A. 为何净水机制出的弱酸性水经过加热后变成了弱碱性水
变成弱碱性水肯定有一层是矿质元素,采用 100% 自然矿物石头
作用: 加入对人体有益的离子矿物元素如铁、镁、锌、钙、钠、钾、锰等等。
使水质口感更甘甜,并能平衡酸碱值以符合人体 7.2-8.5 的需要,对抗体内不健康的酸性体质。
下面我给你讲解一下具体每一层的元素及其作用,我就以我们公司的8层次健康能量直饮水净化器来做讲解,你所购买的净水机肯定也是经过这些来处理的,只是每个公司都有他不同的特点:
第 1 层:陶瓷过滤系统
内容: 采用陶瓷过滤器,高密度 0.3 至 0.5 微米陶瓷滤芯
作用: 隔除多数有害的细菌和病毒。
去除 99% 微量污染杂质、泥巴及铁锈。
第 2 层:离子交换树脂
内容: 采用美国 NSF 认证–由 44 个协会批准 离子交换树脂
作用: 调整钙和镁的水平以 降低水的硬度,达到好的口感。
第3 层:活性碳颗粒
内容: 采用美国 NSF ANSI/NSF-42&SGS 检验的活性碳颗粒
作用: 能吸收氯、去除异味和颜色。
第 4 层:矿质元素
内容: 采用 100% 自然矿物石头
作用: 加入对人体有益的离子矿物元素如铁、镁、锌、钙、钠、钾、锰等等。
使水质口感更甘甜,并能平衡酸碱值以符合人体 7.2-8.5 的需要,对抗体内不健康的酸性体质。
第5 层-第 6 层:负离子石+远红外缐能量石 EC3000
内容: 日本东京都立产业术研究所/品坚测试报告
作用: 使水质口感更甘甜、中和和防止体内自由基所造成的破坏、增强免疫系统、抗老化和抗氧化。
内容: 日本制造的 EC3000 远红外缐能量石
作用: 比其它滤水系统散发出多三倍更强的远红外线。
启动和使水质能量化,将大水分子团分解成小水分子团,使人体细胞更容易吸收。
第7 层:KDF + 活性碳颗粒
内容: 采用 NSF 核准的 KDF 铜锌离子(美国 NSF61)
作用: KDF(铜锌离子)能中和有机和非有机化学制品、水银、三氯乙烯(TCE)和三卤甲烷(THM),辐射性化合物及其它重金属物质。
内容: NSF 核对的活性碳颗粒(菲律宾 NSF42)。
作用: 抑制有害细菌的滋长。
吸收剩余的氯气、令人不快的气味、颜色及有毒物质。
第8 层:磁性石头
内容: 磁性石头
作用: 创造磁场以将水进一步分解成小水分子团水。
NMR(核磁反应技术)的水频率为 46-48Hz,以自来水、RO 和矿泉水的 128Hz,罐装矿泉水介于 90 和 100Hz 之间为比较(数字越小越好)。
小水分子团的 π 水是最适合人体的好水。
B. 材料化学的应用领域有哪些
说起高分子材料,普通人也许会觉得莫测高深,其实我们身边到处都是它们的身影.
无论是作为食物的蛋白质还是作为织物的棉、毛和蚕丝都是天然高分子材料,就连人体本身,基本上也是由各种生物高分子构成的.我国在开发天然高分子材料方面曾走在世界领先水平.利用竹、棉、麻等纤维等高分子材料造纸是我国古代的四大发明之一.另外,利用桐油与大漆等高分子材料作为油漆、涂料制作漆制品也是我国古代的传统技术.
高分子是由碳、氢、氧、硅、硫等元素组成的分子量足够高的有机化合物.之所以称为高分子,就是因为它的分子量高.常用高分子材料的分子量在几百到几百万之间,高分子量对化合物性质的影响就是使它具有了一定的强度,从而可以作为材料使用.这也是高分子化合物不同于一般化合物之处.又因为高分子化合物一般具有长链结构,每个分子都好像一条长长的线,许多分子纠集在一起,就成了一个扯不开的线团,这就是高分子化合物具有较高强度,可以作为结构材料使用的根本原因.另一方面,人们还可以通过各种手段,用物理的或化学的方法,或者使高分子与其他物质相互作用后产生物理或化学变化,从而使高分子化合物成为能完成特殊功能的功能高分子材料.
功能高分子材料主要包括物理功能高分子材料及化学功能高分子材料.前者如导电高分子、高分子半导体、光导电高分子、压电及热电高分子、磁性高分子、光功能高分子、液晶高分子和信息高分子材料等;后者如反应性高分子、离子交换树脂、高分子分离膜、高分子催化剂、高分子试剂及人工脏器等,此外还有生物功能和医用高分子材料,如生物高分子、模拟器、高分子药物及人工骨材料等.
大致地说,高分子可以分为天然高分子与合成(人工)分子.
人工高分子的岁数并不大
直到19世纪中叶,人类才开始对天然高分子的化学改性与应用,而后又发展到高分子的人工合成,这中间主要包括橡胶、纤维与塑料等.
(一)、天然橡胶的利用、开发与改性.在中美洲与南美洲,15世纪左右当地人用天然橡胶做游戏与生活用品如容器与雨具等.18世纪法国人发现南美洲亚马孙河有野生橡胶树,橡胶一词当地印地语即“木头流泪”的意思,割开橡胶树皮即流出乳液,后来叫天然橡胶,19世纪中叶,英国人取橡胶树的种子在锡兰(斯里兰卡)种植成功,并逐渐扩大到马来西亚与印尼等地,但是制造天然橡胶制品中,生胶如何溶解与加工是一大问题.直到19世纪40年代美国人发现用松节油、硫黄与碳酸铅共热后得到不粘而有弹性制品,即所谓硫化技术,因此,到1920年左右,亚洲地区天然橡胶出口量达70多万吨,与当时巴西的野生橡胶出口量相同.
(二)、天然纤维素的改性.19世纪,德国人开始用硝酸溶解棉纤维,结果可以纺丝或成膜,但其易燃烧,最后用它制成了无烟炸药.如果在其中加入樟脑,可以加工成名为“赛璐珞”的塑料,它能制作照相底片或电影胶片,但也易燃,此外,这种工艺也用在汽车车身喷漆中.稍后,英国人用氢氧化钠处理棉纤维得到丝光纤维,再用二硫化碳溶后纺丝,制成粘胶纤维,还可以用木浆做帘子线、玻璃纸及人造丝等.但80年代后期由于二硫化碳的污染问题,使厂家不得不另找它法,工厂多半停产.此外,德国人用醋酐进行纤维素酯化,获得醋酸纤维,由于不易燃烧故多用于照相底片与电影胶片,也可用于飞机机身涂料或者重新纺丝制成人造丝织物.
(三)、最早的塑料.在20世纪初,美国人用苯酚与甲醛反应得到可用作电绝缘器材的酚醛树酯,这是最早的合成高分子,与此同时,俄国人用酒精制成丁二烯,再用钠使之聚合成橡胶,二次大战后德国人与美国人又发展成一类十分重要的合成橡胶即丁二烯与苯乙烯共聚而得的丁苯橡胶.尽管有以上几方面的重要成果并建立了工业,但当时对天然高分子与合成高分子的结构并不清楚,因此,对聚合反应历程也还不了解.
20世纪初,人们已经确认了淀粉的分子式,并知道其水解后得到葡萄糖.但并不知道分子之间如何连接,所以认为淀粉是葡萄糖或它的环状二聚体的缔合体.同样,科学家了解天然橡胶裂解可得异戊二烯,但是不知它们之间如何连接以及它的末端结构,因为也认为是二聚环状结构的缔合体.科学技术的发展使科学家们有可能用物理化学和胶体化学的方法去研究天然和实验室合成的高分子物质的结构.德国物理化学家斯陶丁格经过近10年的研究认为,高分子物质是由具有相同化学结构的单体经过化学反应(聚合)将化学键连接在一起的大分子化合物,高分子或聚合物一词即源于此.1928年当斯陶丁格在德国物理和胶体化学年会上宣布这一观点时,却遭到多数同行反对而未被承认.但真理是在斯陶丁格这一边,经过两年的实验验证,1930年斯陶丁格再次在德国物理和胶体化学年会上阐明他的高分子概念观点时,他成功了.至此,历经10余载的争论,科学的高分子概念才得以确立.他进一步阐明了高分子的稀溶液粘度与分子量的定量关系,并在1932年出版了一部关于高分子有机物的论著,这后来被公认为是高分子化学作为一门新兴学科建立的标志.为了表扬斯陶丁格的功绩,瑞典皇家科学院授予他1953年诺贝尔化学奖.
对大分子概念的一个有力证实就是1935年美国杜邦公司发表已二胺与已二酸缩聚而成高分子聚酰胺,即尼龙6-6,并于1938年工业化,这就是大家熟知的尼龙袜材料.另外,鲜为人知的是,二次大战后期美军使用的降落伞就是这种尼龙6-6材料制作的. 40年代乙烯类单体的自由基引发聚合发展很快,实现工业化的包括氯乙烯、聚苯乙烯和有机玻璃等,这是合成高分子蓬勃发展的时期.进入50年代,从石油裂解而得的a-烯烃主要包括乙烯与丙烯,德国人齐格勒与意大利人纳塔分别发明用金属络合催化剂聚合而成聚乙烯即低压聚乙烯与聚丙烯,前者1952年工业化,后者1957年工业化,这是高分子化学的历史性发展,因为可以由石油为原料又能建立年产10万吨的大厂,他们二人后来都获得了诺贝尔奖金.
60年代,由于要飞往月球而出现高温高分子的研究热.耐高温的定义是材料能够在氮气中、500摄氏度环境中能使用一个月;在空气中,300摄氏度环境下能使用一个月.其结果主要分为两大类,一类是芳香聚酰胺例如苯二胺与间苯二酰缩聚得到的高分子Nomex,这在当时曾被作为太空服的原料.还有对苯二胺与对苯二酰氯缩聚得到的高分子Kevlar,它属于耐高温的高分子液晶,现在用于超音速飞机的复合材料中.另一类是杂环高分子,例如聚芳亚酰胺和作为高温粘合剂的聚苯并咪唑为现在的宇航飞行所需的材料打下了基础.
由于高分子材料具有许多优良性能,适合现代化生产,经济效益显著,且不受地域、气候的限制,因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展,目前世界上合成高分子材料的年产量已经超过1.4亿吨.如今高分子材料已经不再是金属、木、棉、麻、天然橡胶等传统材料的代用品,而是国民经济和国防建设中的基础材料之一.与此同时,高分子科学的三大组成部分――高分子化学、高分子物理和高分子工程也已经日趋成熟.
高分子材料包括塑料、橡胶、纤维、薄膜、胶粘剂和涂料等.其中被称为现代高分子三大合成材料的塑料、合成纤维和合成橡胶已经成为国家建设和人民日常生活中必不可少的重要材料.由于石油资源的逐渐减少,人们正在积极考虑其它能源,例如太阳能、氢能与原子能的开发,但也必需看到石油的主要用途是作为燃料,用于化学工业的仅占7%,其中作为高分子原料的只有5%,因此一般认为即使在下个世纪,高分子的主要原料仍可来自石油.另一方面,特种油田高分子用于二次或三次采油颇有成效,很有助于石油能源开发.材料高分子在材料领域中有它特殊的地位,特别是交通工具,可以替代比重较大的金属与陶瓷,以及木材及其它天然材料.例如汽车车身与车壳结构材料中已经有50%用高分子材料,下世纪将增至70%至100%.再如宇航与航空机身与机翼,减轻重量可以大大省油,因此都用高分子复合材料,从80年代的30-40%总重量,至90年代的50-60%,估计21世纪可达70-80%.
活性聚合是促使高分子化学走向新时代的基础.要进行活性聚合,引发速度要快,没有链转移与链终止,实验室测定活性聚合从三个方面下手,一是转化率与单体浓度成正比与催化剂浓度成反正;二是高分子分子量与转化率或时间成正比;三是分子量分布要窄,约为1.2左右.目前,正离子活性聚合与负离子活性聚合都已展开,络合催合聚烯烃的活性聚合所用烯土催化剂已有端倪,只有自由活性聚合还未达到应用程度.
有人说高分子化学是一门排队化学,排头要很快站出来,队员迅速排上队,面向都一样,所有队员都必需排上队,结果是每排长短都一样,也就是分子量分布为1,转化率100%.这意味着在高分子材料新时代中,有下列三个重要方面:首先是高分子的分子量概念将彻底改变,因为原来的高分子分子量都是各式各样的平均值,主要原因是因为长短不齐;其次是高分子的概念也将彻底改变.高分子决不是不易控制的长短不齐的分子组成,而是均匀高分子所组成;最后是高分子性能以及加工应用,都将因为是精密高分子而出现全新的数据、全新的性能与加工方法与用途.
所谓高分子材料主要包括塑料、橡胶与纤维三大合成材料,其中塑料占总量的80%.在塑料中占80%的是通用高分子,包括高压聚乙烯、低压聚乙烯、聚丙烯以及聚氯乙烯与聚苯乙烯.
在科学家的手中,工程塑料家族诞生了,它的成员包括能耐高温100-160摄氏度的尼龙、聚碳酸酯、聚酯及聚苯醚.到了90年代又发展更高耐热200-240摄氏度的聚醚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮及聚酰亚胺的所谓高温工程塑料.与此同时还有复合材料的建立与发展,例如开始用玻璃纤维的复合材料发展到用碳纤维的耐高温复合材料.
非结构高分子材料与功能高分子也获得了大发展.80年代以来高分子粘合剂与油漆涂料也都向耐高温方向发展,也就是高分子从结构向非结构材料方面发展.还有更重要的是功能高分子的多方面发展,例如利用吸附性能作为海水淡化及其它如离子交换树脂与分离膜的属于化学功能高分子;应用于光导纤维与光刻胶的属于光功能高分子;具有导电性能的电功能高分子及作为人工脏器与药物控释的医学功能高分子.因为功能高分子的兴起是80年代以来的十分重要的发展.
硅系高分子材料取代碳高分子材料,成为新一代功能材料.日本电信电话公司开发的由氧、碳、氘和硅四种元素构成的新型材料,在500摄氏度下不熔化,用它制作光器件,不会因屈折率变化而降低功能.
一些国家和地区的领导人对材料科学的基础地位认识日益深化,意识到许多行业技术上的可行性和进步基本上取决于相应材料的开发,而材料的选择关系到提高生产效率,降低成本和提高质量的问题.基于这种认识,他们加大对新材料研究的投入力度.
美国竞争力委员会把材料技术列为应予重点扶植的六十类关键技术的第一位;英国一项包括高分子材料在内的新型材料的大规模研制计划,正在实施.法国确定的IDMAT新材料研究开发计划,是11项国家计划的重点.俄罗斯最近通过的《俄罗斯联邦1996-2000年民用科技优先研究开发的专项规划》把新材料研究开发划入优先领域中;日本正在积极实施为期10年(从1991年度起)的高分子新材料研究计划.连台湾也把开发高级材料作为69项重点技术的“重点中的重点”.90年代,日本在新材料开发研究领域每年投入的费用比美国高50%,人力投入也比美国多近一倍.从1991年起,日本总共投资大约2500亿日元用于以开发革新材料为目标的10年研究计划.欧洲联盟对材料科学的投资占其第四个科研框架计划投资总额的16%,仅次于信息技术和能源技术投资,达17.07亿欧洲货币单位.
英国瑞侃公司研究所的郭卫清在旅英中国学人第3届材料科学年会提出,作为材料科学的一个重要分支,高分子材料和技术的发展尤其迅猛.高分子材料在众多工业的广泛应用已使该材料成为经济发展不可缺少的一部分.
中国高分子材料熠熠生辉
国内高分子材料的进展不断见诸报端.新华社曾报道:国家“八五”重点科技攻关项目“聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等类树脂专用材料及其加工技术”,在成都通过由国家有关部门组成的验收委员会的验收.
聚醚砜、聚醚醚酮、双马型聚酰亚胺等特种工程塑料,是60年代发展起来的新型高分子材料.由于这类材料具有优良的综合性能,现已成为各种空间飞行器和新型运输工具实现高速、轻量、增加航程的可靠保证,也是电子电气产品实现大容量、高集成和小型化不可缺少的新材料.由四川联合大学、北京市化工研究院、东方绝缘材料厂等10个单位共同承担的这项重点课题,经过120多名科技人员五年合作攻关,不但全面完成了任务,取得27项鉴定成果.其中吉林大学吴忠文教授等研制的“聚醚醚酮树脂”,性能达到目前国际先进水平,成本大大低于国外同类产品;大连理工大学蹇(汤去氵加钅旁)高教授等研制完成的“杂环取代联苯聚醚砜的合成”,主要经济技术指标达到国际先进水平;四川联合大学、成都飞机工业公司、东方绝缘材料厂江璐霞教授等研制的“双马型聚酰亚胺航空工装模具材料”,在国内处领先地位,达到80年代末国际水平.目前有多种产品形成了规模生产能力,提供特种工程塑料新产品15种、新材料19种、新工艺3项.
另外,新华社还曾以“我国高分子化学研究取得重大突破”为题报道一种用于家电产品的新型紫外光固化涂料――JD-1紫外光固化树脂,在湖南长沙市研制开发成功,并通过鉴定.专家们认为,它填补了国内一项空白,达到国外同类产品的先进水平.
位于长沙市东岸的湖南亚大高分子化工厂有限公司,多年来始终追踪高科技发展潮流,不断研制开发高起点、高水平、高效益的新技术,并使这些技术成果迅速转化为生产力.这个公司的科技人员在资金少、条件差的情况下,经过数千次试验,终于研制开发出JD-1紫外光固化树脂.只需在各种家电外部涂上一层紫外光固化树脂,经过一番处理,家电犹如穿上一件硬如玻璃钢、光洁似镜面的“外衣”.专家介绍,家电外表的装饰是衡量其档次的一个重要指标,这是国内外化工界多年研究的一大课题.新型紫外光固化树脂的研制成功,将使我国家电装饰跨上一个新台阶;同时结束长期进口的历史,可节约大量外汇.专家鉴定认为,这是一种污染少、节能效益好的高科技产品,具有耐冲击、耐老化、固化速度快等优点,可广泛应用于电冰箱、洗衣机、电气仪表、电讯设备和汽车、摩托车等.
一项处于国际领先水平的聚合物技术--超高分子量聚丙烯酰胺合成技术在大庆油田化工总厂研制成功.专家称,这项技术推广应用后,可使聚合物用量在减少百分之二十的情况下,大幅度提高原油采收率,每年可为油田化工企业增效5000多万元.
1995年,随着三次采油技术在大庆油田的推广应用,油田化工总厂引进法国技术生产聚丙烯酰胺,分子量达1000-1500万,使我国生产聚合物技术跨入世界先进行列.但根据聚合物驱油试验研究,分子量大于1700万的超高分子量聚合物的驱油效果更好.为了加快超高分子量聚丙烯酰胺产品的工业开发步伐,大庆油田化工总厂通过多渠道横向联合的办法,开展科技攻关.仅用三个月时间,攻关小组的14名科技人员就在工业化试验中,成功地合成了分子量达到1700万的聚丙烯酰胺,并在试生产中取得了满意效果.目前,这个厂已开始投入批量生产超高分子量聚丙烯酰胺产品.
另外,“PTC智能恒温电缆”、“多功能超强吸水保水剂”、“粉煤灰高效活化剂”等等,都是我国在高分子材料领域取得的不俗成果.还有就是我国的高分子单链单晶的研究取得国际领先的成绩:成功地制备出顺丁橡胶的单链单晶,独创性地开展了单分子链玻璃体的研究,首次观察到高分子液晶态的新的纹影结构.这都引起世界科技界的轰动.
C. 关于电镀含镍废水处理
电镀废水的处理与回用对节约水资源以及保护环境起着至关重要的作用。本文综述了各种电镀废水处理技术的优缺点,以及一些新材料在电镀废水处理上的应用。
01 化学沉淀法
化学沉淀法是通过向废水中投入药剂,使溶解态的重金属转化成不溶于水的化合物沉淀,再将其从水中分离出来,从而达到去除重金属的目的。
化学沉淀法因为操作简单,技术成熟,成本低,可以同时去除废水中的多种重金属等优点,在电镀废水处理中得到广泛应用。
1.碱性沉淀法
碱性沉淀法是向废水中投加NaOH、石灰、碳酸钠等碱性物质,使重金属形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而被去除。该法具有成本低、操作简单等优点,目前被广泛使用。
但是碱性沉淀法的污泥产量大,会产生二次污染,而且出水pH偏高,需要回调pH。NaOH由于产生污泥量相对较少且易回收利用,在工程上得到广泛应用。
2.硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是通过投加硫化物(如Na2S、NariS等)使废水中的重金属形成溶度积比氢氧化物更小的沉淀,出水pH在7~9,无需回调pH即可排放。
但是硫化物沉淀颗粒细小,需要添加絮凝剂辅助沉淀,使处理费用增大。硫化物在酸性溶液中还会产生有毒的HS气体,实际操作起来存在局限性。
3.铁氧体法
铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的,令废水中的各种重金属离子形成铁氧体晶体一起沉淀析出,从而净化废水。该法主要是通过向废水中投加硫酸亚铁,经过还原、沉淀絮凝,最终生成铁氧体,因其设备简单、成本低、沉降快、处理效果好等特点而被广泛应用。
pH和硫酸亚铁投加量对铁氧体法去除重金属离子的影响,确定镍、锌、铜离子的最佳絮凝pH分别为8.00~9.80、8.00~10.50和10.00,投加的亚铁离子与它们摩尔比均为2~8,而六价铬的最佳还原pH为4.00~5.50,最佳絮凝pH则为8.00~10.50,最佳投料比为20。出水的镍含量小于0.5mg/L,总铬含量小于1.0mg/L,锌含量小于1.0mg/L,铜含量小于0.5mg/L,达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)中“表2”的要求。
化学沉淀法的局限性
随着污水排放标准的提高,传统单一的化学沉淀法很难经济有效地处理电镀废水,常常与其他工艺组合使用。
采用铁氧体-CARBONITE(一种具有物理吸附与离子交换功能的材料)联合工艺处理Ni含量约为4000mg/L的高浓度含镍电镀废水:先以铁氧体法控制pH为11.0,在Fe/Fe。摩尔比O.55,FeSO4·7H2O/Ni质量比21,反应温度35℃的条件下搅拌反应15min,出水Ni平均浓度从4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率达99.84%;然后采用CARBONITE处理,在CARBONITE投加量1.5g/L,pH=6.5,温度35℃的条件下反应6h,Ni去除率可达96.48%,出水Ni浓度为0.24mg/L,达到GB21900-2008中的“表2”标准。
采用高级Fenton一化学沉淀法处理含螯合重金属的废水,使用零价铁和过氧化氢降解螯合物,然后加碱沉淀重金属离子,不仅可以去除镍离子(去除率最高达98.4%),而且可以降低COD化学需氧量。
02 氧化还原法
1.化学氧化法
化学氧化法在处理含氰电镀废水上的效果尤为明显。该方法把废水中的氰根离子(CN一)氧化成氰酸盐(CNO-),再将氰酸盐(CNO-)氧化成二氧化碳和氮气,可以彻底解决氰化物污染问题。
常用的氧化剂包括氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等,其中碱性氯化法应用最广。采用Fenton法处理初始总氰浓度为2.0mg/L的低浓度含氰电镀废水,在反应初始pH为3.5,H202/FeSO4摩尔比为3.5:1,H202投加量5.0g/L,反应时间60min的最佳条件下,氰化物的去除率可达93%,总氰浓度可降至0_3mg/L。
2.化学还原法
化学还原法在电镀废水处理中主要针对含六价铬废水。该方法是在废水中加入还原剂(如FeSO、NaHSO3、Na2SO3、SO2、铁粉等)把六价铬还原为三价铬,再加入石灰或氢氧化钠进行沉淀分离。上述铁氧体法也可归为化学还原法。
该方法的主要优点是技术成熟,操作简单,处理量大,投资少,在工程应用中有良好的效果,但是污泥量大,会产生二次污染。采用硫酸亚铁作为还原剂,处理80t/d的含总铬7O~80mg/L的电镀废水,出水总铬小于1.5mg/L,处理费用为3.1元/t,具有很高的经济效益。
以焦亚硫酸钠为还原剂处理含80mg/L六价铬、pH为6~7的电镀废水,出水六价铬浓度小于0.2mg/L。
03 电化学法
电化学法是指在电流的作用下,废水中的重金属离子和有机污染物经过氧化还原、分解、沉淀、气浮等一系列反应而得到去除。
该方法的主要优点是去除速率快,可以完全打断配合态金属链接,易于回收利用重金属,占地面积小,污泥量少,但是其极板消耗快,耗电量大,对低浓度电镀废水的去除效果不佳,只适合中小规模的电镀废水处理。
电化学法主要有电凝聚法、磁电解法、内电解法等。
电凝聚法是通过铁板或者铝板作为阳极,电解时产生Fe2+、Fe或Al,随着电解的进行,溶液碱性增大,形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或AI(OH)3,通过絮凝沉淀去除污染物。
由于传统的电凝聚法经过长时间的操作,会使电极板发生钝化,近年来高压脉冲电凝聚法逐渐替代传统的电混凝法,它不仅克服了极板钝化的问题,而且电流效率提高20%~30%,电解时间缩短30%~40%,节省电能30%~40%,污泥产生量少,对重金属的去除率可达96%~99%。
采用高压脉冲电絮凝技术处理某电镀厂的电镀废水,Cu2十、Ni2、CN一和COD的去除率分别达到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。
电混凝法通常也与其他方法结合使用,利用电凝聚法和臭氧氧化法联合处理电镀废水,以铁和铝做极板,出水六价铬、铁、镍、铜、锌、铅、TOC(总有机碳)、COD的去除率分别为99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。
近年来内电解法受到广泛关注。内电解法利用了原电池原理,一般向废水中投加铁粉和炭粒,以废水作为电解质媒介,通过氧化还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等多种反应的综合作用,可以一次性去除多种重金属离子。
该方法不需要电能,处理成本低,污泥量少。通过静态试验研究了铁碳微电解法对模拟电镀废水的COD及铜离子的去除效果,去除率分别达到了59.01%和95.49%。然而,采用微电解反应柱研究连续流的运行结果显示,14d后微电解出水的COD去除率仅为10%~15%,铜的去除率降低至45%~50%之间,可见需要定期更换填料或对填料进行再生。
04 膜分离技术
膜分离技术主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)、液膜(Lv)等,利用膜的选择透过性来对污染物进行分离去除。
该方法去除效果好,可实现重金属回收利用和出水回用,占地面积小,无二次污染,是一种很有发展前景的技术,但是膜的造价高,易受污染。
对膜技术在电镀废水处理中的应用和效果进行了分析,结果表明:结合常规废水处理工艺与膜生物反应器(MBR)组合工艺,电镀废水被处理后的水质达到排放标准;电镀综合废水经UF净化、RO和NF两段脱盐膜的集成工艺处理后,水质达到回用水标准,RO和NF产水的电导率分别低于100gS/cm和1000gS/cm,COD分别约为5mg/L和10mg/L;镀镍漂洗废水通过RO膜后,镍的浓缩高达25倍以上,实现了镍的回收,RO产水水质达到回用标准。
投资与运行费用分析表明:工程运行1年多即可收回RO浓缩镍的设备费用。
液膜法并不是采用传统的固相膜,而是悬浮于液体中很薄的一层乳液颗粒,是一种类似溶剂萃取的新型分离技术,包括制膜、分离、净化及破乳过程。
美籍华人黎念之(NormanN.Li)博士发明了乳状液膜分离技术,该技术同时具有萃取和渗透的优点,把萃取和反萃取两个步骤结合在一起。乳化液膜法还具有传质效率高、选择性好、二次污染小、节约能源和基建投资少的特点,对电镀废水中重金属的处理及回收利用有着良好的效果。
05 离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂对废水中的有害物质进行交换分离,常用的离子交换剂有腐殖酸物质、沸石、离子交换树脂、离子交换纤维等。离子交换的运行操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。
此方法具有操作简单、可回收利用重金属、二次污染小等特点,但离子交换剂成本高,再生剂耗量大。
研究强酸性离子交换树脂对含镍废水的处理工艺条件及镍回收方法。结果表明:pH为6~7有利于强酸性阳离子交换树脂对镍离子的去除。离子交换除镍的适宜温度为30℃,适宜流速为15BV/h(即每小时l5倍树脂床体积)。适宜的脱附剂为10%盐酸,脱附液流速为2BV/h。前4.6BV脱附液可回用于配制电镀槽液,平均镍离子质量浓度达18.8g/L。
Mei.1ingKong等研究了CHS—l树脂对cr(VI)的吸附能力,发现Cr(VI)在低浓度时,树脂的交换吸附率是由液膜扩散和化学反应控制的。CHS一1树脂对Cr(VI)的最佳吸附pH为2~3,在298K下其饱和吸附能力为347.22mg/g。CHS一1树脂可以用5%的氢氧化钠溶液和5%氯化钠溶液来洗脱,再生后吸附能力没有明显的下降。
使用钛酸酯偶联剂将1一Fe203与丙烯酸甲酯共聚,在碱性条件下进行水解,制备出磁性弱酸阳离子交换树脂NDMC一1。
通过对重金属Cu的吸附研究发现,NDMC—l树脂粒径较小、外表面积大,因而具有较快的动力学性能。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
06 蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是通过加热对电镀废水进行蒸发,使液体浓缩达到回用的效果。一般适用于处理含铬、铜、银、镍等重金属浓度高的废水,用其处理浓度低的重金属废水时耗能大,不经济。
在处理电镀废水中,蒸发浓缩法常常与其他方法一起使用,可实现闭路循环,效果不错,比如常压蒸发器与逆流漂洗系统联合使用。蒸发浓缩法操作简单,技术成熟,可实现循环利用,但是浓缩后的干固体处置费用大,制约了它的应用,目前一般只作为辅助处理手段。
07 生物处理技术
生物处理法是利用微生物或者植物对污染物进行净化,该方法运行成本低,污泥量少,无二次污染,对于水量大的低浓度电镀废水来说是不二之选。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。
1.生物絮凝法
生物絮凝法是一种利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀来净化水质的方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢物,能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。
生物絮凝剂与无机絮凝剂和合成有机絮凝剂相比,具有处理废水安全无毒、絮凝效果好、不产生二次污染等优点,但其存在活体生物絮凝剂不易保存,生产成本高等问题,限制了它的实际应用。目前大部分生物絮凝剂还处在探索研究阶段。
生物絮凝剂可以分为以下三类:
(1) 直接利用微生物细胞作为絮凝剂,如一些细菌、放线菌、真菌、酵母等。
(2) 利用微生物细胞壁提取物作为絮凝剂。微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、黏多糖、蛋白质等高分子物质,如酵母细胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙酰葡萄糖胺、丝状真菌细胞壁多糖等都可作为良好的生物絮凝剂。
(3) 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。代谢产物主要有多糖、蛋白质、脂类及其复合物等。
近年来报道的生物絮凝剂主要为多糖类和蛋白质类,前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等,后者有MBF—W6、NOC—l等。陶颖等]利用假单胞菌Gx4—1胞外高聚物制得的絮凝剂对cr(Ⅳ)进行了絮凝吸附研究。
其研究结果表明,在适宜条件下Or(Ⅳ)的去除率可达51%。研究枯草芽孢杆菌NX一2制备的生物絮凝剂v一聚谷氨酸(T-PGA)对电镀废水的处理效果,实验证明,T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金属离子。
2.生物吸附法
生物吸附法是利用生物体自身的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属,然后通过固液分离,从水中分离出重金属。
可以从溶液中分离出重金属的生物体及其衍生物都叫做生物吸附剂。生物吸附剂主要有生物质、细菌、酵母、霉菌、藻类等。该方法成本低,吸附和解析速率快,易于回收重金属,具有选择性,前景广阔。
研究各种因素对枯草芽胞杆菌吸附电镀废水中Cd效果的影响,结果表明:pH为8、吸附剂用量为10g/L(湿重)、搅拌转数为800r/min、吸附时间为10min的条件下,废水中镉的去除率达93%以上。
吸附镉后的枯草芽胞杆菌细胞膨大,色泽变亮,细胞之间相互粘连。Cd2+与细胞表面的钠进行了离子交换吸附。
壳聚糖是一种碱性天然高分子多糖,由海洋生物中甲壳动物提取的甲壳素经过脱乙酰基处理而得到,可以有效地去除电镀废水中的重金属离子。
通过乳化交联法制备了磁性二氧化硅纳米颗粒组成的壳聚糖微球,然后用乙二胺和缩水甘油基三甲基氯化反应的季铵基团改性,所得生物吸附剂具有很高的耐酸性和磁响应。
用它来去除酸性废水中的cr(VI),在pH为2.5、温度为25℃的条件下,最大吸附能力为233.1mg/g,平衡时间为40~120min[取决于初始Cr(VI)的浓度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液进行吸附剂再生,解吸率达到95.6%,因此该生物吸附剂具有很高的重复使用性。
3.生物化学法
生物化学法是指微生物直接与废水中的重金属进行化学反应,使重金属离子转化为不溶性的物质而被去除。
从电镀废水中筛选分离出3株可以高效降解自由氰根的菌种,在最佳条件下可以将80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究发现,有许多可以将cr(VI)还原成低毒cr(III)的微生物,如无色杆菌、土壤细菌、芽孢杆菌、脱硫弧菌、肠杆菌、微球菌、硫杆菌、假单胞菌等,其中除了大肠杆菌、芽孢杆菌、硫杆菌、假单胞菌等可以在好氧条件下还原Cr(VI),其余大部分菌种只能在厌氧条件下还原cr(VI)。
R.S.Laxman等发现灰色链霉菌能在24~48h内把cr(VI)还原成cr(III),并能够将cr(III)显著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吴乾菁等从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出35株菌种,并获得了SR系列复合功能菌,该功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金属的功效,并在此基础上进行了工程应用,取得较好的效果。
4.植物修复法
植物修复法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用来处理电镀废水中的重金属和有机物,达到治理污水、修复生态的目的。
该方法对环境的扰动较少,有利于环境的改善,而且处理成本低。人工湿地在这方面起着重要的作用,是一种发展前景广阔的处理方法。
李氏禾是一种可富集金属的水生植物,在去除水中重金属方面具有很大的潜力。在人工湿地种植了李氏禾,用以处理含铬、铜、镍的电镀废水,使它们的含量分别降低了84.4%、97.1%和94_3%。当水力负荷小于0.3m/(m2·d1时,出水中的重金属浓度符合电镀污染物排放标准的要求;当进水铬、铜和镍的浓度为5、10和8mg/L时,仍能达标排放。
可见用李氏禾处理中低浓度的电镀废水是可行的。质量平衡表明,铬、铜和镍大部分保留在人工湿地系统的沉积物中。
08 吸附法
吸附法是利用比表面积大的多孔性材料来吸附电镀废水中的重金属和有机污染物,从而达到污水处理的效果。
活性炭是使用最早、最广的吸附剂,可以吸附多种重金属,吸附容量大,但是活性炭价格昂贵,使用寿命短,需要再生且再生费用不低。一些天然廉价材料,如沸石、橄榄石、高岭土、硅藻土等,也具有较好的吸附能力,但由于各种原因,几乎没有得到工程应用。
以沸石作为吸附剂处理电镀废水,发现在静态条件下,沸石对镍、铜和锌的吸附容量分别达到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除电镀废水中的Cr(vI),
然后通过外部磁场分离,使得cr(VI)的去除率达到97.11%。而在10rain的磁选后,浊度由4075NTU降至21.8NTU。其研究还证实了吸附过程后,磁性生物炭仍保留原来的磁分离性能。近年来又研制开发了一些新型吸附材料,如文中提到的生物吸附剂以及纳米材料吸附剂。
纳米技术是指在1~100nm尺度上研究和应用原子、分子现象,由此发展起来的多学科交叉、基础研究与应用紧密联系的科学技术。纳米颗粒由于具有常规颗粒所不具备的纳米效应,因而具有更高的催化活性。
纳米材料的表面效应使其具有高的表面活性、高表面能和高的比表面积,所以纳米材料在制备高性能吸附剂方面表现出巨大的潜力。雷立等l采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。
结果表明:pH=5时,初始浓度分别为200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35mg/L,吸附性能优于传统吸附材料。纳米技术作为一种高效、节能环保的新型处理技术,得到人们的广泛认同,具有很大的发展潜力。
09 光催化技术
光催化处理技术具有选择性小、处理效率高、降解产物彻底、无二次污染等特点。
光催化的核心是光催化剂,常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化学稳定性好、无毒、兼具氧化和还原作用等诸多特点。TiO:在受到一定能量的光照时会发生电子跃迁,产生电子一空穴对。
光生电子可以直接还原电镀废水中的金属离子,而空穴能将水分子氧化成具有强氧化性的OH自由基,从而把很多难降解的有机物氧化成为COz、H:0等无机物,被认为是最有前途、最有效的水处理方法之一。
以悬浮态的TiO2为催化剂,在紫外光的作用下对络合铜废水进行光催化反应。结果表明:当TiO2投加量为2g/L,废水pH=4时,在300W高压汞灯照射下,载入60mL/min的空气反应40rain,对120mg/LEDTA络合铜废水中Cu(II)与COD的去除率分别达到96.56%和57.67%。实施了“物化一光催化一膜”处理电镀废水的工程实例,出水COD去除率达到70%以上,同时TiO2光催化剂可重复使用。
膜法的引入可大大提高水质,使处理后水质达到中水回用标准,提高了电镀废水的资源化利用率,回用率达到85%以上,大大节约了成本。然而光催化技术在实际应用中受到了很多的限制,如重金属离子在光催化剂表面的吸附率低,催化剂的载体不成熟,遇到色度大的废水时处理效果大幅下降,等等。不过光催化技术作为高效、节能、清洁的处理技术,将会有很大的应用前景。
10 重金属捕集剂
重金属捕集剂又叫重金属螯合剂,它能与废水中的绝大部分重金属离子产生强烈的螯合作用,生成的高分子螯合盐不溶于水,通过分离就可以去除废水中的重金属离子。
重金属捕集剂处理后的重金属废水中剩余的重金属离子浓度大部分都能达到国家排放标准。以二硫代氨基甲酸盐重金属离子捕集剂XMT探讨了不同因素对Cu的捕集效果,对Cu去除率在99%以上,出水Cu浓度小于0.05mg/L,出水远低于GB21900-2008的“表3”标准。
选取3种市售重金属捕集剂对实际电镀废水中的Cu2+、Zn2+、Ni进行同步深度处理,发现三聚硫氰酸三钠(简称TMT)对Cu的去除效果最为显著,投加量少且效果稳定,但对Ni的去除效果较差。甲基取代的二硫代氨基甲酸钠(以Me2DTC表示)的适用性最强,对3种重金属离子均具有良好的去除效果,可达到GB21900-2008中的“表3”排放标准,且在DH=9.70时处理效果最佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸钠(Et2DTC),对Ni的去除效果不佳。
重金属捕集剂因高效、低能、处理费用相对较低等特点而有很大的实用性。
结语
电镀废水成分复杂,应尽量分工段处理。在选择处理方法时,应充分考虑各种方法的优缺点,加强各种水处理技术的综合应用,形成组合工艺,扬长避短。
重金属具有很大的回收价值且毒性大,在电镀废水处理过程中应多使用重金属回收利用的工艺,尽可能地减少排放。
基于化学沉淀法污泥产量大,电化学法能耗高,膜分离技术的膜组件造价高且易受污染等诸多问题,就现有电镀废水处理技术而言,应向着节能、高效、无二次污染的方向改进。
同时可与计算机技术相结合,实现智能化控制。还可结合材料学、生物学等学科,开发出更适合处理电镀废水的新型材料。
D. 如何选购净水器
主要以下几个方面:
(1)净水器的处理工艺及使用寿命
现在市面上的净水器处理工艺大体可以分为两类,一是化学处理工艺:通过化学原理进行水质处理,常用的有离子交换树脂和KDF(铜锌合金);另一种是物理过滤工艺:通过膜的过滤精度进行的水质处理,常用的有反渗透(RO膜)技术和超滤膜(UF膜)技术。
净水器的使用寿命取决于其过滤材质和连接方式。
净水器的不同的过滤材质是需要定期更换的或者冲洗的,净水器滤芯经常更换,水质才有保障。采用更换式的净水器,其过滤材质更换周期是不同的,取决于当地源水水质和家庭用水量,通常情况下,渐进式滤芯因为使用孔径越用越小,水流减小直至堵塞,PP棉滤芯寿命一般为3—6个月,活性炭滤芯周期一般为3—6个月,超滤(UF)寿命为24个月,反渗透(RO)寿命为36个月,如若过期不更换,其本身就可能滋生细菌。
采用冲洗过滤材也是有一定周期的,冲洗的方式有外冲洗和内冲洗两种,外冲洗清晰直观,采用刷洗方式,虽然一定程度上起到了作用,却无可避免二次污染,水质净化作用要打一定折扣,同时对产品的连接密封起了破坏作用;内冲洗,一般都是将滤芯表层吸附的杂质通过正常水压冲出水管,由于铁锈等附着物很难在正常水压下被冲走,并且具有不可见性,无法保证其冲洗效果。
连接方式:净水器的连接方式,即不同滤材的连接方式,大体可以分为模块连接和管线连接两种。
模块化连接是指滤芯通过连接模块连接在机体或水路上,实现了不同滤材的有机连接,使产品易于维护和扩充并使整机性能更加稳定,模块化的结构所带来的便利性是不言而喻的,滤材更换便捷、安全,自行更换,不用工具,无需工作人员上门,重要的是不会产生渗漏现象。现在欧美等国家生产的净水器多采用模块式连接方式。
管线连接也是净水器的一种连接方式,管线连接即通过管线使不同滤材连接在一起,管线连接在更换滤材的时候,需要专业人员通过专业工具进行更换,费时费力。多次更换滤材会影响连接效果、密封效果,容易发生连接不紧或渗漏问题。由于净水产品需经常拆换滤芯和涉水密封的特性,连接方式是产品使用寿命的重要指标,采用管线连接的净水器寿命短,无法保障。采用模块连接的净水器的寿命要相对稳定,寿命较长。
(2)净水器的产品表象
现在市场销售的净水器外观相差无几,从外观具体可以分为单级处理净水器、单级多层净水器、多级处理器三种。
单级处理净水器是其滤筒只有一种过滤滤料,其功能比较单一; 单级多层净水器是指在同一滤筒中有两种以上滤料复合组成,逐级分布于滤筒中。单级多层净水器的寿命取决于使用寿命最短的滤材,由于每一级别的滤料的使用寿命是不同的,当使用寿命最短的需要更换时就必须全部更换,否则水质下降。所以必须整体更换,费用较高。多级处理净水器是由不同的滤材(2种以上的)联合组成的净水器,市场上多见微滤滤材与超滤滤材、微滤滤材与反渗透滤材组合而成的净水器,按照滤材的个数可已分为3级净水器、4级净水器、5级净水器.......按照其组合形式可以分为超滤净水器、反渗透纯水净水器,从粗滤滤芯到UF膜滤芯或者RO膜滤芯的渐进式过滤系统已成为现在净水器市场的潮流。
(3)净水器的安全性
净水器作为涉水产品,水质效果必须经过技术监督部门鉴定,符合《生活饮用水水质标准》。使用安全、是否会发生漏水,是消费者选购产品时最为关心的。漏水问题主要看净水器的连接技术和密封技术,最好采用模块连接方式,此连接方式可以避免漏水问题的出现;净水器的密封技术不仅仅是看密封圈的数量,重要的是要看密封圈与净水器卡口的紧密度,才能避免水管内部压力过大,链接不严密、脱落等问题产生渗漏。任何一台净水器都要做到所净化的每一滴水都要纯净甘甜,可以直饮,达到生饮标准。
以上的几点建议,希望对大家对产品选择有所帮助!
E. 水质工程学
第1篇基本理论介绍
第1章绪论
1.121世纪水质科学与工程的发展方向
1.1.1高度重视水资源保护
1.1.2水质标准将更加完善
1.1.3水处理技术的发展趋势
1.1.4水质检测技术快速可造
1.1.5水厂和污水厂控制技术日益提高
第2章水质工程学的基本理论
2.1水溶液的基本性质
2.1.1水合、配合与离子对
2.1.2天然水中的溶解固体
2.1.3水的电导率和电阻率
2.1.4水中阴、阳离子间的关系
2.2反应器与化学反应动力学的基本概念
2.2.1物料衡算和质量传递
2.2.2理想反应器与非理想反应器
2.3水微生物学基础知识
2.3.1微生物生态
2.3.2污染物结构与微生物代谢动力学
2.4水质参数和在线检测技术
2.4.1浊度、悬浮物浓度与悬浮微粒浓度
2.4.2有机物的水质替代参数
2.4.3饮用水水质与健康
2.4.4水质参数的光电检测技术概论
2.5水质标准与水质模型
2.5.1国内外饮用水水质标准概述
2.5.2水体水质基本模型
思考题
第2篇物 化 处 理
第3章预处理
3.1格栅的分类与设计
3.1.1格栅的分类
3.1.2格栅的设计
3.2沉砂池的种类与设计
3.2.1平流沉砂池
3.2.2曝气沉砂池
3.2.3钟式沉砂池
3.3沉淀预处理的应用
3.4调节池的分类
3.4.1水量调节池
3.4.2水质调节池
3.5饮用水预处理技术
3.5.1化学预氧化法
3.5.2生物预处理
3.5.3活性炭吸附
思考题
第4章颗粒分析与混凝
4.1双电层的构造和界面电位
4.1.1胶体表面电荷的来源和双电层的构造
4.1.2胶体间的相互作用位能和DLVO理论
4.1.3混凝剂的水解反应与混凝机理
4.2絮凝动力学理论
4.2.1异向絮凝动力学模型
4.2.2同向絮凝动力学模型
4.2.3Camp?Stein公式
4.2.4絮凝特性曲线
4.3混凝剂和助凝剂的种类和应用
4.3.1传统铁盐、铝盐混凝剂的应用
4.3.2无机高分子混凝剂
4.3.3有机高分子混凝剂
4.3.4新型无机?有机高分子复合混凝剂的研究进展
4.3.5助凝剂
4.3.6混凝剂的卫生安全性
4.4混凝工艺的工程实践
4.4.1絮凝剂配制投加设备
4.4.2混合设备的设计与计算
4.4.3絮凝池的设计与计算
4.4.4新型组合式絮凝池的研究进展
4.5颗粒分析方法与絮凝过程的自控技术
4.5.1颗粒分析的基本内容
4.5.2絮凝过程的光电检测技术综述
4.5.3絮凝投药自动控制技术与设备
思考题
第5章沉淀与气浮
5.1颗粒沉降基本理论
5.1.1颗粒的自由沉降速度
5.1.2自由沉降试验
5.1.3分层沉淀
5.1.4沉淀效率的计算
5.2平流式沉淀池的构造和设计
5.2.1平流式沉淀池的进出水布置
5.2.2平流式沉淀池的排泥设施
5.2.3平流式沉淀池的设计与运行管理
5.3其他沉淀池的设计和计算
5.3.1斜板(管)沉淀池的类型和设计
5.3.2辐流式沉淀池的工作原理与设计
5.3.3其他新型沉淀池的应用
5.4澄清池的原理和设计
5.4.1澄清池的一般工作原理
5.4.2机械搅拌澄清池的设计
5.4.3水力循环澄清池的设计
5.4.4脉冲澄清池与悬浮澄清池的运行特点
5.5浓缩池的理论和设计
5.5.1浓缩池的原理和特点
5.5.2浓缩池的设计
5.6气浮池的设计计算
5.6.1气浮原理概述
5.6.2气浮池的设计
5.6.3吹脱和气提
思考题
第6章过滤
6.1过滤理论综述
6.1.1过滤工艺理论的发展历程
6.1.2过滤理论的主要内容
6.1.3迹线分析模型
6.2滤层和承托层
6.2.1滤层综论
6.2.2滤料
6.2.3承托层
6.3滤池的运行方式
6.3.1等速过滤
6.3.2变速过滤
6.3.3滤层负水头
6.4滤池的配水系统
6.4.1配水系统
6.4.2大阻力配水系统
6.4.3小阻力配水系统
6.5滤池的过程控制
6.5.1滤池控制策略
6.5.2液位控制
6.5.3反冲洗控制
6.6普通快滤池的设计计算
6.6.1滤池的面积和滤池的长宽比
6.6.2滤池的深度
6.6.3管廊布置
6.6.4管渠设计流速
6.6.5设计中应注意的问题
6.7其他滤池的特点和应用
6.7.1V型滤池
6.7.2虹吸滤池
6.7.3移动冲洗罩滤池
6.7.4压力滤池
6.7.5多级精细过滤装置
思考题
第7章消毒
7.1消毒的基本理论
7.2液氯消毒
7.2.1氯的性质
7.2.2氯消毒作用机理
7.2.3折点加氯法
7.2.4加氯点的确定
7.2.5消毒副产物
7.3其他消毒方法
7.3.1二氧化氯消毒
7.3.2漂白粉和次氯酸钠消毒
7.3.3氯胺消毒
7.3.4臭氧消毒
7.3.5高锰酸钾消毒
7.3.6物理消毒法
思考题
第8章吸附
8.1吸附的基本理论
8.1.1吸附类型
8.1.2吸附等温线
8.1.3吸附速率
8.1.4影响吸附的因素
8.2活性炭吸附的理论和设计
8.2.1活性炭的制造
8.2.2活性炭的细孔构造和分布
8.2.3活性炭的表面化学性质
8.2.4活性炭吸附在给水处理中的应用
8.2.5活性炭吸附在废水处理中的应用
8.2.6废水活性炭吸附法处理设计实例
8.3吸附塔的设计
8.3.1吸附工艺
8.3.2吸附塔的设计要点
8.3.3吸附塔的设计方法
思考题
第9章其他物化处理方法
9.1萃取
9.1.1基本原理
9.1.2萃取剂的选择与再生
9.1.3萃取工艺过程
9.2蒸馏
9.2.1多效蒸发
9.2.2多级闪蒸
9.3离心分离
9.3.1离心分离原理
9.3.2离心分离设备
9.4氧化还原
9.4.1药剂氧化还原
9.4.2金属还原
9.4.3臭氧氧化
9.4.4空气氧化
9.4.5光氧化
9.5电解
9.5.1概述
9.5.2电解法在水处理中的应用
9.6离子交换
9.6.1离子交换树脂的选择性
9.6.2离子交换法在水处理中的应用
思考题
第3篇生 物 处 理
第10章活性污泥法
10.1活性污泥法的基本原理
10.1.1活性污泥法的基本概念与流程
10.1.2活性污泥的形态与活性污泥微生物
10.1.3活性污泥净化反应过程
10.1.4活性污泥净化反应系统的主要控制目标与设计、运行参数
10.2活性污泥动力学基础
10.2.1概述
10.2.2莫诺方程式
10.2.3劳伦斯?麦卡蒂方程式
10.2.4动力学参数的确定
10.3活性污泥处理系统的运行方式
10.3.1传统活性污泥法处理系统
10.3.2阶段曝气活性污泥法系统
10.3.3再生曝气活性污泥法系统
10.3.4生物吸附活性污泥法系统
10.3.5延时曝气活性污泥法系统
10.3.6完全混合活性污泥法系统
10.3.7高负荷活性污泥法系统
10.4活性污泥处理系统新工艺
10.4.1概述
10.4.2氧化沟
10.4.3间歇式活性污泥处理系统
10.4.4AB法污水处理工艺
10.5活性污泥处理系统的工艺设计
10.5.1曝气池的计算与设计
10.5.2曝气系统的计算与设计
10.5.3污泥回流系统的设计与剩余污泥的处置
10.5.4二次沉淀池的计算与设计
10.5.5曝气沉淀池的计算与设计
10.5.6处理水的水质
10.6活性污泥处理系统的维护管理
10.6.1活性污泥处理系统的投产与活性污泥的培养驯化
10.6.2活性污泥处理系统运行效果的检测
10.6.3活性污泥处理系统运行中的异常状况与对策
思考题
第11章生物膜法
11.1生物膜法的基本原理
11.1.1生物膜的构造及净化机理
11.1.2生物膜的增长过程
11.1.3生物膜处理法的主要特征
11.2生物滤池的设计计算
11.2.1普通生物滤池
11.2.2高负荷生物滤池
11.2.3塔式生物滤池
11.2.4曝气生物滤池
11.3生物转盘的设计计算
11.3.1生物转盘的构造及净化原理
11.3.2生物转盘系统的特征
11.3.3生物转盘的计算与设计
11.4生物接触氧化
11.4.1概述
11.4.2生物接触氧化池的构造及形式
11.4.3生物接触氧化池的计算
11.5生物流化床
11.5.1概述
11.5.2生物流化床的工艺类型
11.5.3生物流化床技术的特点
思考题
第12章厌氧生物处理法
12.1厌氧生物处理法的基本原理
12.1.1基本原理
12.1.2厌氧生物处理的主要特征
12.1.3厌氧消化的影响因素与控制要求
12.2厌氧过程动力学
12.3厌氧活性污泥法
12.3.1普通厌氧消化池
12.3.2厌氧接触法
12.3.3UASB
12.3.4厌氧折流板式反应器(ABR)
12.4厌氧生物膜法
12.4.1厌氧生物滤池
12.4.2厌氧生物转盘
12.5厌氧生物处理的运行管理
思考题
第13章污泥的处理及资源化
13.1污泥的分类、性质及性质指标
13.1.1污泥的分类与性质
13.1.2污泥的性质指标
13.2污泥的浓缩
13.2.1污泥重力浓缩
13.2.2污泥气浮浓缩
13.2.3污泥的其他浓缩法
13.3污泥的消化
13.3.1污泥的厌氧消化
13.3.2污泥的好氧消化
13.4污泥脱水与干化
13.4.1机械脱水前的预处理
13.4.2机械脱水的基本原理
13.4.3压滤脱水
13.4.4滚压脱水
13.4.5离心脱水
13.4.6污泥干化
13.5污泥的消毒
13.5.1巴氏消毒法(低热消毒法)
13.5.2石灰稳定法
13.5.3加氯消毒法
13.6污泥资源化技术
13.6.1农肥利用与土地处理
13.6.2污泥堆肥
13.6.3其他方式
13.7污泥减量技术
思考题
第14章膜生物反应器
14.1膜生物反应器及其分类
14.1.1膜生物反应器
14.1.2膜生物反应器的分类
14.2膜生物反应器的设计及运行机理
14.2.1膜生物反应器的设计
14.2.2膜生物反应器的运行机理
14.3膜生物反应器特征及膜过滤的影响因素
14.4膜生物反应器处理污水的应用实例
14.4.1膜生物反应器用于处理某石化企业废水实例
14.4.2膜生物反应器处理洗涤、洗浴污水工程实例
第4篇深 度 处 理
第15章污水脱氮除磷技术
15.1污水生物脱氮技术特征
15.1.1生物硝化过程与反硝化过程
15.1.2单级活性污泥脱氮工艺
15.2污水生物除磷技术特征
15.2.1污水生物除磷的机理
15.2.2生物除磷的影响因素
15.3污水生物同步脱氮除磷工艺的选择与设计
15.3.1A?A?O工艺
15.3.2Phoredox工艺
15.3.3UCT工艺
15.3.4VIP工艺
15.3.5其他脱氮除磷工艺
思考题
第16章膜分离处理技术
16.1电渗析法
16.1.1电渗析原理及过程
16.1.2电渗析器的构造与组装
16.1.3电渗析法在废水处理中的应用
16.2反渗透
16.2.1渗透现象与渗透压
16.2.2反渗透
16.2.3反渗透膜及其透过机理
16.2.4反渗透装置、工艺流程与布置系统
16.2.5反渗透法在废水处理中的应用
16.3纳滤、超滤和微滤
16.3.1纳滤
16.3.2微滤和超滤
16.4纯水的制备方法
思考题
第17章其他深度处理方法
17.1地下水除铁除锰方法
17.1.1地下水除铁方法
17.1.2地下水除锰方法
17.2除氟和除砷技术
17.2.1水的除氟
17.2.2水的除砷
17.3高锰酸钾复合药剂对地表水源处理的应用
17.3.1去除有机物
17.3.2除藻及藻臭
17.3.3去除微污染水的色度与浊度
17.3.4高锰酸钾及PPC与其他方法的联用
17.4纳米技术在水处理中的应用
17.4.1纳米微粒的基本理论
17.4.2半导体纳米颗粒的光催化技术
17.4.3纳米材料的磁性吸附技术
17.4.4纳米材料的吸附与强化絮凝
17.5高级氧化技术的联合应用
17.5.1催化臭氧化
17.5.2臭氧?光催化氧化技术
17.5.3超声?臭氧联用
17.5.4超声?电化学联用
17.5.5超声?光催化联用
17.5.6微波强化光催化氧化技术
17.6新型高效催化氧化技术
17.6.1光催化氧化
17.6.2催化湿式氧化
17.6.3超临界水氧化
17.6.4纳米TiO2光电催化技术
17.6.5超声空化氧化
17.6.6微波氧化
思考题
第5篇水厂、污水厂建设与运行管理
第18章水厂的建设和设计
18.1水厂建设的基本内容
18.1.1厂址选择
18.1.2水厂工艺流程选择
18.1.3水处理构筑物类型选择
18.1.4平面布置
18.1.5高程布置
18.2水厂设计和施工基本原则
18.2.1水厂设计原则
18.2.2水厂施工原则
18.3水厂的日常运行管理
18.3.1水厂内控指标
18.3.2水厂生产现场管理
18.3.3水厂现场监测
18.3.4水厂运行控制
18.3.5水量计量设备管理
18.3.6水厂机电设备管理
18.3.7水厂安全生产
18.4给水厂的国内外建设实例
18.4.1狼山水厂平面布置
18.4.2瑞士日内瓦皮约尔水厂
思考题
第19章城市污水处理厂设计
19.1污水处理厂设计的基本原则
19.1.1污水处理厂设计内容及设计原则
19.1.2污水处理厂工艺选择
19.1.3污水处理厂选址原则
19.2污水处理厂的平面布置与高程布置
19.2.1污水处理厂的平面布置
19.2.2污水处理厂的高程布置
19.3污水处理厂的运行管理和自动化控制
19.3.1污水处理厂的运行管理
19.3.2污水处理厂运行的自动控制
19.4污水处理厂的国内外建设实例
19.4.1北京市大兴污水处理厂
19.4.2安徽阜阳市某污水处理厂设计
19.4.3美国加州San Jose污水处理厂
F. 稀土元素有磁性吗比如铈或者铈化合物如果有磁性,是不是可以用电磁方法分离、提纯
不可以,稀土元素是没有磁性的,氧化物也没有磁性。
只有做成稀土合金才有
但是合金就谈不上分离了
所以,不能用到电磁的方法分离,更别说提纯。用萃取剂,或者离子交换树脂可以分离
G. 净水器中过滤水的石头是什么
净水器中过滤水的石头是前置活性炭。部分低配净水器第三级也为PP棉,炭去除氯和有机杂质。还能吸收水中有机化合物产生的异味、颜色和气味。
大部分净水器是采用阻筛过滤原理渐进式结构方式,由多级滤芯首尾串接而成,滤芯精密度由低到高依次排列,以实现多级滤芯分摊截留污物,从而减少滤芯堵塞和人工排污、拆洗的次数以及延长更换滤芯的周期。
还有一种新的设计思路是应用分质流通原理自洁式结构方式,它的设计思想不再是提供尽可能多的空间用于藏污纳垢,而是采取分质原理,分离出一小部分洁净水,同时又尽可能让原水照常流通流动起来使污质随水流及时被带走,达到流水不腐。
这样既得到了净化水,又不会或不容易在机内沉淀污物,避免形成二次污染和大大减轻滤芯损耗,水质更好更安全又节能低炭。
(7)磁性离子交换树脂扩展阅读
净水器结构不同,净水效果也不同。一般说,一级过滤净水器结构简单,以活性炭为主,其过滤能力有限,只能用作粗过滤使用,过滤的水最好加热烧开饮用。一级过滤的净水器多数属于低档净水产品,每台售价在十几元至150元之间。
多级过滤净水器。这种净水器有两级粗滤和一组精滤,且精滤多采用中空纤维滤芯,过滤的水可以直接饮用。多级过滤净水器属于中档净水产品,每台售价在300元至500元之间,能为工薪阶层接受,家庭使用较多。
UF超滤纳滤膜净水器,有多级前置过滤和超滤膜组成,能截留绝大部分有细菌、有害物质,是市场上最常用的分离、过滤效果最为普通的直饮水净水装置,同时保留对人体有益的矿物质微量元素,再利用KDF和活性炭的优点有效抑制水中的细菌、真菌的滋生及去除异色、异味。
而且产水量比较大,废水排放量小,这样在家庭厨房使用的时候就更快捷、方便,不用等较长的时间。属于大众化消费品,根据不同的要求每台售价在200元至5000元不等。
H. 电镀废水怎么处理才能达标排放
电镀废水的处理与回用对节约水资源以及保护环境起着至关重要的作用。本文综述了各种电镀废水处理技术的优缺点,以及一些新材料在电镀废水处理上的应用。
01 化学沉淀法
化学沉淀法是通过向废水中投入药剂,使溶解态的重金属转化成不溶于水的化合物沉淀,再将其从水中分离出来,从而达到去除重金属的目的。
化学沉淀法因为操作简单,技术成熟,成本低,可以同时去除废水中的多种重金属等优点,在电镀废水处理中得到广泛应用。
1.碱性沉淀法
碱性沉淀法是向废水中投加NaOH、石灰、碳酸钠等碱性物质,使重金属形成溶解度较小的氢氧化物或碳酸盐沉淀而被去除。该法具有成本低、操作简单等优点,目前被广泛使用。
但是碱性沉淀法的污泥产量大,会产生二次污染,而且出水pH偏高,需要回调pH。NaOH由于产生污泥量相对较少且易回收利用,在工程上得到广泛应用。欣格瑞水处理专家
2.硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是通过投加硫化物(如Na2S、NariS等)使废水中的重金属形成溶度积比氢氧化物更小的沉淀,出水pH在7~9,无需回调pH即可排放。
但是硫化物沉淀颗粒细小,需要添加絮凝剂辅助沉淀,使处理费用增大。硫化物在酸性溶液中还会产生有毒的HS气体,实际操作起来存在局限性。
3.铁氧体法
铁氧体法是根据生产铁氧体的原理发展起来的,令废水中的各种重金属离子形成铁氧体晶体一起沉淀析出,从而净化废水。该法主要是通过向废水中投加硫酸亚铁,经过还原、沉淀絮凝,最终生成铁氧体,因其设备简单、成本低、沉降快、处理效果好等特点而被广泛应用。
pH和硫酸亚铁投加量对铁氧体法去除重金属离子的影响,确定镍、锌、铜离子的最佳絮凝pH分别为8.00~9.80、8.00~10.50和10.00,投加的亚铁离子与它们摩尔比均为2~8,而六价铬的最佳还原pH为4.00~5.50,最佳絮凝pH则为8.00~10.50,最佳投料比为20。出水的镍含量小于0.5mg/L,总铬含量小于1.0mg/L,锌含量小于1.0mg/L,铜含量小于0.5mg/L,达到《电镀污染物排放标准》(GB21900—2008)中“表2”的要求。
化学沉淀法的局限性
随着污水排放标准的提高,传统单一的化学沉淀法很难经济有效地处理电镀废水,常常与其他工艺组合使用。
采用铁氧体-CARBONITE(一种具有物理吸附与离子交换功能的材料)联合工艺处理Ni含量约为4000mg/L的高浓度含镍电镀废水:先以铁氧体法控制pH为11.0,在Fe/Fe。摩尔比O.55,FeSO4·7H2O/Ni质量比21,反应温度35℃的条件下搅拌反应15min,出水Ni平均浓度从4212.5mg/L降至6.8mg/L,去除率达99.84%;然后采用CARBONITE处理,在CARBONITE投加量1.5g/L,pH=6.5,温度35℃的条件下反应6h,Ni去除率可达96.48%,出水Ni浓度为0.24mg/L,达到GB21900-2008中的“表2”标准。
采用高级Fenton一化学沉淀法处理含螯合重金属的废水,使用零价铁和过氧化氢降解螯合物,然后加碱沉淀重金属离子,不仅可以去除镍离子(去除率最高达98.4%),而且可以降低COD化学需氧量。
02 氧化还原法
1.化学氧化法
化学氧化法在处理含氰电镀废水上的效果尤为明显。该方法把废水中的氰根离子(CN一)氧化成氰酸盐(CNO-),再将氰酸盐(CNO-)氧化成二氧化碳和氮气,可以彻底解决氰化物污染问题。
常用的氧化剂包括氯系氧化剂、氧气、臭氧、过氧化氢等,其中碱性氯化法应用最广。采用Fenton法处理初始总氰浓度为2.0mg/L的低浓度含氰电镀废水,在反应初始pH为3.5,H202/FeSO4摩尔比为3.5:1,H202投加量5.0g/L,反应时间60min的最佳条件下,氰化物的去除率可达93%,总氰浓度可降至0_3mg/L。
2.化学还原法
化学还原法在电镀废水处理中主要针对含六价铬废水。该方法是在废水中加入还原剂(如FeSO、NaHSO3、Na2SO3、SO2、铁粉等)把六价铬还原为三价铬,再加入石灰或氢氧化钠进行沉淀分离。上述铁氧体法也可归为化学还原法。
该方法的主要优点是技术成熟,操作简单,处理量大,投资少,在工程应用中有良好的效果,但是污泥量大,会产生二次污染。采用硫酸亚铁作为还原剂,处理80t/d的含总铬7O~80mg/L的电镀废水,出水总铬小于1.5mg/L,处理费用为3.1元/t,具有很高的经济效益。
以焦亚硫酸钠为还原剂处理含80mg/L六价铬、pH为6~7的电镀废水,出水六价铬浓度小于0.2mg/L。
03 电化学法
电化学法是指在电流的作用下,废水中的重金属离子和有机污染物经过氧化还原、分解、沉淀、气浮等一系列反应而得到去除。
该方法的主要优点是去除速率快,可以完全打断配合态金属链接,易于回收利用重金属,占地面积小,污泥量少,但是其极板消耗快,耗电量大,对低浓度电镀废水的去除效果不佳,只适合中小规模的电镀废水处理。
电化学法主要有电凝聚法、磁电解法、内电解法等。
电凝聚法是通过铁板或者铝板作为阳极,电解时产生Fe2+、Fe或Al,随着电解的进行,溶液碱性增大,形成Fe(OH)2、Fe(OH)3或AI(OH)3,通过絮凝沉淀去除污染物。
由于传统的电凝聚法经过长时间的操作,会使电极板发生钝化,近年来高压脉冲电凝聚法逐渐替代传统的电混凝法,它不仅克服了极板钝化的问题,而且电流效率提高20%~30%,电解时间缩短30%~40%,节省电能30%~40%,污泥产生量少,对重金属的去除率可达96%~99%。欣格瑞水处理专家
采用高压脉冲电絮凝技术处理某电镀厂的电镀废水,Cu2十、Ni2、CN一和COD的去除率分别达到99.80%、99.70%、99.68%和67.45%。
电混凝法通常也与其他方法结合使用,利用电凝聚法和臭氧氧化法联合处理电镀废水,以铁和铝做极板,出水六价铬、铁、镍、铜、锌、铅、TOC(总有机碳)、COD的去除率分别为99.94%、100.00%、95.86%、98.66%、99.97%、96.81%、93.24%和93.43%。
近年来内电解法受到广泛关注。内电解法利用了原电池原理,一般向废水中投加铁粉和炭粒,以废水作为电解质媒介,通过氧化还原、置换、絮凝、吸附、共沉淀等多种反应的综合作用,可以一次性去除多种重金属离子。
该方法不需要电能,处理成本低,污泥量少。通过静态试验研究了铁碳微电解法对模拟电镀废水的COD及铜离子的去除效果,去除率分别达到了59.01%和95.49%。然而,采用微电解反应柱研究连续流的运行结果显示,14d后微电解出水的COD去除率仅为10%~15%,铜的去除率降低至45%~50%之间,可见需要定期更换填料或对填料进行再生。
04 膜分离技术
膜分离技术主要包括微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、电渗析(ED)、液膜(Lv)等,利用膜的选择透过性来对污染物进行分离去除。
该方法去除效果好,可实现重金属回收利用和出水回用,占地面积小,无二次污染,是一种很有发展前景的技术,但是膜的造价高,易受污染。
对膜技术在电镀废水处理中的应用和效果进行了分析,结果表明:结合常规废水处理工艺与膜生物反应器(MBR)组合工艺,电镀废水被处理后的水质达到排放标准;电镀综合废水经UF净化、RO和NF两段脱盐膜的集成工艺处理后,水质达到回用水标准,RO和NF产水的电导率分别低于100gS/cm和1000gS/cm,COD分别约为5mg/L和10mg/L;镀镍漂洗废水通过RO膜后,镍的浓缩高达25倍以上,实现了镍的回收,RO产水水质达到回用标准。
投资与运行费用分析表明:工程运行1年多即可收回RO浓缩镍的设备费用。
液膜法并不是采用传统的固相膜,而是悬浮于液体中很薄的一层乳液颗粒,是一种类似溶剂萃取的新型分离技术,包括制膜、分离、净化及破乳过程。
美籍华人黎念之(NormanN.Li)博士发明了乳状液膜分离技术,该技术同时具有萃取和渗透的优点,把萃取和反萃取两个步骤结合在一起。乳化液膜法还具有传质效率高、选择性好、二次污染小、节约能源和基建投资少的特点,对电镀废水中重金属的处理及回收利用有着良好的效果。
05 离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂对废水中的有害物质进行交换分离,常用的离子交换剂有腐殖酸物质、沸石、离子交换树脂、离子交换纤维等。离子交换的运行操作包括交换、反洗、再生、清洗四个步骤。
此方法具有操作简单、可回收利用重金属、二次污染小等特点,但离子交换剂成本高,再生剂耗量大。
研究强酸性离子交换树脂对含镍废水的处理工艺条件及镍回收方法。结果表明:pH为6~7有利于强酸性阳离子交换树脂对镍离子的去除。离子交换除镍的适宜温度为30℃,适宜流速为15BV/h(即每小时l5倍树脂床体积)。适宜的脱附剂为10%盐酸,脱附液流速为2BV/h。前4.6BV脱附液可回用于配制电镀槽液,平均镍离子质量浓度达18.8g/L。
Mei.1ingKong等研究了CHS—l树脂对cr(VI)的吸附能力,发现Cr(VI)在低浓度时,树脂的交换吸附率是由液膜扩散和化学反应控制的。CHS一1树脂对Cr(VI)的最佳吸附pH为2~3,在298K下其饱和吸附能力为347.22mg/g。CHS一1树脂可以用5%的氢氧化钠溶液和5%氯化钠溶液来洗脱,再生后吸附能力没有明显的下降。
使用钛酸酯偶联剂将1一Fe203与丙烯酸甲酯共聚,在碱性条件下进行水解,制备出磁性弱酸阳离子交换树脂NDMC一1。
通过对重金属Cu的吸附研究发现,NDMC—l树脂粒径较小、外表面积大,因而具有较快的动力学性能。具体联系污水宝或参见http://www.dowater.com更多相关技术文档。
06 蒸发浓缩法
蒸发浓缩法是通过加热对电镀废水进行蒸发,使液体浓缩达到回用的效果。一般适用于处理含铬、铜、银、镍等重金属浓度高的废水,用其处理浓度低的重金属废水时耗能大,不经济。
在处理电镀废水中,蒸发浓缩法常常与其他方法一起使用,可实现闭路循环,效果不错,比如常压蒸发器与逆流漂洗系统联合使用。蒸发浓缩法操作简单,技术成熟,可实现循环利用,但是浓缩后的干固体处置费用大,制约了它的应用,目前一般只作为辅助处理手段。
07 生物处理技术
生物处理法是利用微生物或者植物对污染物进行净化,该方法运行成本低,污泥量少,无二次污染,对于水量大的低浓度电镀废水来说是不二之选。生物法主要包括生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法和植物修复法。
1.生物絮凝法
生物絮凝法是一种利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀来净化水质的方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢物,能使水中胶体悬浮物相互凝聚、沉淀。
生物絮凝剂与无机絮凝剂和合成有机絮凝剂相比,具有处理废水安全无毒、絮凝效果好、不产生二次污染等优点,但其存在活体生物絮凝剂不易保存,生产成本高等问题,限制了它的实际应用。目前大部分生物絮凝剂还处在探索研究阶段。
生物絮凝剂可以分为以下三类:
(1) 直接利用微生物细胞作为絮凝剂,如一些细菌、放线菌、真菌、酵母等。
(2) 利用微生物细胞壁提取物作为絮凝剂。微生物产生的絮凝物质为糖蛋白、黏多糖、蛋白质等高分子物质,如酵母细胞壁的葡聚糖、Ⅳ-乙酰葡萄糖胺、丝状真菌细胞壁多糖等都可作为良好的生物絮凝剂。
(3) 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂。代谢产物主要有多糖、蛋白质、脂类及其复合物等。
近年来报道的生物絮凝剂主要为多糖类和蛋白质类,前者有ZS一7、ZL—P、H12、DP。152等,后者有MBF—W6、NOC—l等。陶颖等]利用假单胞菌Gx4—1胞外高聚物制得的絮凝剂对cr(Ⅳ)进行了絮凝吸附研究。
其研究结果表明,在适宜条件下Or(Ⅳ)的去除率可达51%。研究枯草芽孢杆菌NX一2制备的生物絮凝剂v一聚谷氨酸(T-PGA)对电镀废水的处理效果,实验证明,T-PGA能有效地去除Cr3+、Ni等重金属离子。
2.生物吸附法
生物吸附法是利用生物体自身的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属,然后通过固液分离,从水中分离出重金属。
可以从溶液中分离出重金属的生物体及其衍生物都叫做生物吸附剂。生物吸附剂主要有生物质、细菌、酵母、霉菌、藻类等。该方法成本低,吸附和解析速率快,易于回收重金属,具有选择性,前景广阔。
研究各种因素对枯草芽胞杆菌吸附电镀废水中Cd效果的影响,结果表明:pH为8、吸附剂用量为10g/L(湿重)、搅拌转数为800r/min、吸附时间为10min的条件下,废水中镉的去除率达93%以上。
吸附镉后的枯草芽胞杆菌细胞膨大,色泽变亮,细胞之间相互粘连。Cd2+与细胞表面的钠进行了离子交换吸附。
壳聚糖是一种碱性天然高分子多糖,由海洋生物中甲壳动物提取的甲壳素经过脱乙酰基处理而得到,可以有效地去除电镀废水中的重金属离子。
通过乳化交联法制备了磁性二氧化硅纳米颗粒组成的壳聚糖微球,然后用乙二胺和缩水甘油基三甲基氯化反应的季铵基团改性,所得生物吸附剂具有很高的耐酸性和磁响应。
用它来去除酸性废水中的cr(VI),在pH为2.5、温度为25℃的条件下,最大吸附能力为233.1mg/g,平衡时间为40~120min[取决于初始Cr(VI)的浓度。使用0.3mol/LNaOH和0.3mol/LNaC1的混合液进行吸附剂再生,解吸率达到95.6%,因此该生物吸附剂具有很高的重复使用性。
3.生物化学法
生物化学法是指微生物直接与废水中的重金属进行化学反应,使重金属离子转化为不溶性的物质而被去除。
从电镀废水中筛选分离出3株可以高效降解自由氰根的菌种,在最佳条件下可以将80mg/L的CN一去除到0.22mg/L。研究发现,有许多可以将cr(VI)还原成低毒cr(III)的微生物,如无色杆菌、土壤细菌、芽孢杆菌、脱硫弧菌、肠杆菌、微球菌、硫杆菌、假单胞菌等,其中除了大肠杆菌、芽孢杆菌、硫杆菌、假单胞菌等可以在好氧条件下还原Cr(VI),其余大部分菌种只能在厌氧条件下还原cr(VI)。
R.S.Laxman等发现灰色链霉菌能在24~48h内把cr(VI)还原成cr(III),并能够将cr(III)显著地吸收去除。中科院成都生物研究所的李福、吴乾菁等从电镀污泥、废水及下水道铁管内分离筛选出35株菌种,并获得了SR系列复合功能菌,该功能菌具有高效去除Cr(VI)和其他重金属的功效,并在此基础上进行了工程应用,取得较好的效果。
4.植物修复法
植物修复法是利用植物的吸收、沉淀、富集等作用来处理电镀废水中的重金属和有机物,达到治理污水、修复生态的目的。
该方法对环境的扰动较少,有利于环境的改善,而且处理成本低。人工湿地在这方面起着重要的作用,是一种发展前景广阔的处理方法。
李氏禾是一种可富集金属的水生植物,在去除水中重金属方面具有很大的潜力。在人工湿地种植了李氏禾,用以处理含铬、铜、镍的电镀废水,使它们的含量分别降低了84.4%、97.1%和94_3%。当水力负荷小于0.3m/(m2·d1时,出水中的重金属浓度符合电镀污染物排放标准的要求;当进水铬、铜和镍的浓度为5、10和8mg/L时,仍能达标排放。
可见用李氏禾处理中低浓度的电镀废水是可行的。质量平衡表明,铬、铜和镍大部分保留在人工湿地系统的沉积物中。
08 吸附法
吸附法是利用比表面积大的多孔性材料来吸附电镀废水中的重金属和有机污染物,从而达到污水处理的效果。
活性炭是使用最早、最广的吸附剂,可以吸附多种重金属,吸附容量大,但是活性炭价格昂贵,使用寿命短,需要再生且再生费用不低。一些天然廉价材料,如沸石、橄榄石、高岭土、硅藻土等,也具有较好的吸附能力,但由于各种原因,几乎没有得到工程应用。
以沸石作为吸附剂处理电镀废水,发现在静态条件下,沸石对镍、铜和锌的吸附容量分别达到5.9、4.8和2.7mg/g.先以磁性生物炭去除电镀废水中的Cr(vI),
然后通过外部磁场分离,使得cr(VI)的去除率达到97.11%。而在10rain的磁选后,浊度由4075NTU降至21.8NTU。其研究还证实了吸附过程后,磁性生物炭仍保留原来的磁分离性能。近年来又研制开发了一些新型吸附材料,如文中提到的生物吸附剂以及纳米材料吸附剂。
纳米技术是指在1~100nm尺度上研究和应用原子、分子现象,由此发展起来的多学科交叉、基础研究与应用紧密联系的科学技术。纳米颗粒由于具有常规颗粒所不具备的纳米效应,因而具有更高的催化活性。
纳米材料的表面效应使其具有高的表面活性、高表面能和高的比表面积,所以纳米材料在制备高性能吸附剂方面表现出巨大的潜力。雷立等l采用温和水热法一步快速合成了钛酸盐纳米管(TNTs),并应用于对水中重金属离子Pb(II)、cd(II)和Cr(III)的吸附。
结果表明:pH=5时,初始浓度分别为200、100和50mg/L的Pb(II)、Cd(II)和Cr(III)在TNTs上的平衡吸附量分别为513.04、212.46和66.35mg/L,吸附性能优于传统吸附材料。纳米技术作为一种高效、节能环保的新型处理技术,得到人们的广泛认同,具有很大的发展潜力。
09 光催化技术
光催化处理技术具有选择性小、处理效率高、降解产物彻底、无二次污染等特点。
光催化的核心是光催化剂,常用的有TiO2、ZnO、WO3、SrTiO3、SnO2和Fe2O3。其中TiO2具有化学稳定性好、无毒、兼具氧化和还原作用等诸多特点。TiO:在受到一定能量的光照时会发生电子跃迁,产生电子一空穴对。
光生电子可以直接还原电镀废水中的金属离子,而空穴能将水分子氧化成具有强氧化性的OH自由基,从而把很多难降解的有机物氧化成为COz、H:0等无机物,被认为是最有前途、最有效的水处理方法之一。
以悬浮态的TiO2为催化剂,在紫外光的作用下对络合铜废水进行光催化反应。结果表明:当TiO2投加量为2g/L,废水pH=4时,在300W高压汞灯照射下,载入60mL/min的空气反应40rain,对120mg/LEDTA络合铜废水中Cu(II)与COD的去除率分别达到96.56%和57.67%。实施了“物化一光催化一膜”处理电镀废水的工程实例,出水COD去除率达到70%以上,同时TiO2光催化剂可重复使用。
膜法的引入可大大提高水质,使处理后水质达到中水回用标准,提高了电镀废水的资源化利用率,回用率达到85%以上,大大节约了成本。然而光催化技术在实际应用中受到了很多的限制,如重金属离子在光催化剂表面的吸附率低,催化剂的载体不成熟,遇到色度大的废水时处理效果大幅下降,等等。不过光催化技术作为高效、节能、清洁的处理技术,将会有很大的应用前景。欣格瑞水处理专家
10 重金属捕集剂
重金属捕集剂又叫重金属螯合剂,它能与废水中的绝大部分重金属离子产生强烈的螯合作用,生成的高分子螯合盐不溶于水,通过分离就可以去除废水中的重金属离子。
重金属捕集剂处理后的重金属废水中剩余的重金属离子浓度大部分都能达到国家排放标准。以二硫代氨基甲酸盐重金属离子捕集剂XMT探讨了不同因素对Cu的捕集效果,对Cu去除率在99%以上,出水Cu浓度小于0.05mg/L,出水远低于GB21900-2008的“表3”标准。
选取3种市售重金属捕集剂对实际电镀废水中的Cu2+、Zn2+、Ni进行同步深度处理,发现三聚硫氰酸三钠(简称TMT)对Cu的去除效果最为显著,投加量少且效果稳定,但对Ni的去除效果较差。甲基取代的二硫代氨基甲酸钠(以Me2DTC表示)的适用性最强,对3种重金属离子均具有良好的去除效果,可达到GB21900-2008中的“表3”排放标准,且在DH=9.70时处理效果最佳。至于乙基取代的二硫代氨基甲酸钠(Et2DTC),对Ni的去除效果不佳。
重金属捕集剂因高效、低能、处理费用相对较低等特点而有很大的实用性。
I. 磁性离子交换树脂是食品添加剂吗
离子交换树脂不是食品添加剂
J. 核废水一般如何处理
1、化学沉淀法
化学沉淀法是将沉淀剂与废水中微量的放射性核素发生共沉淀作用的方法。废水中放射性核素的氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐等化合物大都是不溶性的,因而能在处理中被除去。
化学处理的目的是使废水中的放射性核素转移并浓集到小体积的污泥中去,而使沉积后的废水剩余很少的放射性,从而能够达到排放标准。
2、离子交换法
离子交换法采用离子交换树脂,适用于含盐量较低的废液。当含盐量较高时,用离子交换树脂来处理所花的费用比选择性工艺要高。这主要是低选择性的树脂对放射性核素有很大的关联。在放射性废水净化中,利用电渗析的方法可以增加离子交换工艺的利用效率。
3、吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附去除水中重金属离子的一种有效方法。吸附法的关键技术是吸附剂的选择。常用的吸附剂有活性炭、沸石、高岭土、膨润土、黏土等。
4、蒸发浓缩
蒸发浓缩法具有较高的浓缩因子和净化系数,多用于处理中、高水平放射性废水。蒸发法的工作原理是:将放射性废水送入蒸发装置,同时导入加热蒸汽将水蒸发成水蒸气,而放射性核素则留在水中。蒸发过程中形成的凝结水排放或回用,浓缩液则进一步进行固化处理。
5、膜分离技术
膜技术是处理放射性废水的比较高效、经济、可靠的方法。由于膜分离技术具有出水水质好、物料无相变、低能耗等特点,膜技术受到了积极的研究。
6、生物处理法
生物处理法包括植物修复法和微生物法。植物修复是指利用绿色植物及其根际土著微生物共同作用以清除环境中的污染物的一种新的原位治理技术。
7、磁-分子法
该法以一种称为铁蛋白的蛋白质为基础,将其改性后,利用磁性分子选择性地结合污染物,再用磁铁将其从溶液中去除,然后被结合的金属通过反冲洗磁性滤床得到回收。
8、惰性固化法
这一新工艺利用低温(< 90℃)凝固法来稳定高碱性、低活度的放射性废液,即将废液转化为惰性固化体。
9、零价铁渗滤反应墙技术
渗滤反应墙是目前在欧美等发达国家新兴起来的用于原位去除污染地下水中污染组分的方法。PRB一般安装在地下蓄水层中,垂直于地下水流方向,当污染的地下水流在自身水力梯度作用下通过反应墙时,污染物与墙体中的反应材料发生物理、化学反应而被去除,从而达到污染修复的目的。