缺點,以及一些新材料在電鍍廢水處理上的應用。
01 化學沉澱法
化學沉澱法是通過向廢水中投入葯劑,使溶解態的重金屬轉化成不溶於水的化合物沉澱,再將其從水中分離出來,從而達到去除重金屬的目的。
化學沉澱法因為操作簡單,技術成熟,成本低,可以同時去除廢水中的多種重金屬等優點,在電鍍廢水處理中得到廣泛應用。
1.鹼性沉澱法
鹼性沉澱法是向廢水中投加NaOH、石灰、碳酸鈉等鹼性物質,使重金屬形成溶解度較小的氫氧化物或碳酸鹽沉澱而被去除。該法具有成本低、操作簡單等優點,目前被廣泛使用。
但是鹼性沉澱法的污泥產量大,會產生二次污染,而且出水pH偏高,需要回調pH。NaOH由於產生污泥量相對較少且易回收利用,在工程上得到廣泛應用。
2.硫化物沉澱法
硫化物沉澱法是通過投加硫化物(如Na2S、NariS等)使廢水中的重金屬形成溶度積比氫氧化物更小的沉澱,出水pH在7~9,無需回調pH即可排放。
但是硫化物沉澱顆粒細小,需要添加絮凝劑輔助沉澱,使處理費用增大。硫化物在酸性溶液中還會產生有毒的HS氣體,實際操作起來存在局限性。
3.鐵氧體法
鐵氧體法是根據生產鐵氧體的原理發展起來的,令廢水中的各種重金屬離子形成鐵氧體晶體一起沉澱析出,從而凈化廢水。該法主要是通過向廢水中投加硫酸亞鐵,經過還原、沉澱絮凝,最終生成鐵氧體,因其設備簡單、成本低、沉降快、處理效果好等特點而被廣泛應用。
pH和硫酸亞鐵投加量對鐵氧體法去除重金屬離子的影響,確定鎳、鋅、銅離子的最佳絮凝pH分別為8.00~9.80、8.00~10.50和10.00,投加的亞鐵離子與它們摩爾比均為2~8,而六價鉻的最佳還原pH為4.00~5.50,最佳絮凝pH則為8.00~10.50,最佳投料比為20。出水的鎳含量小於0.5mg/L,總鉻含量小於1.0mg/L,鋅含量小於1.0mg/L,銅含量小於0.5mg/L,達到《電鍍污染物排放標准》(GB21900—2008)中「表2」的要求。
化學沉澱法的局限性
隨著污水排放標準的提高,傳統單一的化學沉澱法很難經濟有效地處理電鍍廢水,常常與其他工藝組合使用。
採用鐵氧體-CARBONITE(一種具有物理吸附與離子交換功能的材料)聯合工藝處理Ni含量約為4000mg/L的高濃度含鎳電鍍廢水:先以鐵氧體法控制pH為11.0,在Fe/Fe。摩爾比O.55,FeSO4·7H2O/Ni質量比21,反應溫度35℃的條件下攪拌反應15min,出水Ni平均濃度從4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率達99.84%;然後採用CARBONITE處理,在CARBONITE投加量1.5g/L,pH=6.5,溫度35℃的條件下反應6h,Ni去除率可達96.48%,出水Ni濃度為0.24mg/L,達到GB21900-2008中的「表2」標准。
採用高級Fenton一化學沉澱法處理含螯合重金屬的廢水,使用零價鐵和過氧化氫降解螯合物,然後加鹼沉澱重金屬離子,不僅可以去除鎳離子(去除率最高達98.4%),而且可以降低COD化學需氧量。
02 氧化還原法
1.化學氧化法
化學氧化法在處理含氰電鍍廢水上的效果尤為明顯。該方法把廢水中的氰根離子(CN一)氧化成氰酸鹽(CNO-),再將氰酸鹽(CNO-)氧化成二氧化碳和氮氣,可以徹底解決氰化物污染問題。
常用的氧化劑包括氯系氧化劑、氧氣、臭氧、過氧化氫等,其中鹼性氯化法應用最廣。採用Fenton法處理初始總氰濃度為2.0mg/L的低濃度含氰電鍍廢水,在反應初始pH為3.5,H202/FeSO4摩爾比為3.5:1,H202投加量5.0g/L,反應時間60min的最佳條件下,氰化物的去除率可達93%,總氰濃度可降至0_3mg/L。
2.化學還原法
化學還原法在電鍍廢水處理中主要針對含六價鉻廢水。該方法是在廢水中加入還原劑(如FeSO、NaHSO3、Na2SO3、SO2、鐵粉等)把六價鉻還原為三價鉻,再加入石灰或氫氧化鈉進行沉澱分離。上述鐵氧體法也可歸為化學還原法。
該方法的主要優點是技術成熟,操作簡單,處理量大,投資少,在工程應用中有良好的效果,但是污泥量大,會產生二次污染。採用硫酸亞鐵作為還原劑,處理80t/d的含總鉻7O~80mg/L的電鍍廢水,出水總鉻小於1.5mg/L,處理費用為3.1元/t,具有很高的經濟效益。
以焦亞硫酸鈉為還原劑處理含80mg/L六價鉻、pH為6~7的電鍍廢水,出水六價鉻濃度小於0.2mg/L。
03 電化學法
電化學法是指在電流的作用下,廢水中的重金屬離子和有機污染物經過氧化還原、分解、沉澱、氣浮等一系列反應而得到去除。
該方法的主要優點是去除速率快,可以完全打斷配合態金屬鏈接,易於回收利用重金屬,佔地面積小,污泥量少,但是其極板消耗快,耗電量大,對低濃度電鍍廢水的去除效果不佳,只適合中小規模的電鍍廢水處理。
電化學法主要有電凝聚法、磁電解法、內電解法等。
電凝聚法是通過鐵板或者鋁板作為陽極,電解時產生Fe2+、Fe或Al,隨著電解的進行,溶液鹼性增大,形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或AI(OH)3,通過絮凝沉澱去除污染物。
由於傳統的電凝聚法經過長時間的操作,會使電極板發生鈍化,近年來高壓脈沖電凝聚法逐漸替代傳統的電混凝法,它不僅克服了極板鈍化的問題,而且電流效率提高20%~30%,電解時間縮短30%~40%,節省電能30%~40%,污泥產生量少,對重金屬的去除率可達96%~99%。
採用高壓脈沖電絮凝技術處理某電鍍廠的電鍍廢水,Cu2十、Ni2、CN一和COD的去除率分別達到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。
電混凝法通常也與其他方法結合使用,利用電凝聚法和臭氧氧化法聯合處理電鍍廢水,以鐵和鋁做極板,出水六價鉻、鐵、鎳、銅、鋅、鉛、TOC(總有機碳)、COD的去除率分別為99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。
近年來內電解法受到廣泛關注。內電解法利用了原電池原理,一般向廢水中投加鐵粉和炭粒,以廢水作為電解質媒介,通過氧化還原、置換、絮凝、吸附、共沉澱等多種反應的綜合作用,可以一次性去除多種重金屬離子。
該方法不需要電能,處理成本低,污泥量少。通過靜態試驗研究了鐵碳微電解法對模擬電鍍廢水的COD及銅離子的去除效果,去除率分別達到了59.01%和95.49%。然而,採用微電解反應柱研究連續流的運行結果顯示,14d後微電解出水的COD去除率僅為10%~15%,銅的去除率降低至45%~50%之間,可見需要定期更換填料或對填料進行再生。
04 膜分離技術
膜分離技術主要包括微濾(MF)、超濾(UF)、納濾(NF)、反滲透(RO)、電滲析(ED)、液膜(Lv)等,利用膜的選擇透過性來對污染物進行分離去除。
該方法去除效果好,可實現重金屬回收利用和出水回用,佔地面積小,無二次污染,是一種很有發展前景的技術,但是膜的造價高,易受污染。
對膜技術在電鍍廢水處理中的應用和效果進行了分析,結果表明:結合常規廢水處理工藝與膜生物反應器(MBR)組合工藝,電鍍廢水被處理後的水質達到排放標准;電鍍綜合廢水經UF凈化、RO和NF兩段脫鹽膜的集成工藝處理後,水質達到回用水標准,RO和NF產水的電導率分別低於100gS/cm和1000gS/cm,COD分別約為5mg/L和10mg/L;鍍鎳漂洗廢水通過RO膜後,鎳的濃縮高達25倍以上,實現了鎳的回收,RO產水水質達到回用標准。
投資與運行費用分析表明:工程運行1年多即可收回RO濃縮鎳的設備費用。
液膜法並不是採用傳統的固相膜,而是懸浮於液體中很薄的一層乳液顆粒,是一種類似溶劑萃取的新型分離技術,包括制膜、分離、凈化及破乳過程。
美籍華人黎念之(NormanN.Li)博士發明了乳狀液膜分離技術,該技術同時具有萃取和滲透的優點,把萃取和反萃取兩個步驟結合在一起。乳化液膜法還具有傳質效率高、選擇性好、二次污染小、節約能源和基建投資少的特點,對電鍍廢水中重金屬的處理及回收利用有著良好的效果。
05 離子交換法
離子交換法是利用離子交換劑對廢水中的有害物質進行交換分離,常用的離子交換劑有腐殖酸物質、沸石、離子交換樹脂、離子交換纖維等。離子交換的運行操作包括交換、反洗、再生、清洗四個步驟。
此方法具有操作簡單、可回收利用重金屬、二次污染小等特點,但離子交換劑成本高,再生劑耗量大。
研究強酸性離子交換樹脂對含鎳廢水的處理工藝條件及鎳回收方法。結果表明:pH為6~7有利於強酸性陽離子交換樹脂對鎳離子的去除。離子交換除鎳的適宜溫度為30℃,適宜流速為15BV/h(即每小時l5倍樹脂床體積)。適宜的脫附劑為10%鹽酸,脫附液流速為2BV/h。前4.6BV脫附液可回用於配製電鍍槽液,平均鎳離子質量濃度達18.8g/L。
Mei.1ingKong等研究了CHS—l樹脂對cr(VI)的吸附能力,發現Cr(VI)在低濃度時,樹脂的交換吸附率是由液膜擴散和化學反應控制的。CHS一1樹脂對Cr(VI)的最佳吸附pH為2~3,在298K下其飽和吸附能力為347.22mg/g。CHS一1樹脂可以用5%的氫氧化鈉溶液和5%氯化鈉溶液來洗脫,再生後吸附能力沒有明顯的下降。
使用鈦酸酯偶聯劑將1一Fe203與丙烯酸甲酯共聚,在鹼性條件下進行水解,制備出磁性弱酸陽離子交換樹脂NDMC一1。
通過對重金屬Cu的吸附研究發現,NDMC—l樹脂粒徑較小、外表面積大,因而具有較快的動力學性能。具體聯系污水寶或參見http://www.dowater.com更多相關技術文檔。
06 蒸發濃縮法
蒸發濃縮法是通過加熱對電鍍廢水進行蒸發,使液體濃縮達到回用的效果。一般適用於處理含鉻、銅、銀、鎳等重金屬濃度高的廢水,用其處理濃度低的重金屬廢水時耗能大,不經濟。
在處理電鍍廢水中,蒸發濃縮法常常與其他方法一起使用,可實現閉路循環,效果不錯,比如常壓蒸發器與逆流漂洗系統聯合使用。蒸發濃縮法操作簡單,技術成熟,可實現循環利用,但是濃縮後的干固體處置費用大,制約了它的應用,目前一般只作為輔助處理手段。
07 生物處理技術
生物處理法是利用微生物或者植物對污染物進行凈化,該方法運行成本低,污泥量少,無二次污染,對於水量大的低濃度電鍍廢水來說是不二之選。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化學法和植物修復法。
1.生物絮凝法
生物絮凝法是一種利用微生物或微生物產生的代謝物進行絮凝沉澱來凈化水質的方法。微生物絮凝劑是一類由微生物產生並分泌到細胞外、具有絮凝活性的代謝物,能使水中膠體懸浮物相互凝聚、沉澱。
生物絮凝劑與無機絮凝劑和合成有機絮凝劑相比,具有處理廢水安全無毒、絮凝效果好、不產生二次污染等優點,但其存在活體生物絮凝劑不易保存,生產成本高等問題,限制了它的實際應用。目前大部分生物絮凝劑還處在探索研究階段。
生物絮凝劑可以分為以下三類:
(1) 直接利用微生物細胞作為絮凝劑,如一些細菌、放線菌、真菌、酵母等。
(2) 利用微生物細胞壁提取物作為絮凝劑。微生物產生的絮凝物質為糖蛋白、黏多糖、蛋白質等高分子物質,如酵母細胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙醯葡萄糖胺、絲狀真菌細胞壁多糖等都可作為良好的生物絮凝劑。
(3) 利用微生物細胞代謝產物的絮凝劑。代謝產物主要有多糖、蛋白質、脂類及其復合物等。
近年來報道的生物絮凝劑主要為多糖類和蛋白質類,前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等,後者有MBF—W6、NOC—l等。陶穎等]利用假單胞菌Gx4—1胞外高聚物製得的絮凝劑對cr(Ⅳ)進行了絮凝吸附研究。
其研究結果表明,在適宜條件下Or(Ⅳ)的去除率可達51%。研究枯草芽孢桿菌NX一2制備的生物絮凝劑v一聚谷氨酸(T-PGA)對電鍍廢水的處理效果,實驗證明,T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金屬離子。
2.生物吸附法
生物吸附法是利用生物體自身的化學結構或成分特性來吸附水中的重金屬,然後通過固液分離,從水中分離出重金屬。
可以從溶液中分離出重金屬的生物體及其衍生物都叫做生物吸附劑。生物吸附劑主要有生物質、細菌、酵母、黴菌、藻類等。該方法成本低,吸附和解析速率快,易於回收重金屬,具有選擇性,前景廣闊。
研究各種因素對枯草芽胞桿菌吸附電鍍廢水中Cd效果的影響,結果表明:pH為8、吸附劑用量為10g/L(濕重)、攪拌轉數為800r/min、吸附時間為10min的條件下,廢水中鎘的去除率達93%以上。
吸附鎘後的枯草芽胞桿菌細胞膨大,色澤變亮,細胞之間相互粘連。Cd2+與細胞表面的鈉進行了離子交換吸附。
殼聚糖是一種鹼性天然高分子多糖,由海洋生物中甲殼動物提取的甲殼素經過脫乙醯基處理而得到,可以有效地去除電鍍廢水中的重金屬離子。
通過乳化交聯法制備了磁性二氧化硅納米顆粒組成的殼聚糖微球,然後用乙二胺和縮水甘油基三甲基氯化反應的季銨基團改性,所得生物吸附劑具有很高的耐酸性和磁響應。
用它來去除酸性廢水中的cr(VI),在pH為2.5、溫度為25℃的條件下,最大吸附能力為233.1mg/g,平衡時間為40~120min[取決於初始Cr(VI)的濃度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液進行吸附劑再生,解吸率達到95.6%,因此該生物吸附劑具有很高的重復使用性。
3.生物化學法
生物化學法是指微生物直接與廢水中的重金屬進行化學反應,使重金屬離子轉化為不溶性的物質而被去除。
從電鍍廢水中篩選分離出3株可以高效降解自由氰根的菌種,在最佳條件下可以將80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究發現,有許多可以將cr(VI)還原成低毒cr(III)的微生物,如無色桿菌、土壤細菌、芽孢桿菌、脫硫弧菌、腸桿菌、微球菌、硫桿菌、假單胞菌等,其中除了大腸桿菌、芽孢桿菌、硫桿菌、假單胞菌等可以在好氧條件下還原Cr(VI),其餘大部分菌種只能在厭氧條件下還原cr(VI)。
R.S.Laxman等發現灰色鏈黴菌能在24~48h內把cr(VI)還原成cr(III),並能夠將cr(III)顯著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吳乾菁等從電鍍污泥、廢水及下水道鐵管內分離篩選出35株菌種,並獲得了SR系列復合功能菌,該功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金屬的功效,並在此基礎上進行了工程應用,取得較好的效果。
4.植物修復法
植物修復法是利用植物的吸收、沉澱、富集等作用來處理電鍍廢水中的重金屬和有機物,達到治理污水、修復生態的目的。
該方法對環境的擾動較少,有利於環境的改善,而且處理成本低。人工濕地在這方面起著重要的作用,是一種發展前景廣闊的處理方法。
李氏禾是一種可富集金屬的水生植物,在去除水中重金屬方面具有很大的潛力。在人工濕地種植了李氏禾,用以處理含鉻、銅、鎳的電鍍廢水,使它們的含量分別降低了84.4%、97.1%和94_3%。當水力負荷小於0.3m/(m2·d1時,出水中的重金屬濃度符合電鍍污染物排放標準的要求;當進水鉻、銅和鎳的濃度為5、10和8mg/L時,仍能達標排放。
可見用李氏禾處理中低濃度的電鍍廢水是可行的。質量平衡表明,鉻、銅和鎳大部分保留在人工濕地系統的沉積物中。
08 吸附法
吸附法是利用比表面積大的多孔性材料來吸附電鍍廢水中的重金屬和有機污染物,從而達到污水處理的效果。
活性炭是使用最早、最廣的吸附劑,可以吸附多種重金屬,吸附容量大,但是活性炭價格昂貴,使用壽命短,需要再生且再生費用不低。一些天然廉價材料,如沸石、橄欖石、高嶺土、硅藻土等,也具有較好的吸附能力,但由於各種原因,幾乎沒有得到工程應用。
以沸石作為吸附劑處理電鍍廢水,發現在靜態條件下,沸石對鎳、銅和鋅的吸附容量分別達到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除電鍍廢水中的Cr(vI),
然後通過外部磁場分離,使得cr(VI)的去除率達到97.11%。而在10rain的磁選後,濁度由4075NTU降至21.8NTU。其研究還證實了吸附過程後,磁性生物炭仍保留原來的磁分離性能。近年來又研製開發了一些新型吸附材料,如文中提到的生物吸附劑以及納米材料吸附劑。
納米技術是指在1~100nm尺度上研究和應用原子、分子現象,由此發展起來的多學科交叉、基礎研究與應用緊密聯系的科學技術。納米顆粒由於具有常規顆粒所不具備的納米效應,因而具有更高的催化活性。
納米材料的表面效應使其具有高的表面活性、高表面能和高的比表面積,所以納米材料在制備高性能吸附劑方面表現出巨大的潛力。雷立等l採用溫和水熱法一步快速合成了鈦酸鹽納米管(TNTs),並應用於對水中重金屬離子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。
結果表明:pH=5時,初始濃度分別為200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分別為513.04、212.46和66.35mg/L,吸附性能優於傳統吸附材料。納米技術作為一種高效、節能環保的新型處理技術,得到人們的廣泛認同,具有很大的發展潛力。
09 光催化技術
光催化處理技術具有選擇性小、處理效率高、降解產物徹底、無二次污染等特點。
光催化的核心是光催化劑,常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化學穩定性好、無毒、兼具氧化和還原作用等諸多特點。TiO:在受到一定能量的光照時會發生電子躍遷,產生電子一空穴對。
光生電子可以直接還原電鍍廢水中的金屬離子,而空穴能將水分子氧化成具有強氧化性的OH自由基,從而把很多難降解的有機物氧化成為COz、H:0等無機物,被認為是最有前途、最有效的水處理方法之一。
以懸浮態的TiO2為催化劑,在紫外光的作用下對絡合銅廢水進行光催化反應。結果表明:當TiO2投加量為2g/L,廢水pH=4時,在300W高壓汞燈照射下,載入60mL/min的空氣反應40rain,對120mg/LEDTA絡合銅廢水中Cu(II)與COD的去除率分別達到96.56%和57.67%。實施了「物化一光催化一膜」處理電鍍廢水的工程實例,出水COD去除率達到70%以上,同時TiO2光催化劑可重復使用。
膜法的引入可大大提高水質,使處理後水質達到中水回用標准,提高了電鍍廢水的資源化利用率,回用率達到85%以上,大大節約了成本。然而光催化技術在實際應用中受到了很多的限制,如重金屬離子在光催化劑表面的吸附率低,催化劑的載體不成熟,遇到色度大的廢水時處理效果大幅下降,等等。不過光催化技術作為高效、節能、清潔的處理技術,將會有很大的應用前景。
10 重金屬捕集劑
重金屬捕集劑又叫重金屬螯合劑,它能與廢水中的絕大部分重金屬離子產生強烈的螯合作用,生成的高分子螯合鹽不溶於水,通過分離就可以去除廢水中的重金屬離子。
重金屬捕集劑處理後的重金屬廢水中剩餘的重金屬離子濃度大部分都能達到國家排放標准。以二硫代氨基甲酸鹽重金屬離子捕集劑XMT探討了不同因素對Cu的捕集效果,對Cu去除率在99%以上,出水Cu濃度小於0.05mg/L,出水遠低於GB21900-2008的「表3」標准。
選取3種市售重金屬捕集劑對實際電鍍廢水中的Cu2+、Zn2+、Ni進行同步深度處理,發現三聚硫氰酸三鈉(簡稱TMT)對Cu的去除效果最為顯著,投加量少且效果穩定,但對Ni的去除效果較差。甲基取代的二硫代氨基甲酸鈉(以Me2DTC表示)的適用性最強,對3種重金屬離子均具有良好的去除效果,可達到GB21900-2008中的「表3」排放標准,且在DH=9.70時處理效果最佳。至於乙基取代的二硫代氨基甲酸鈉(Et2DTC),對Ni的去除效果不佳。
重金屬捕集劑因高效、低能、處理費用相對較低等特點而有很大的實用性。
結語
電鍍廢水成分復雜,應盡量分工段處理。在選擇處理方法時,應充分考慮各種方法的優缺點,加強各種水處理技術的綜合應用,形成組合工藝,揚長避短。
重金屬具有很大的回收價值且毒性大,在電鍍廢水處理過程中應多使用重金屬回收利用的工藝,盡可能地減少排放。
基於化學沉澱法污泥產量大,電化學法能耗高,膜分離技術的膜組件造價高且易受污染等諸多問題,就現有電鍍廢水處理技術而言,應向著節能、高效、無二次污染的方向改進。
同時可與計算機技術相結合,實現智能化控制。還可結合材料學、生物學等學科,開發出更適合處理電鍍廢水的新型材料。
㈧ 電鍍廢水處理工藝
電鍍工藝是將金屬通過電解方法鍍到製品表面的過程,常用的鍍種有鍍鎳、鍍銅、鍍鉻、鍍鋅、鍍鎘、鍍鉛、鍍銀、鍍錫、鍍金。
物理法
一般使用下述方法處理電鍍廢水,可高效去除COD、色度的同時,脫除重金屬、六價鉻、氰化物等特有物質,物理法包括:
催化微電解處理技術
微電解技術是處理高濃度有機廢水的一種理想工藝,該工藝用於高鹽、難降解、高色度廢水的處理不但能大幅度地降低cod和色度,還可大大提高廢水的可生化性。
該技術是在不通電的情況下,利用微電解設備中填充的微電解填料產生「原電池」效應對廢水進行處理。當通水後,在設備內會形成無數的電位差達1.2V 的「原電池」。「原電池」以廢水做電解質,通過放電形成電流對廢水進行電解氧化和還原處理,以達到降解有機污染物的目的。在處理過程中產生的新生態[?O H] 、[H] 、[O]、Fe2+ 、Fe3+等能與廢水中的許多組分發生氧化還原反應,比如能破壞有色廢水中的有色物質的發色基團或助色基團,甚至斷鏈,達到降解脫色的作用;生成的Fe2+ 進一步氧化成Fe3 +,它們的水合物具有較強的吸附-絮凝活性,特別是在加鹼調pH 值後生成氫氧化亞鐵和氫氧化鐵膠體絮凝劑,它們的絮凝能力遠遠高於一般葯劑水解得到的氫氧化鐵膠體,能大量絮凝水體中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機大分子.其工作原理基於電化學、氧化- 還原、物理以及絮凝沉澱的共同作用。該工藝具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、處理時間短、操作維護方便、電力消耗低等優點,可廣泛應用於工業廢水的預處理和深度處理中。
陽極: Fe - 2e →Fe2+ E(Fe / Fe2+)=0.44V陰極: 2H﹢ + 2e →H2 E(H﹢/ H2)=0.00V
當有氧存在時,陰極反應如下:
O2 + 4H﹢ + 4e → 2H2O E (O2)=1.23V
O2 + 2H2O + 4e → 4OH﹣ E(O2/OH﹣)=0.41V
新型微電解填料是針對當前有機廢水難降解難生化的特點而研發的一種多元催化氧化填料。它由多元金屬合金融合催化劑並採用高溫微孔活化技術生產而成,屬新型投加式無板結微電解填料。作用於廢水,可高效去除COD、降低色度、提高可生化性,處理效果穩定持久,同時可避免運行過程中的填料鈍化、板結等現象。本填料是微電解反應持續作用的重要保證,為當前化工廢水的處理帶來了新的生機。
吸附法
活性炭具有非常多的微孔結構和巨大的同比表面積,通常1g活性炭的表面積達700~1700m2,因而具有極強的物理吸附力,能有效地吸附廢水中的六價鉻離子(Cr6+)等重金屬離子。當活性炭達到吸附平衡後,還可以採用加熱、酸浸泡、鹼浸泡等方式除去吸附物,使活性炭再生。
生物法
生物法是處理電鍍廢水的高新生物技術。利用人工培養的脫硫孤菌、生枝動膠菌、鉻酸鹽還原菌、硫酸鹽還原菌等功能菌,對電鍍廢水產生靜電吸附作用、酶的催化轉化作用、絡合作用、絮凝作用、包藏共沉澱作用和對pH值的緩沖作用。有害金屬沉澱於污泥中回收利用,排放水用於培菌及其他使用。生物法處理電鍍廢水成本低、效益高、容易管理、不給環境造成二次污染、有利於生態環境的改善,是未來電鍍廢水處理的主流方向。
化學法
一般用下述方法處理電鍍廢水:向廢水中投加葯劑,使其中的有毒物質轉化成為無毒物質或毒性大為降低的沉澱物。化學法包括:
中和沉澱法
如酸性廢水用鹼性廢水或投加鹼性物質進行中和,形成沉澱物。
中和混凝沉澱法
例如在離子交換法除鉻工藝中,陽離子交換柱再生廢液是含有重金屬離子 (Zn2+、Cr3+、Fe3+等)的強酸性廢液,可用去除酸根後陰離子交換柱的再生廢鹼液或加鹼中和,使之以氫氧化物形式沉澱。如投加高分子絮凝劑可改變這種沉澱物的沉降性能和分離性能。
氧化法
如處理含氰廢水時,常用次氯酸鹽在鹼性條件下氧化其中的氰離子,使之分解成低毒的氰酸鹽,然後再進一步降解為無毒的二氧化碳和氮。
還原法
如含鉻廢水用亞硫酸氫鈉或硫酸亞鐵加石灰處理,使Cr6+還原成毒性低的Cr3+,並形成氫氧化鉻沉澱。
鋇鹽法
如含鉻廢水用鋇鹽處理,使鉻酸根成為鉻酸鋇沉澱。
鐵氧體法
電鍍廢水經過處理產生氫氧化鐵或其他重金屬氫氧化物沉澱,通過氧化反應使重金屬轉入強磁性的鐵氧體結晶中。此法可用於含鉻廢水的處理。 化學法設備簡單,投資較少,應用較廣。但常留下污泥需要進一步處理,而且電鍍廢水分散,污泥不易集中處理和利用。
物理法
主要包括電解法、離子交換法和膜分離法,提銀機處理法。
提銀機處理法
guowei型本設備特點:
1、使用純物理方法的雙電解方式,只使用少量電力,無二次污染之憂。
2、提銀深度在99%以上,提取銀純度高達 98%以上。
3、可以處理離子交換法、氣浮法處理不了的葯品濃度很高的廢定影液。
4、可以處理目前國內外電解法都無法處理的含有很高漂白液成分的彩擴漂定液。
5、殘留廢液銀含量可達到0.02克/升,經過後續環保處理後,可以將廢液銀含量降
至0.2ppm以下,滿足最為嚴格的歐洲排放標准。
6、運行實現微機全自動化控制,無需專人看管,耗能低。
7、設備體積小巧緊湊,佔地面積少,處理量大,可達1500-1800升/月。
8、本設備不需任何耗材和電解促進劑,運營及維護成本低。
技術參數:
1.提銀後殘留廢液含銀量低於0.01克\升
2.提銀純度:99.5%
3.尺寸360*280*800mm
4.工作電壓:交流電220V
5.功率20w
6.處理量(月)30升—30,000升
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電解法
以處理含鉻廢水為例,利用可溶性鐵陽極,在直流電場作用下,產生亞鐵離子,在酸性條件下使廢水中以CrO厈和Cr2O崼存在的Cr6+離子還原成為Cr3+離子,隨著電解過程中廢水pH值升高,形成Cr(OH)3沉澱。採用不同材料的陽極可處理含有其他各種金屬離子的廢水。電解法操作管理簡單,除能夠處理鍍鉻漂洗水外,還可以處理鈍化、陽極化、磷化等漂洗水,並有成套設備;但消耗鋼材、電能較多,對產生的污泥還沒有妥善的處理方法。
離子交換法
利用離子交換樹脂活性基團上的可交換離子(H+、Na+、OH-等),去除廢水中的陽、陰離子。此法處理電鍍廢水不僅可回用水,還可回收金屬離子溶液。這種方法已用於處理含有金、鎳、銅、鎘、鉻等廢水。人工合成的專門用於處理電鍍廢水的弱酸、弱鹼大孔樹脂,可分別用於去除鉻、鎳和銅,以及一些金屬的氰化絡合陰離子(見廢水離子交換處理法)。一般說來,離子交換法初次投資較大,操作管理水平要求較高,但處理效果穩定,由於能回用金屬和水,是當前電鍍廢水實現閉路循環的主要治理方法之一。存在的主要問題是再生廢液會有鈉、鐵、氯根等雜質離子不能直接回用於鍍槽中,排入環境會造成污染。
膜分離法
利用半透膜或離子交換膜等膜材料,在外加推動力下,使廢水中的溶解物和水分離濃縮,以凈化廢水。在膜分離法中,反滲透法用於含鎳、含鎘廢水的濃縮處理已應用於生產。隔膜電解法用於再生鍍鉻廢液。擴散滲析法可用於酸液回收。膜分離方法成本較高。
蒸發濃縮法 利用熱源和蒸發器在常壓或負壓下直接濃縮廢水。用這種方法處理高濃度廢水比較經濟,常同三級逆流漂洗、氣-水噴淋,或同離子交換法聯合使用。生產中廣泛採用鈦管薄膜蒸發器和蒸發釜來濃縮含鉻廢水、含氰廢水等,也是閉路循環的主要處理流程之一。
展望電鍍廢水處理技術的發展前景,首先是壓縮水量,普遍推廣逆流漂洗和噴淋技術;其次,對化學法產生的污泥和離子交換再生廢液進行綜合利用,以及研製適用於處理電鍍廢水的各種優質樹脂和膜,以及進一步研究和完善閉路循環系統,以實現資源的充分利用。
㈨ 電滲析法制水原理
萊特.萊德 電滲析器由隔板、離子交換膜、電極、夾緊裝置等主要部件組成。離子交換膜對不同電荷的離子具有選擇透過性。陽膜只允許通過陽離子,阻止陰離子通過,陰膜只允許通過陰離子,阻止陽離子通過。在外加直流電場的作用下,水中離子作定向遷移。由於電滲析器是由多層隔室組成,故淡室中陰陽離子遷移到相鄰的濃室中去,從而使含鹽水淡化。在食品及醫葯工業,電滲析可用於從有機溶液中去除電解質離子,在乳清脫鹽、糖類脫鹽和氨基酸精製中應用得都比較成功。
電滲析水處理方法1倒極電滲析(EDR)
倒極電滲析就是根據ED原理,每隔一定時間(一般為15~20min),正負電極極性相互倒換,能自動清洗離子交換膜和電極表面形成的污垢,以確保離子交換膜工作效率的長期穩定及淡水的水質水量。在20世紀80年代後期,倒極電滲析器的使用,大大提高了電滲析操作電流和水回收率,延長了運行周期。EDR在廢水處理方面尤其有獨到之處,其濃水循環、水回收率最高可達95%。
電滲析水處理方法2液膜電滲析(EDLM)
液膜電滲析是用具有相同功能的液態膜代替固態離子交換膜,其實驗模型就是用半透玻璃紙將液膜溶液包製成薄層狀的隔板,然後裝入電滲析器中運行。利用萃取劑作液膜電滲析的液態膜,可能為濃縮和提取貴金屬、重金屬、稀有金屬等找到高效的分離方法,因為尋找對某種形式離子具有特殊選擇性的膜與提高電滲析的提取效率有關。提高電滲析的分離效率,直接與液膜結合起來是很有發展前途的。例如,固體離子交換膜對鉑族金屬(鋨、釕等)的鹽溶液進行電滲析時,會在膜上形成金屬二氧化物沉澱,這將引起膜的過早損耗,並破壞整個工藝過程,應用液膜則無此弊端。
電滲析水處理方法3填充床電滲析(EDI)
填充床電滲析(EDI)是將電滲析與離子交換法結合起來的一種新型水處理方法,它的最大特點是利用水解離產生的H+和OH-自動再生填充在電滲析器淡水室中的混床離子交換樹脂,從而實現了持續深度脫鹽。
電滲析水處理方法4雙極性膜電滲析
雙極膜是一種新型離子交換復合膜,它一般由層壓在一起的陽離子交換膜組成,通過膜的水分子即刻分解成H+和OH-,可作為H+和OH-的供應源。雙極性膜電滲析突出的優點是過程簡單,能效高,廢物排放少。目前雙極性膜電滲析工藝的主要應用領域在酸鹼制備。例如,用雙極性膜和陽膜配成的二室膜可以實現有機酸鹽(葡萄糖酸鈉、古龍酸鈉等)的轉化,同時得到鹼(NaOH),但濃度(酸最大濃度2mol•L-1,鹼最大濃度6mol•L-1)和純度兩方面都受到限制。現在開發的應用領域還有廢氣脫硫、離子交換樹脂再生、鉀鈉的無機過程等。
電滲析水處理方法5無極水電滲析
無極水電滲析是傳統電滲析的一種改進形式,它的主要特點是除去了傳統電滲析的極室和極水。例如在裝置的電極緊貼一層或多層離子交換膜,它們在電氣上都是相互聯接的,這樣既可以防止金屬離子進入離子交換膜,同時又防止極板結垢,延長電極的使用壽命。
㈩ 脫硫廢水處理方式有哪些
(1)離子交換法處理脫硫廢水
用大孔巰基離子交換樹脂吸附汞離子,達到去除水中汞離子的內目的;吸附法,利容用活性炭吸附原理,由於活性炭具有極大的表面積,在活化過程中形成一些含氧官能團,使活性炭具有化學吸附和催化氧化、還原的性能,能有效去除重金屬。
(2)電絮凝法處理脫硫廢水
電絮凝技術也被運用到濕法脫硫的廢水處理中。電絮凝是利用電化學的原理,在電流的作用下溶解可溶性電極,使其成為帶有電荷的離子並釋放出電子。產生有絮凝作用的化合物。另外釋放出的電子還原帶有正電的污染物,從而達到去除液體中污染物的目的。
(3)蒸發處理脫硫廢水
將廢水通過傳統的加葯方式進行預處理。處理後的廢水經預熱器加熱後進入蒸發系統。蒸發系統主要分為四個部分:熱輸入部分,熱回收部分、結晶轉運部分、附屬系統部分。