光催化氧化技术在水处理领域的应用及存在的问题

光催化氧化技术在水处理领域的应用及存在的问题

摘要：本文主要介绍光催化氧化反应机理、及其在处理染料废水、农药废水、含油废水、造纸废水、含表面活性剂废水等方面的应用, 并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。

关键词：光催化氧化氧化技术

1前言

随着科技的高速发展和人类文明的进步，各种环境污染越来越严重，其中水污染尤为引起全球范围内的广泛重视。目前许多国家的地表水和地下水均受到不同程度的污染,水污染物主要来自工业、农业以及生活污水。当前水处理中常采用的方法是物化法和生化法，具有工艺成熟,易于大规模工业化应用的优点。然而,这些方法只是将污染物从一相转移到另一相，或是将污染物分离、浓缩，并没有使污染物得到破坏而实现无害化。这不可避免地带来废料和二次污染, 而且适用范围有限, 成本也比较高。近年来, 有关污染物治理研究方面已逐步转向化学转化法, 即通过化学反应使污染物受到破坏而实现无害化。因此, 开发能将各种化学污染物降解至无害化的实用技术( 尤其是污水处理和空气净化) 成为各国科研工作者

的重要研究内容。

光催化氧化技术( Photocatalytic Oxidation )是一种高级氧化技术( advanced oxidation process,AOP) 。光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基, 该自由基能彻底降解几乎所有的有机物，并最终生成H2O、CO2 等无机小分子，加上光催化反应还具有反应条件温和, 反应设备简单, 二次污染小，操作易于控制, 催化材料易得, 运行成本低, 可望用太阳光为反应光源等优点, 因而近年来受到广泛关注。

1972 年, Fujishima 等在《Nature 》上发表了“Electrochemical potolysis of water at asemiconductor electrode”一文, 揭开了光催化氧化技术的序幕。1976 年, Cr aey [ 4] 等发现, 在TiO2 光催化剂存在的条件下, 多氯联苯、卤代烷烃等可发生有效的光催化降解. 这一研究成果使人们认识到半导体催化剂对有机污染物具有矿化功能, 同时也为治理环境

污染提供了一种新方法, 立即成为半导体光催化研究中

最为活跃的领域。近30 年来, 光催化氧化技术在有机污染物处理方面得到了广泛的研究，几乎所有在水中可能存在的有机污染物都可被光催化氧化法降解并矿化。将光催化工艺与混凝、生物处理等常规水处理工艺结合起来可达到优势互补的效果。近年来, 人们围绕光催化剂活性的提高以及降低反应成本等方面进行了大量的研究, 相关文献每年都有150 篇

以上。

2光催化氧化反应的机理

Sch iavello等认为, 光触媒表面的光催化反应基

本包括4个步骤:

（1）光激发催化剂表面形成电子- 电洞对；

（2）电子- 电洞对必须能有效地分离；

（3）电子- 电洞对在催化剂表面与被吸附物质发生氧化还原反应；

( 4) 光催化剂表面产物的脱附与再吸附。

用反应式表示如下:

3光催化氧化的特点

（1）适用范围广，处理效果好。

光催化过程中产生的·OH 是起主要作用的活性氧化物种，氧化能力很强，能有效地氧化分子结构复杂的难降解有机污染物，可广泛应用于有机合成化工废水、染料废水、农药废水、焦化废水、制药废水、造纸废水等难降解有机废水的处理中。

（2）反应成本低且反应条件温和。

光催化反应可使用太阳光或紫外光作为光源，是一种高效节能的废水处理技术。

（3）反应易于控制且反应过程不产生二次污染。

与化学氧化剂不同，光催化氧化反应中没有加入其它化学药剂，因此不会产生二次污染；另外在反应过程中，有机物彻底降解为CO2 和H2O，也无须考虑反应产物的后续处置问题。（4）反应速度快。

在性能良好的催化剂的作用下，废水中污染物质的降解一般仅需要几分钟到几小时，远小于采用其他传统方法的反应时间。

4光催化氧化技术在水处理领域的应用

4.1工业废水处理

我国印染、农药、造纸等有机工业废水排放量大, 其中难降解有机污染物的浓度高, 采用传统的物化或生化法处理此类废水难以达标, 对自然水体环境和人体健康产生了严重影响。因此, 许多学者开始研究使用降解效率高, 无二次污染的纳米TiO2 光催化氧化技术对此类废水中的难降解有机物进行处理。

4.1.1 染料废水处理

染料废水碱度高、色泽深、臭味大, 并且还含有苯环、胺基、偶氮基团等致癌物质, 一般的生物化学法对于水溶性染料的降解效率很低, 且易造成二次污染。夏金虹采用溶胶凝胶法制备TiO2粉体, 研究TiO2粉体光催化降解印染废水的可行性, 结果表明: CODcr 为268 mg/L 的印染废水, 用125 W 荧光灯照射, 初始pH= 3 时, 脱色率最高；纳米TiO24 g/L 的用量时, 光降解效果最佳;光照距离为9 cm, 光照时间2 h 对去除CODcr 和脱色率效果最好；

综合起来纳米TiO2 降解印染废水可使CODcr 为268 mg/ L 的印染废水脱色率达到96% , CODcr 去除率为86% 。同时做了TiO2 回收试验, 结果表明: TiO2 催化性能比较稳定, 可重复使用, 且仍具有较好的光催化性能。

4.1.2农药废水处理

农药废水的特点是所含有机物毒性大, 难以降解, 并具有生物积累性。周波等以钛酸丁酯为原料, 以天然沸石作载体负载TiO2 制备光催化剂；并采用高压汞灯为光源, 用负载型TiO2 光催化降解敌敌畏和对硫磷。结果表明: 农药光照2h左右可完全被光催化氧化为磷酸盐。Misook Kang对除草剂百草枯进行了研究, 采用水热合成的纳米TiO2薄膜与紫外光对其进行光催化分解, 15h 后百草枯的转化率约为100% , 其最终产物分别为CO2、NH4+、NO3-/NO2、H20 和HC1 等。

4.1.3 制革废水处理

制革废水主要来自于皮革浸水、浸酸、加酯、染色等湿操作中的准备工段和鞣制段, 废水的COD 和色度严重超标, 有极其难闻的气味, 属污染严重且较难处理的工业废水。史亚君采用纳米TiO2 光催化氧化法进行制革废水处理的实验, 实际废水取自宁波余姚某皮制件厂总排放口, 在初始pH = 6, 光照时间6 h, 催化助剂FeC13的加入量3. 36 mg/ L, 纳米TiO2加入量100 mg/ L 条件下, 处理后出水COD 和色度去除率分别达到65. 0% 和91. 4% , 且可生化性大大提高。

4.1.4 造纸废水处理

造纸废水成分复杂, 多含有苯酚、氯酚类、卤代烃类等难降解有机污染物, 且COD 浓度高, 色度大。伍胜等对造纸废水的光催化降解研究表明, 在催化剂选择20% 金红石和80% 锐钛矿组成的混晶型TiO2 , 催化剂用量l g/ L, 曝气采用纯氧曝气, O2 流速为0. 5L/ min 的条件下,TMP 废水、纸厂废水等低污染物废水比KP 废水更适宜于TiO2光催化降解处理。H. D. Mansilla 等用O2 / TiO2( P25) /UV 光催化氧化造纸厂漂白阶段所排放废水中的酚与多酚化合物, 废水初始色度为4510度, 初始COD 质量浓度为1787 mg/ L, 反应1 min即可使色度降低40% , COD 质量浓度下降50% 。

4.1.5含油废水处理

油污染是水体污染的重要类型之一, 主要是石油开采、储运、炼制和使用过程中造成的。方佑龄等用硅偶联剂将纳米TiO2 偶联在硅铝空心微球上, 制备了漂浮于水上的TiO2光催剂, 并以辛烷为代表, 研究了水面油膜污染物的光催化分解, 取得了满意效果。

4.1.6 含有表面活性剂的废水处理

含有表面活性剂的废水不但容易产生异味和泡沫, 而且还会影响废水的可生化性。非离子型和阳离子型表面活性剂不但很难生物降解, 有时还会产生有毒或者是不能溶解的中间体。采用纳米TiO2光催化分解表面活性剂已取得了较好的结果。冯良荣等对TiO2光催化降解十二烷基苯磺酸纳( SDBS) 的反应机理作了较详细的阐述,在优化工艺条件下, 制备得到8. 5nm 催化剂, 在500W 紫外线高压汞灯照射下光催化氧化十二烷基苯磺酸钠5h, COD 去除率达到91% 以上。

4.1.7 含酚废水

以邻硝基酚、邻氨基酚和对苯二酚3种酚类物质为代表的含酚废水进行TiO2光催化降解取得了较好的处理效果。彭书传等人以T iO2微粉及以硅胶、活性碳、玻璃纤维、石英玻璃等各种载体负载TiO2为催化剂对含硝基苯酚废水进行光催化氧化实验。结果表明, 活性炭

负载T iO2溶胶型催化剂具有较高的光催化活性；当采用300W 高压汞灯、催化剂质量分数为0. 3% 、pH = 3. 8, 光催化降解3h 时,对硝基苯酚水溶液的COD 去除率95% 、工业含酚废水的COD 去除率为80% ~ 83%。毛绍春等人研究UV /Fenton /T iO2催化作用, 对含酚废

水的处理获得COD和氨氮去除率分别在95% 和90% 以上。

4．1.8 制药废水

制药废水中含有硝基苯类化合物, 是典型的难生物降解的有机污染物, 研究表明TiO2

/Fenton体系对含硝基苯类化合物制药废水具有较好的处理效果。程沧沧等采用UV / T iO2 - Fenton 试剂系统对制药废水的进行了研究。他们以T iO2 为催化剂,并将其制膜固定在不锈钢质反应器内壁上, 以9W低压汞灯为光源, 引入Fenton 试剂, 对武汉市某制药厂的制药废

水进行了处理实验。结果因溶液中产生大量的·OH自由基取得了脱色率100%, COD Cr去除率92.3% 的效果。硝基苯类化合物含量从8.05mg/L降至0. 41mg/L, 达到了排放标准。研究

还表明, H2O2 浓度100mg /L、Fe2+浓度10mg /L、pH= 8~ 9时光催化降解硝基苯类化合物具有较高的降解率；UV /T iO2 - Fenton其降解有机物的效果要比单独得UV / T iO2 或Fenton试剂系统要好得多。

4.2 饮用水处理

饮用水水源污染, 特别是微量有机物的污染, 是自来水行业存在的严重问题。迄今为止, 国内外饮用水去除有机物的技术均不能令人满意, 尤其是有机氯化合物很稳定, 一般的处

理方法很难去除, 而应用光催化降解法, 均能在短时间内降解此类难去除的化合物。

许多自来水都是取自地表水源, 经常规净化可除去悬浮物及其他有害物质, 对于一些

易溶杂质及细菌等若采用一般的杀菌剂(Ag、Cu 等) 虽然能使细胞失去活性, 但细菌被杀死后产生的内毒素并不能被消除。内毒素是致命物质, 可引起伤寒、霍乱等疾病, 使水质降低, 影响人们的身体健康。纳米TiO2具有降解有机物和无机物的能力, 同时还具有杀死细菌之功效。

日本东京大学工学部的藤道昭教授等人经实验证明, 纳米TiO2 对脓杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等有强杀死能力。因此, 纳米TiO2 将是饮用水处理的良好处理剂。

1998 年, 同济大学李田等人利用固定TiO2 于玻璃纤维网上形成催化膜, 深度净化饮

用水, 结果显示: 自来水中有机物总量去除率在60%以上, 19 种优先污染物中有5 种被完

全去除, 其他21 种有害有机物有10 种的浓度降至检测限以下。同时, 细菌总数也明显降低, 全面提高了水质。

4.3 光催化氧化垃圾渗滤液的研究

垃圾渗滤液有机污染物浓度高、种类多且色度大, 属典型难生物降解的高浓度有机废水。杨运平等采用UV/ TiO2 与Fenton 试剂法的联合工艺处理垃圾渗滤液, 考察了反应温度、pH 值、TiO2投加量、H2O2用量等对去除率和脱色率的影响, 比较了单一的Fenton 法、UV/TiO2法和UV/TiO2/Fenton 法处理垃圾渗滤液的效果。结果表明, 反应温度越高, 对垃圾渗滤液

中的去除率和脱色率也越高； pH=4 时处理效果较好, pH 值过低会抑制·OH 的产生, pH 值过高则水中胶体不易被去除, 且Fe2+易失去催化活性； TiO2 投加量需适当, TiO2过量会引起光散射, 降低紫外光辐射效率；过量的H2O2会引发自由基链反应终止；UV/TiO2与Fenton

试剂耦合, 可促进TiO2表面羟基化, 提高·OH 的生成效率, 加快自由基的链传递, 提高对污染物的降解速率。

5光催化氧化技术在水处理中应用存在的问题

光催化氧化技术具有高效、节能、清洁无毒等突出优点, 是一项具有广泛应用前景的新型水污染处理技术。然而作为近30 年发展起来的新的研究领域, 光催化降解现在还基本上停留在实验室水平, 实际应用很少。因此无论是在光催化机理的研究方面,还是在工业实际应用中都需要进一步的深入研究, 主要表现在以下几个方面:

（1）制备高效率的催化剂, 进一步完善催化剂的改性技术, 提高催化剂的催化活性；

（2）选择合适的载体, 研究催化剂固定技术, 制备负载型催化剂, 使其易于回收, 重复使用；

（3）光催化反应机理的研究缺乏中间产物及活性物质的鉴定, 仍停留在设想与推测阶段, 进一步深入研究光催化反应机理, 掌握有机物降解规律, 对光催化技术工业实用化意

义重大；

（4）光催化技术与其他技术耦合, 利用技术的协同作用来获取最佳的处理效果, 开拓更广阔的应用前景。

参考文献

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[2] 邢丽贞, 冯雷, 陈华东，光催化氧化技术在水处理中的研究进展，水科学与工程技术，1672- 9900( 2008) 01- 0007- 04

[3]熊玮，汪恂，光催化氧化技术在水处理中的应用及研究进展，山西建筑，1009-6825( 2009) 31-0182- 02

[4]陈勇，光催化氧化技术在染色废水脱色方面的研究，染整技术，1005-9350(2010)07-0037-02

[5] 肖新颜, 徐蕊, 王叶, 万彩霞,光催化氧化技术及其应用,河南化工，1003- 3467( 2008) 02- 0001- 04

[6]马春蕾，二氧化钛光催化氧化技术的研究进展，辽宁化工，1004 0935( 2010) 09 0968 04

[7] 谢军伟，光催化氧化技术在污染物处理方面的应用，天津化工，1008- 1267（2008）02- 0048- 04

[8] 黄亮, 光催化氧化技术处理医药废水研究进展, 工业水处理, 1005-829X（2009）08-0010-03

[9] 刘长春,光催化氧化技术在造纸废水处理中的应用,安徽化工，1008-553X（2010）02-0053-03

[10] 赵文辉,纳米TiO2光催化氧化技术及其在环保领域中的应用,炼油与化工，1671-4962（2010）0008-04

废水处理工艺及流程说明

福建晶安光电有限公司1300吨/天生产废水处理 工艺流程和设计说明 一、处理对象和来源 本项目废水为生产废水。由外缘切割机、晶棒掏取机、滚切机、各道磨工序的磨床、切片机、倒角机、研磨机、铜抛机、粗抛机和细抛机等工序后的清洗环节产生废水。此外，还有废气处理装臵的外排水、车间地面清洗水、纯水设备冲洗水等生产废水。生产废水总排放量一期为649.07m3/d，二期建成后全厂总量为1298.14m3/d，目前湖头污水处理厂尚未建成，因此近期项目废水经处理达一级标准后排入西溪。 二、废水处理系统进水水质、水量 废水产生量及对应的处理设施设计规模单位：t/d 有机研磨抛光酸碱 一期废水产生量88.6 269.78 133.65 157.04 二期废水产生量88.6 269.78 133.65 157.04 处理设施设计规模180 540 280 300 注：废水处理系统一天运行20h，总设计水量应在1300t/d。 项目运营期间产生的酸洗废液、氨洗废液、切削废液作为危废分类集中收集处臵，暂存在厂区内危险废物储存场（设臵于废水处理站旁，设3 个塑料储罐，容积均为20m3，同时设一个地下储池，容积为100m3），每两周由有资质的危废处理单位清运一次；其它各工序废液可进入废水处理站处理（生活污水单独处理）。 项目废水的进水水质 CODCr BOD5 SS 氨氮总磷LAS 有机废水3000 1800 800 50 10 50 研磨废水1000 800 2300 40 3 45 抛光废水1500 900 1000 45 3 60 酸碱废水450 100 250 456 -- 80

三、废水处理系统出水水质 根据环评要求，该项目产生的废水经处理排放执行国家《污水综合排放标准》中GB8978-96 表4一级标准，具体数值见下表。 排放执行GB8978-96表4一级标准 项目单位标准限值（一级） pH值无量纲6～9 悬浮物(SS) mg/L ≤70 五日生化需氧量(BOD5) mg/L ≤20 化学需氧量（COD）mg/L ≤100 氨氮（NH3-N）mg/L ≤15 总磷mg/L ≤0.5 LAS mg/L ≤5 备注：本项目仅针对以上水质指标进行监测，其余指标不在本处理范围内。

污水处理中沉淀工艺的原理及特点

污水处理中沉淀工艺的原理及特点 针对沉淀是去除水中悬浮物的主要单元，对沉淀工艺的进展方面进行了论述，主要介绍 了平流式沉淀池、蜂窝斜管填料沉淀池、高密度沉淀池、拦截式沉淀池的特点和优点，旨在 提高沉淀池的沉降效率。 目前，国内外的给水处理工艺大多采用沉淀（澄清）过滤和消毒形式，其中沉淀部分对 原水中悬浮物的去除显得尤为重要。沉淀池作为去除水中悬浮物的主要设施之一，在水行业 得到了广泛的应用。纵观沉淀构筑物的发展可以发现，在20世纪6O年代以前主要采用平流式、竖流式和辐流式沉淀池，60年代起各种澄清池盛行一时，70年代后，主要是斜管、斜板及复合型沉淀池。沉淀构筑物形式的改进提高了沉淀分离的效率。沉淀池的设计和开发都是 围绕怎样增加沉淀面积和改变水流流态这两方面进行的。沉淀池的设计总是以提高沉淀池的 沉降效率为目的。提高沉降效率有两种方法：1）缩短颗粒的沉淀距离、增大沉淀池面积，斜管沉淀属这一类；2）增大矾花颗粒的下沉速度，通过采用高效絮凝剂和优化絮凝工艺来实现。 1、平流式沉淀池 平流式沉淀池是目前我国大中型给水厂使用最广泛的池型，具有结构简单、管理方便、 耐冲击负荷强等优点。平流式沉淀池为矩形，上部为沉淀区，下部为污泥区，池前部有进水区，池后部有出水区。经混凝的原水流入沉淀池后，沿进水区整个截面均匀分配，进入沉淀区，然后缓慢流向出口区。水中的颗粒沉于池底，沉积的污泥定期排出池外。 2、蜂窝斜板（管）沉淀池 蜂窝斜板（管）沉淀是把与水平面成一定角度（一般为60。）的众多蜂窝斜板（管）组 件置于沉淀池中。水流可从下向上或从上向下流动，颗粒则沉于底部，而后自动滑下。从改 善沉淀池水力条件来分析，由于沉淀池水力半径大大减小，从而使雷诺数R大为降低，弗劳 德数大为提高，满足了水流稳定性和层流的要求。为了进一步提高沉淀效率，许多改良型的 蜂窝斜板（管）沉淀池应运而生。 蜂窝斜管填料特点： 1. 湿周大，水力半径小。 2. 层流状态好，颗粒沉降不受絮流干扰。 3. 当斜管填料管长为1米时，有效负荷按3-5吨/米2·时设计。V0控制在2.5-3.0毫米/秒范围内，出水水质最佳。 4. 在取水口处采用斜管填料，管长2.0～3.0米时，可在50-100公斤/米3泥砂含量的高浊 度中安全运行处理。 5. 采用斜管填料沉淀池，其处理能力是平流式沉淀池的3-5倍，加速澄清池和脉冲澄清池的 2-3倍。 6．采用优质无毒,孔径表面积大,不易老化,耐久性强,表面光滑,耐酸耐碱,轻质耐压,使用寿 命长,组装方便,安装牢固。

水处理催化湿式氧化技术探究

水处理催化湿式氧化技术探究 王俊霞张璐平 中国市政工程东北设计研究总院吉林省长春市130021 [摘要]近几年，经济的飞速发展，环境也存在了一定的问题，废弃物污染、水污染都是之多问题中的一个，本文主要就水处理中的催化湿式氧化法进行了简要的研究，并且详细介绍了催化湿式氧化技术的机理、催化剂的组成、分类、特点以及一些重要的技术指标、参数情况。在对有机废水进行处理时催化湿式氧化技术是必不可少的，它的不断发展会为水处理开避一条更光明的大道。 [关键词]催化湿式氧化技术；废水处理；催化剂 中图分类号：TE08文献标识码：A 在对水处理的过程中首次采用湿式氧化技术(Wet air oxidation，简称WAO)处理造纸黑液是在1958年，处理后废水的COD去除率达90%以上。到目前为止，世界上已有200多套WAO装置应用于石化废碱液、烯烃生产洗涤液、丙烯腈生产废水及农药生产等工业废水的处理废水等。但WAO在实际应用中仍存在一定的局限性为了提高处理效率和降低处理费用，20世纪70年代衍生了以WAO为基础的，使用高效、稳定的催化剂的湿式氧化技术，即催化湿式氧化技术，简称CWAO。目前，我国对于催化湿式氧化法的研究仍处于实验探索阶段，主要研究了CWAO技术在特定废水处理中的应用，如含酚、含硫、农药、造纸、染料、碱渣等，处理效果都比较理想。 1CWAO的反应机理 催化湿式氧化法是在高温、高压下进行的气固液三相系的催化反应。 1.1链的引发 湿式氧化过程中链的引发是指由反应物分子生成自由基的过程。在这个过程中，氧通过热反应产生H2O2，如下： RH+O2→R·+HOO·(RH为有机物) 2RH+O2→2R·+H2O2 H2O2+M→2OH·(M为催化剂) 1.2链的发展或传递 自由基与分子相互作用，交替进行使自由基数量迅速增加的过程。 RH+·OH→R·+H2O R·+O2→ROO· ROO·+RH→ROOH+R· 1.3链的中止 若自由基之间相互膨胀生成稳定的分子，则链的增长过程将中断。 R·+R·→R-R ROO·+R·→ROOR ROO·+ROO·+H2O→ROOH+ROH+O2 由上可知，在催化氧化过程中通过催化途径产生氧化能力极强的羟基自由基(·OH)，且·

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光催化氧化技术在水处理领域的应用及存在的问题 摘要：本文主要介绍光催化氧化反应机理、及其在处理染料废水、农药废水、含油废水、造纸废水、含表面活性剂废水等方面的应用, 并对其目前存在的问题进行了简单的阐述。 关键词：光催化氧化氧化技术 1前言 随着科技的高速发展和人类文明的进步，各种环境污染越来越严重，其中水污染尤为引起全球范围内的广泛重视。目前许多国家的地表水和地下水均受到不同程度的污染,水污染物主要来自工业、农业以及生活污水。当前水处理中常采用的方法是物化法和生化法，具有工艺成熟,易于大规模工业化应用的优点。然而,这些方法只是将污染物从一相转移到另一相，或是将污染物分离、浓缩，并没有使污染物得到破坏而实现无害化。这不可避免地带来废料和二次污染, 而且适用范围有限, 成本也比较高。近年来, 有关污染物治理研究方面已逐步转向化学转化法, 即通过化学反应使污染物受到破坏而实现无害化。因此, 开发能将各种化学污染物降解至无害化的实用技术( 尤其是污水处理和空气净化) 成为各国科研工作者 的重要研究内容。 光催化氧化技术( Photocatalytic Oxidation )是一种高级氧化技术( advanced oxidation process,AOP) 。光催化剂在光照的条件下能够产生强氧化性的自由基, 该自由基能彻底降解几乎所有的有机物，并最终生成H2O、CO2 等无机小分子，加上光催化反应还具有反应条件温和, 反应设备简单, 二次污染小，操作易于控制, 催化材料易得, 运行成本低, 可望用太阳光为反应光源等优点, 因而近年来受到广泛关注。 1972 年, Fujishima 等在《Nature 》上发表了“Electrochemical potolysis of water at asemiconductor electrode”一文, 揭开了光催化氧化技术的序幕。1976 年, Cr aey [ 4] 等发现, 在TiO2 光催化剂存在的条件下, 多氯联苯、卤代烷烃等可发生有效的光催化降解. 这一研究成果使人们认识到半导体催化剂对有机污染物具有矿化功能, 同时也为治理环境 污染提供了一种新方法, 立即成为半导体光催化研究中 最为活跃的领域。近30 年来, 光催化氧化技术在有机污染物处理方面得到了广泛的研究，几乎所有在水中可能存在的有机污染物都可被光催化氧化法降解并矿化。将光催化工艺与混凝、生物处理等常规水处理工艺结合起来可达到优势互补的效果。近年来, 人们围绕光催化剂活性的提高以及降低反应成本等方面进行了大量的研究, 相关文献每年都有150 篇 以上。 2光催化氧化反应的机理 Sch iavello等认为, 光触媒表面的光催化反应基 本包括4个步骤: （1）光激发催化剂表面形成电子- 电洞对； （2）电子- 电洞对必须能有效地分离； （3）电子- 电洞对在催化剂表面与被吸附物质发生氧化还原反应； ( 4) 光催化剂表面产物的脱附与再吸附。

曝气-絮凝沉淀-V型滤池工艺在矿井水处理中的应用

给水排水　Ｖｏｌ畅４１　Ｎｏ．５　２０１５ ４９　 瞯工业给排水瞯 曝气－絮凝沉淀－Ｖ型滤池工艺在矿井水处理中的应用 李培云１　李爱民１　孙　凌２ （１煤炭工业济南设计研究院有限公司，济南　２５００３１；２济南水务集团有限公司，济南　２５００３１） 摘要　根据矿井水排水量大、水质高铁、高锰等特点，设计采用了曝气氧化－絮凝沉淀－Ｖ型滤 池处理工艺，形成了一个稳定高效的水处理及回用系统。介绍了工程的设计、运行情况并对工程特点及经济效益做了总结。 关键词　矿井水处理　高铁高锰　絮凝沉淀池　Ｖ型锰砂滤池 矿井水水质受地下含水岩石层、岩石性质和地下水迁移流动的影响，属于高铁、高锰、高矿化度、高硬度的苦咸水（外观呈红褐色），直接排放会给周边环境带来严重环境污染，需进行深度处理才能达到环保排放标准。华源矿井２００７年９月闭坑地处山东新泰市，水资源相对贫乏，矿区周边企业较多且临近新汶顶峰电厂，目前，矿井正常排水量为７５５畅１ｍ３／ｈ，最大排水量为１３０６ｍ３／ｈ。因此，需要对矿井水进行处理，处理后的矿井水可作为电厂生产用水水源，实现废水再生利用，提高环境效益、社会效益和经济效益。１　工艺流程设计１畅１　水质 根据华源矿井水水质资料，进水水质主要指标如下：ｐＨ７，ＳＳ０～１００ｍｇ／Ｌ，铁≤５３畅５ｍｇ／Ｌ，锰≤４畅６ｍｇ／Ｌ，硫酸盐≤１３４０ｍｇ／Ｌ，含盐量（以电导率计）３６００μＳ／ｃｍ，溶解性固体２５１０ｍｇ／Ｌ，总硬度１５９０ｍｇ／Ｌ。 矿井水处理站出水除部分作为电厂生产用水外，其余达标排放。外排水水质应符合枟山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准枠（ＤＢ３７／５９９－２００６）中一般保护区标准，同时满足枟煤炭工业污染物排放标准枠（ＧＢ２０４０２６－２００６）中矿井水的排放要求。根据外排水和生产回用水水质的要求，确定本工程出水水质为：ｐＨ６畅５～８畅５，ＳＳ≤５ｍｇ／Ｌ，ＣＯＤ≤５０ｍｇ／Ｌ，ＢＯＤ５≤１０ｍｇ／Ｌ，锰≤０畅１ｍｇ／Ｌ，Ｆｅ≤０畅３ｍｇ／Ｌ。 １畅２　处理规模及工艺流程 本矿井水处理站设计处理规模为９００ｍ３ ／ｈ。 根据矿井原水、外排水和生产回用水水质要求，设计采用曝气氧化＋絮凝沉淀＋过滤处理工艺。矿井井下排水直接进入曝气池充分曝气氧化，曝气池出水自流至絮凝、沉淀池，同时加入絮凝剂、助凝剂，池内设斜板，提高沉淀效率，沉淀后的出水自流至Ｖ型锰砂滤池过滤，出水自流至清水池。除部分生产回用外，多余水从该池溢流达标排放。曝气池采用曝气头曝气；絮凝、沉淀池排泥进入污泥池，然后泵至带式浓缩脱水一体机处理，处理后的泥饼外运；污泥池溢流、Ｖ型锰砂滤池反冲洗水、带式浓缩脱水一体机滤液自流至废液池；废液池污水泵至曝气池循环处理，不外排。矿井水处理工艺流程见图 １。 图１　矿井水处理工艺流程 ２　主要水处理建、构筑物设计 水处理站土建工程包括曝气池、絮凝沉淀池、Ｖ型滤池、清水池、废液水池、污泥池和综合水处理间。 （１）曝气池。曝气池２座，钢筋混凝土结构，全地上式布置，单池尺寸：１０ｍ×１０ｍ×５畅６ｍ；主要功能是使污水充分曝气充氧；曝气池采用膜盘曝气器，４５０个，单个充氧能力为０畅２ｋｇＯ２／ｈ，曝气时间为５０～６０ｍｉｎ。 （２）絮凝沉淀池。采用２组高效絮凝池、斜板沉淀池，絮凝剂采用聚氯化铝（ＰＡＣ） ，助凝剂采用聚丙

污水处理中的催化剂

污水处理中的催化剂 摘要简单的介绍催化剂及催化作用,阐述催化作用的一般原理,并进一步以金属或金属离子型催化剂、光催化剂以及生物酶催化剂三种催化剂介绍催化剂在污水处理中的应用。 关键词催化剂;催化作用;污水处理中的应用 0引言 催化剂的使用历史悠久,而且已经逐渐渗透到现代工业的各个领域,对现代工业的发展有着不可忽视的促进作用。同时随着人类社会的不断进步和发展,环境问题也日益突出,在全球环保低碳的国际背景下,对各种污水的处理是当今研究的热门课题。毫不例外地,在目前所研究的各种污水处理技术中,催化剂也大显身手,使得这些处理技术得以有效快速地进行。目前污水处理中所应用的催化剂主要分为三类:金属或金属离子型催化剂、光催化剂、生物酶催化剂。 1金属或金属离子型催化剂 污水处理被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域,也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。目前污水的处理主要采用的是均相催化氧化法。最为合理有效的催化剂是可溶性无机铜盐和Fenton试剂(Fe2+加H2O2),铜盐可处理含酚污水、造纸污水、含腈废水和表面活性剂工业废水等。Fenton试剂多用于处理含酚和烷基苯磺酸盐的合成洗涤剂污水、染料废水等。用Fenton试剂催化氧化工艺技术来处理难降解有机污水,不但设备简单,操作容易,原料来源广泛,而且能够很大程度的改善污水可生化性,有利于难降解有机物的后续生化处理。此方法有良好的工业应用前景,是人们研究中的热点。 1.1Fenton试剂简介 1894年,化学家Fenton首次发现,在酸性条件下(pH=2～5),Fe2+和H2O2共存体系可以迅速地将酒石酸氧化,因此将Fe2+/H2O2组成的混合体系称为标准的Fenton试剂,该方法称为Fenton法。1964年加拿大学者Eisenhouser首次使用Fenton试剂成功处理苯酚及烷基污水,开创了Fenton试剂法在废水处理中的先例。经典的Fenton试剂由Fe2+/H2O2组成,而Fe3+、Cu2+等离子也可以活化H2O2形成类Fenton反应。 1.2Fenton试剂作用机理 目前公认的催化机理是Haber和Weiss提出的,Fenton试剂之所以具有非常高的氧化能力,是因为在Fe2+离子的催化作用下H2O2的分解活化能较低(34.9kJ/too1),能够分解产生羟基自基(·OH)。同其它氧化剂相比,羟基自由基具有

光催化氧化技术在水处理中的应用

光催化氧化技术及其在水处理中的应用 摘要：介绍了光催化氧化的机理及光催化氧化反应的主要影响因素，就TiO2固定化制备、改性、光催化氧化在工业废水以及饮用水处理中的应用进行了阐述。 关键词：光催化氧化Ti02光催化剂水处理 1 引言 光催化氧化法是近二十年才出现的水处理技术，1972年，Fu—jishima和Honda报道了在光电池中光辐射Ti02可持续发生水的氧化还原反应，标志着光催化氧化水处理时代的开始。1976年，Carey等在光催化降解水中污染物方面进行了开拓性的工作。光催化技术具有反应条件温和、能耗低、操作简便、能矿化绝大多数有机物、可减少二次污染及可以用太阳光作为反应光源等突出优点[1]，在难降解有机物、水体微污染等处理中具有其他传统水处理工艺所无法比拟的优势，是一种极具发展前途的水处理技术，对太阳能的利用和环境保护有着重大意义。 2 光催化氧化原理 光催化氧化还原以n型半导体为催化剂，如TiO2、ZnO、Fe2O3、SnO2、WO3等。TiO2由于化学性质和光化学性质均十分稳定，且无毒价廉，货源充分，所以光催化氧化还原去除污染物通常以TiO2作为光催化剂。光催化剂氧化还原机理主要是催化剂受光照射，吸收光能，发生电子跃迁，生成“电子—空穴”对，对吸附于表面的污染物，直接进行氧化还原，或氧化表面吸附的羟基OH-，生成强氧化性的羟基自由基（OH）将污染物氧化[2]。当用光照射半导体光催化剂时，如果光子的能量高于半导体的禁带宽度,则半导体的价带电子从价带跃迁到导带，产生光致电子和空穴。水溶液中的OH- 、水分子及有机物均可以充当光致空穴的俘获剂，具体的反应机理[3]如下（以TiO2为例）： TiO2 + hν→h+ + eh++ e- →热量 H2O →OH- + H+ h+ + OH-→OH h+ + H2O + O2- →·OH + H+ + O2- h+ + H2O →·OH + H+ e- + O2 →O2- O2- + H+ →HO2· 2 HO2·→O2 + H2O2 H2O2 + O2- →OH + OH- + O2 H2O2 + hν→2 OH Mn+(金属离子) + ne+ →M 3 光催化氧化反应的主要影响因素 3.1催化剂性质及用量 可用于光催化氧化的催化剂大多是金属氧化物或硫化物等半导体材料，如TiO2、ZnO、CeO2、CdS、ZnS等.在众多光催化剂中，Ti02是目前公认的最有效的半导体催化剂，其特点有：化学性质稳定，能有效吸收太阳光谱中弱紫外辐射部分，氧化还原性极强，耐酸碱和光化学腐

(发展战略)国内外水处理技术的状态 发展方向

国内外相关技术的现状发展趋势世界上许多地区正面临着最严重的缺水。据世界银行的统计，全球80%的国家和地区都缺少民用和工业用淡水。随着资源成本不断上升和环保意识逐渐增强，许多企业开始运用绿色技术，降低碳排放，尽量减少废物产生。其中水处理技术就是其中非常重要的一项绿色技术。 根据联合国统计，到2025年，三分之二的世界人口可能会面临水资源短缺，因此水处理技术将会越来越得到重视，这包括了高效率的水资源管理和污水处理。例如：在北美尤其在加拿大，水管理及污水处理设施的面临的问题十分急切。63%的目前运行的设施都在超期运行，他们的平均运行时间已经达到18.3年。其中52%污水处理设施在超期运行。在美国的干旱地区，对海水淡化技术的需求越来越高。海水淡化技术主要局限在于效率，而随着淡水的短缺，这些局限逐渐被淡化和忽视。水处理技术的发展拥有巨大的前景，许多国家都在实施水处理的政策和项目。根据全球知名增长咨询公司的预测，至2010年，全球水资源管理和污水处理技术市场规模预计将达到3，500亿美元。 目前先进的水管理和污水处理技术及其发展趋势包括了循环用水、反渗透海水淡化和臭氧化等。例如，反渗透海水淡化技术正在迅速占领的大型设施市场，而这一领域过去主要以热工过程设备为主。

处理效率的提升和渗透膜价格的回落，促使反渗透海水淡化市场在过去5年中迅速发展，现在应用反渗透海水淡化技术的已不再是小规模的工厂，大型反渗透海水淡化厂已是司空见惯。 在污水处理方面，澳大利亚的研究人员在生物发电领域提出了一种新的旋转生物电化学接触器，这项技术能够将已经运用于污水处理行业30年的旋转生物污水处理技术的效率提高15%；此外，一种能够处理高污染废水的技术也已经问世，这种技术能够处理污染物浓度超过300，000ppm的污水，而处理成本仅有原先通过储存和化学处理方法的十分之一。这种技术目前被认为是最简单、最易于使用及经济的处理技术. 中国目前同样也面临巨大的淡水短缺和水污染的问题。作为一个人均拥有水资源量最小的国家，必须采取措施以避免未来严重危机的发生。中国北方缺水问题极度严重，因此国家启动了浩大的“南水北调”工程，整个工程耗资达到几十亿美元，预计2050年建成。污水问题同样困扰着中国，估计有3亿人口的饮用水是被污染的。2004年至2008年，污水排放量年增长率达到18%，从482亿吨增长至572亿吨。预计在2010年，中国的污水排放将达到640亿吨。中国持续的工业化、城市化进程和经济的快速增长，是导致污水排放量连年上升的主要原因；而与此相对的是，中国的污水处理厂却基本上未能实现满负荷的运行。以2008年为例，中国污水处理厂的处理污

水处理过程中化学絮凝的原理和应用

水处理过程中化学絮凝的原理和应用 摘要：絮凝沉降(或浮上)进行固液分离的方法是目前水处理技术中重要的分离方法之一，采用水溶液高聚物为絮凝剂来处理工业废水、生活废水、工业给水、循环冷却水、民用水时，具有促进水质澄清，加快沉降污泥的过滤速度，减少泥渣数量和滤饼便于处置等优点[1]。本文介绍了采用絮凝剂絮凝的原理、絮凝剂的分类、在生产生活中的应用以及研究进展。 关键词：絮凝剂原理应用共聚物衍生物 一、化学絮凝原理 絮凝剂的化学絮凝原理是假设粒子以明确的化学结构凝集，并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态。当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和，不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒。当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键。为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒。碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降 [2]。 二、化学絮凝剂的简述 在絮凝过程中用到的助剂称为絮凝剂。絮凝剂有不少品种，其共通特点是能够将溶液中的悬浮微粒聚集联结形成粗大的絮状团粒或团块。化学絮凝剂简述如下。

1.无机絮凝剂 1.1无机絮凝剂的分类和性质[3] 无机絮凝剂按金属盐可分为铝盐系及铁盐系两大类。在传统的铝盐和铁盐的基础上发展合成出聚合硫酸铝、聚合硫酸铁等新型的水处理剂，它的出现不仅降低了处理成本，而且提高了功效。这类絮凝剂中存在多羟基络离子，以oh-为架桥形成多核络离子，从而变成了巨大的无机高分子化合物，无机聚合物絮凝剂之所以比其他无机絮凝剂能力高、絮凝效果好，其根本原因就在于它能提供大量的如上所述的络合离子，能够强烈吸附胶体微粒，通过粘附、架桥和交联作用，从而促使胶体凝聚。同时还发生物理化学变化，中和胶体微粒及悬浮物表面的电荷，降低了zeta电位，使胶体粒子由原来的相斥变成相吸，破坏了胶团的稳定性，促使胶体微粒相互碰撞，从而形成絮状混凝沉淀，而且沉淀的表面积可达(200～1000)m2/g，极具吸附能力。也就是说，聚合物既有吸附脱稳作用，又可发挥黏附、桥联以及卷扫絮凝作用。 1.2改性的单阳离子无机絮凝剂 除常用的聚铝、聚铁外，还有聚活性硅胶及其改性品，如聚硅铝(铁)、聚磷铝(铁)。改性的目的是引入某些高电荷离子以提高电荷的中和能力，引入羟基、磷酸根等以增加配位络合能力，从而改变絮凝效果，其可能的原因是[4]：某些阴离子或阳离子可以改变聚合物的形态结构及分布，或者是两种以上聚合物之间具有协同增效作用。

水处理药剂常见的种类

水处理药剂常见的种类 让我们重点了解一下其中几种水处理剂。 一、絮凝剂 1、淀粉衍生物絮凝剂 近年来淀粉类絮凝剂在印染废水中应用也非常广泛。用过硫酸铵为引发剂，使菱角粉与丙烯腈接枝共聚，制得的改性淀粉配以助凝剂碱式氯化铝处理印染废水，浊度去除率可以达到70%以上。在淀粉与丙烯酰胺共聚两步法合成阳离子淀粉絮凝剂的基础上，进行了淀粉—丙烯酰胺接枝共聚物一步法改性阳离子絮凝剂CSGM的合成及性能研究，用这种絮凝剂处理毛纺厂印染废水取得了较好结果。利用生产魔芋精粉后的下脚料，以尿素作催化剂，通过磷酸盐酯化制成絮凝剂1号，对含硫化染料印染废水进行处理，当投药量120mg/L时，COD去除率68.8%，色度去除率达92%。在等以淀粉为原，合成了阳离子型改性高分子絮凝剂，并用它对印染等轻工废水进行处理，研究结果表明，悬浮物、COD、色度去除率较高且产污泥量少，处理后的废水水质得到较大改善。 2、木质素衍生物 自70年代以来，国外已研究了以木质素为原料合成季胺型阳离子表面活性剂，用其处理染料废水获得了良好的絮凝效果。利用造纸蒸煮废液中木质素合成了阳离子表面活性剂，处理印染废水，结果表明，木质素阳离子表面活性剂具有良好的絮凝性能，脱色率超过90%。张芝兰等以草浆黑液中提取木质素，作为絮凝剂，并与氯化铝、聚丙烯酰胺的效果进行了比较，证实了木质素处理印染废水的优越性。雷中方等研究了从厌氧处理前后的碱法草浆黑液中提取木质素作为絮凝剂，处理印染废水，取得了较好的效果，在此基础上雷中方等又研究了木质素絮凝作用机理，证明了木质素絮凝剂是一种对高浊度、酸性废液有特效的水处理剂。 3、其它天然高分子絮凝剂 宫世国等以天然资源为主要原料，经物理、化学加工后制成两性新型复合混凝脱色剂ASD-Ⅱ对印染厂的还原、硫化、纳夫妥以及阳离子和活性染料的染色废水进行絮凝脱色实验，脱色率平均大于80%，最高达98%以上，COD去除率平均大于60%，最高达80%以上。张秋华等采用研制的羧甲基壳聚糖絮凝剂处理毛巾厂的印染废水，实验结果显示，羧甲基壳聚糖絮凝剂在废水的脱色和COD的去除效果方面，都优于常用的其它高分子絮凝剂。 二、杀菌灭藻剂 能有效地挖去藻类繁殖和粘泥增长，在不同的PH值范围内均有很好的杀菌灭藻能力，并有分散和渗透作用，能渗透并除去粘泥和剥离附着的藻类，

第二章光催化氧化技术

第二章光催化氧化技术 第1节光催化概述 光催化(Phntocatalv}i} }是在光的照射下产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自山氢氧基和活性氧，具有很}},的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物 和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水和.二氧化碳，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防r} ;自 洁、字泞除甲醛和净化空气功能。 光催化的特性为利用空气中的氧分子及水分子将所接触的有机物转换为二氧化碳和水，自身不起变化，却可以促进化学反应的物质，理论.r-有效期较长、维护费用低。同时，二氧化钦本身无毒无害。已广泛用于食品、民药、化妆品等各种领域。 光催化在光的照射下产生氧化能力极强的 氢氧自由基和活性氧，具有很强的光氧化还原 功能。可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋臼质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水(HZO)和二氧化碳 }co}),因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁及净化空气的功能。 (川光催化基本原理光催化的原理是光催化剂纳米材料被太阳光、灯光(紫外线) 照射后，表面电子(e)被激励，同时生成带电的正孔(h+},正孔(h+)和空气中的氧 (o:)、水(HZo)发生反应，产生具有极强氧化作用的活性氧。有机物污染物、臭气、细 菌等被氧化分解，而电子(e)还原成空气中的氧。 光催化反应可分为下列几个步骤: ①反应物、氧气及水分子吸附于二氧化钦表而;②经光照射后。二氧化钦产生电子及空穴;③电子和空穴分别扩散到二氧化钦粒子表面;④电子、空穴和氧及水分子形成氢氧自由基;⑤氢氧自由基和反应物进行氧化反应; 光催化是利用特定波长光源的能量产生催化作用，使周围氧及水分子激发成极具活性的OH一及02一自由离子基，这些氧化力极强的自由基儿乎可分解所有对人体或环境有害的有机物质及部分无机物质 第2节光催化氧化技术在污水处理中的应用 }.光催化叙化技术的应用 光催化技术的研究始于20世纪70年代的后半期，用作催化的化学物有T1}} ,硫化锅、硫化亚铅、妮或钦系层状复合氧化物、二氧化铁等。用光照射催化剂时山于光生成空穴。氧化力强。大都采用不溶解的、稳定的半导体粉末二氧化钦，与水分解成氧和氢。从含乙醇的水溶液中生成氢，因水和氮合成氨，还原二氧化碳。含氨和.二氧化碳的水溶液合成氨基酸，氰基化离子或酪酸离子，变为纳米Tif}.}能处理多种有毒化合物。包括工业有毒溶剂、化学杀虫剂、木材光催化技术也被用于无机污染物的处理。利用光催化法在柠檬酸根离子存在下，可以使H}}被还原成Hg而沉积在TiO}表面;此法同样适川于铅。`Ti0:光催化可能降 解的尤机污染物还有氰化物，5}1}、I} }S , LV}和No:等有害气休也能被吸附在}'i。}表面，在光的作用下转化成无毒无害物质，井可回收贵金属。水污染有机物的分解研究儿乎都涉及到'}'i(}}光催化。 光催化是与常规热能催化相对应的催化技术，.光催化主要是有机盒属络合物和半导体。现在商用的光催化剂儿乎都是二氧化钦(Ti}} }可以说是半导体光催化。半甘体光催化的 一般机能是脱臭、抗菌、灭菌、防污、去除有害物等:.

混凝沉淀技术在污水处理中的应用

混凝沉淀技术在污水处理中的应用 摘要：水是生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生命．并从各个方面为人类社会服务。水资源的短缺和水环境污染已经严重威胁着人类的健康和安全，制约着经济的进一步发展。水资源保护和水污染防治已成为人类能否实施可持续发展战略的关键问题，引起全世界的普遍关注。 关键词: 水环境污染混凝沉降混凝剂资源利用 1前言 随着我国经济的迅速发展,人口的增加,人民生活水平的逐步提高,工业化和城市化步伐的加快,用水量急剧增加,污水排放量也相应增加,加剧了淡水资源的短缺和水环境的污染,使地表水,尤其是城市河流水水质逐年变差,水质恶化失去了水源水的利用价值。为保证水资源的可持续利用,解决水环境污染问题,国内外在水处理方面做了大量工作,开发了多种水处理工艺,如生化法、离子交换法、吸附法、化学氧化法、电渗析法和污水生态处理技术等。与这些方法相比,混凝沉淀法以其处理效率高、经济、简便的特点成为世界各国普遍使用的一种水质处理技术。 2混凝沉淀的应用 2.1混凝沉淀的基本原理 废水中的胶体物质具有巨大的比表面积，可以吸附液体介质中的正离子或负离子或极性分子等，使固液两相界面上的电荷呈不平衡分布，在界面两边产生电位差，这就是胶体微粒的双电层结构。形成双电层结构的微粒的整个胶体结构就称为胶团，整个胶团是电中性的。胶团中心是带有电荷的固体微粒本

身，称为胶核。胶核所带电荷的符号就是胶体所带电荷的符号。胶体微粒之所以能在水中保持稳定性，原因在于 胶体粒子之间的静电斥力（胶体常 常带有同种电荷而具有斥力）、胶 体表面的水化作用及胶粒之间相互 吸引的范德华力共同作用。胶体微 粒带电越多，其电位就越大，带电 荷的胶粒和反离子与周围水分子发 生水化作用越大，水化壳也越厚，越具有稳定性。向水中投加药剂，使胶体失去稳定性而形成微小颗粒，而后这些均匀分散的微小颗粒再进一步形成较大的颗粒，从液体中沉淀下来，这个过程称为凝聚。这种过程一般分为3种作用形式：压缩双电层作用、吸附电性中和、吸附架桥作用和沉析物网捕作用 2.1.1压缩双电层作用 水中粘土胶团含有吸附层和扩散层，合称双电层。双电层中正离子浓度由内向外逐渐降低，最后与水中的正离子浓度大致相等。因此双电层有一定的厚度。如向水中加入大量电解质，则其正离子就会挤入扩散层而使之变薄；进而挤入吸附层，使胶核表面的负电性降低。这种作用称压缩双电层。（胶体双电层结构） 也就是说通过加入电解质压缩扩散层而导致胶粒脱稳凝聚的作用机理。脱稳：胶粒因ζ电位降低而失去稳定性的过程；凝聚：脱稳胶体相互凝结形成微小絮凝体的过程。【1】 2.1.2 吸附-电中和作用：

环境友好型缓蚀剂的研究现状及展望

环境友好型缓蚀剂的研究现状及展望 摘要:综述了国内外高效环境友好型缓蚀剂的研究进展, 展望了新型高效环境友好型缓蚀剂的发展趋势。从对环境友好型缓性剂制备方法的改进和开发该类缓蚀, 存在的问题等方面进行综合评价, 指出运用绿色化学的思想研究和制备环况友好型缓饮是未来缓性剂的发展方向。 关键词:腐蚀环境友好缓蚀剂 Environmental Friendly Corrosion Inhibitors Research Present Situation And Prospect Abstract :At Home And Abroad Were Summarized Efficient Environment Friendly Corrosion Inhibitors Research Progress,The Prospect Of New And High Efficient Environmental Friendly Corrosion Inhibitors Trend Of Development.Corrosion Inhibition From The Improvement And Development Of Environment-Friendly Sexual Relief Agent Preparation Method Such, The Existing Problems Of The Comprehensive Evaluation, Pointed Out That The Idea Of Using Green Chemical Research And Preparation Ring In Friendly Slow Drink Is The Future Of Slow The Development Direction Of The Agent. Key Words: Corrsosion Environment Friendly Corrosion Inhibitors

水处理工艺简述

工 艺 简 述 学校：黄河水院 班级：环测1302班 姓名： 学号：

A2/O 工艺 原理 A2/O 生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合，其中各段的功能如下： 厌氧区从初沉池流出的污水首先进入厌氧区，系统回流污泥中的兼性厌氧发酵菌将污水中的可生物降解有机物转化为挥发性脂肪酸（VFA）等小分子发酵产物，聚磷菌也将释放菌体内储存的多聚磷酸盐，同时释放能量，其中部分能量供专性好氧的聚磷菌在厌氧抑制环境下生存，另一部分能量则供聚磷菌主动吸收类似VFA 等污水中的发酵产物，并以PHA 的形式在菌体内贮存起来。这样，部分碳在厌氧区得到去除。在厌氧区停留足够时间后，污水污泥混合液进入缺氧区。 缺氧区在缺氧区中，反硝化细菌利用从好氧区中经混合液回流而带来的大量硝酸盐（视内回流比而定），以及污水中可生物降解的有机物（主要是溶解性可快速生物降解有机物）进行反硝化反应，达到同时去碳和脱氮的目的。含有较低浓度碳氮和较高浓度磷的污水随后进入好氧区。 好氧区在好氧区聚磷菌在曝气充氧条件下分解体内贮存的PHA 并释放能量，用于菌体生长及主动超量吸收周围环境中的溶解性磷，这些被吸收的溶解性磷在聚磷菌体内以聚磷盐形式存在，使得污水中磷的浓度大大降低。污水中各种有机物在经历厌氧、缺氧环境后，进入好氧区时其浓度己经相当低，这将有利于自养硝化菌的生长繁殖。硝化菌在好氧的环境下将完成氨化和硝化作用，将水中的氮转化为NO2 和NO3 。在二次沉淀池之前，大量的回流混合液将把产生的NOx 带入缺氧区进行反硝化脱氮。二沉池絮凝浓缩污泥，一部分浓缩污泥回流至厌氧区继续参与释磷并保 持系统活性污泥浓度，另一部分则携带超量吸收磷的聚磷菌体以剩余污泥形式排出系统。 虽然A2/O 工艺已得到了广泛应用，但是其本身存在一些难以克服的内在矛盾，如基质竞争和污泥龄矛盾，使得脱氮和除磷关系无法均衡，处理效率难以提高。随着人们生活水平的提高和生活习惯的改变，我国城市污水水质也发生了

国内外水处理技术的现状发展趋势

国内外相关技术的现状发展趋势 世界上许多地区正面临着最严重的缺水。据世界银行的统计，全球80%的国家和地区都缺少民用和工业用淡水。随着资源成本不断上升和环保意识逐渐增强，许多企业开始运用绿色技术，降低碳排放，尽量减少废物产生。其中水处理技术就是其中非常重要的一项绿色技术。 根据联合国统计，到2025年，三分之二的世界人口可能会面临水资源短缺，因此水处理技术将会越来越得到重视，这包括了高效率的水资源管理和污水处理。例如：在北美尤其在加拿大，水管理及污水处理设施的面临的问题十分急切。63%的目前运行的设施都在超期运行，他们的平均运行时间已经达到18.3年。其中52%污水处理设施在超期运行。在美国的干旱地区，对海水淡化技术的需求越来越高。海水淡化技术主要局限在于效率，而随着淡水的短缺，这些局限逐渐被淡化和忽视。水处理技术的发展拥有巨大的前景，许多国家都在实施水处理的政策和项目。根据全球知名增长咨询公司的预测，至2010年，全球水资源管理和污水处理技术市场规模预计将达到3，500亿美元。 目前先进的水管理和污水处理技术及其发展趋势包括了循环用水、反渗透海水淡化和臭氧化等。例如，反渗透海水淡化技术正在迅速占领的大型设施市场，而这一领域过去主要以热工过程设备为主。

处理效率的提升和渗透膜价格的回落，促使反渗透海水淡化市场在过去5年中迅速发展，现在应用反渗透海水淡化技术的已不再是小规模的工厂，大型反渗透海水淡化厂已是司空见惯。 在污水处理方面，澳大利亚的研究人员在生物发电领域提出了一种新的旋转生物电化学接触器，这项技术能够将已经运用于污水处理行业30年的旋转生物污水处理技术的效率提高15%；此外，一种能够处理高污染废水的技术也已经问世，这种技术能够处理污染物浓度超过300，000ppm的污水，而处理成本仅有原先通过储存和化学处理方法的十分之一。这种技术目前被认为是最简单、最易于使用及经济的处理技术. 中国目前同样也面临巨大的淡水短缺和水污染的问题。作为一个人均拥有水资源量最小的国家，必须采取措施以避免未来严重危机的发生。中国北方缺水问题极度严重，因此国家启动了浩大的“南水北调”工程，整个工程耗资达到几十亿美元，预计2050年建成。污水问题同样困扰着中国，估计有3亿人口的饮用水是被污染的。2004年至2008年，污水排放量年增长率达到18%，从482亿吨增长至572亿吨。预计在2010年，中国的污水排放将达到640亿吨。中国持续的工业化、城市化进程和经济的快速增长，是导致污水排放量连年上升的主要原因；而与此相对的是，中国的污水处理厂却基本上未能实现满负荷的运行。以2008年为例，中国污水处理厂的处理污

水处理多相催化臭氧氧化技术研究现状.doc

水处理多相催化臭氧氧化技术研究现状 臭氧化系统中，催化剂(固体)与反应溶液处于不同相，反应在固-液相界面进行的氧化方法称 为多相催化臭氧氧化法。近年来，多相催化臭氧氧化技术已经成为去除水中高稳定性、难降解有机污染物的关键技术之一。利用固体催化剂协同臭氧氧化可以降低反应活化能或改变反 应历程，从而达到深度氧化、最大限度地去除有机污染物的目的。 1 氧化效能研究 对于多相催化臭氧氧化技术，固体催化剂的选择是该技术是否具有高效氧化效能的关 键。在多相催化臭氧氧化技术中涉及的催化剂主要包括负载型过渡金属催化剂、(负载型)过渡金属氧化物催化剂以及具有较大比表面积的孔材料。按照催化剂的不同，将多相催化臭氧氧化技术氧化效能的研究现状进行总结，结果见表1。尽管研究者对多相催化臭氧氧化技术 降解有机污染物已经进行了大量研究，但大多数是以蒸馏水作为本底，主要集中在对有机物的分解效率、矿化度(TOC 去除率)、可生化性变化(BDOC) 、三卤甲烷生成势(THMFP) 等水 质指标的考察。 表1 多相催化臭氧氧化水处理技术氧化效能 催化剂目标有机物效果评价 负载型金属催化剂腐殖酸、水杨O3 对腐殖酸和水杨酸矿化率(TOC) 为Cu/TiO 2,Cu/Al 2O3,Cu/Attapulgite 12%-15% ；催化臭氧化矿化率约为64% 酸和缩氨酸 经载体比较，TiO 2 和活性炭(AC) 具有最Pt、Pb、Pd、Ag、Co、Ru、Ir、Rh、 Re 分别负载在TiO 2、SiO2、Al 2O3、活性炭、沸石上甲酸 高的催化活性；SiO2、Al 2O3 和沸石的 催化活性最差。负载型金属催化剂显著 提高了臭氧系统氧化能力，其中 Pt/Al 2O3 与Pb/Al 2O3 具有最高的催化效 能，纤维与有孔催化性能最差 Pt/ Pt/ Ni O3 最大去除率<40%(TOC) ；Al 2O3/O3 Fe(Ⅲ)/Al 2O3 苯酚最大去除率>70%(TOC) ；Fe( Ⅲ)/Al 2O3/O3 最大去除率>90%(TOC) (负载型)金属氧化物 O3/TiO 2 系统可以有效地降解草酸，TiO 2 草酸TOC 的去除率较单独臭氧化提高了 95% TiO 2/Al 2O3、TiO 2/硅胶、TiO 2/绿坡镂石腐殖酸 T iO 2/Al 2O3 最显著地提高了臭氧对腐殖 酸(HA) 的氧化能力；500 ℃是 TiO 2/Al 2O3 最佳烧结温度 Al 2O3 的存在可以有效地提高臭氧对2- Al 2O3 2-氯酚氯酚的氧化效率。在中性pH 条件下，催化臭氧氧化对2-氯酚的降解优势最突出 在MnO2 存在下，水溶液中的苯和二恶 MnO 2苯、二恶烷； 草酸 烷能被臭氧完全氧化为无机物；MnO 2 的存在大大提高了臭氧对草酸的降解 效果

常用生活污水处理工艺介绍及对比

?几种常用生活污水处理工艺的比较 一、概述 生活污水处理工艺目前已相当成熟，其核心技术为活性污泥法和生物膜法，对活性污泥法（或生物膜法）的改进及发展形成了各种不同的生活污水处理工艺，传统的活性污泥法处理工艺在中小型生活污水处理已较少使用。根据污水的水量、水质和出水要求及当地的实际情况，选用合理的污水处理工艺，对污水处理的正常运行、处理费用具有决定性的作用。 本文主要对生活污水几种常用的处理工艺作简单介绍，包括氧化沟、序批式活性污泥法（SBR）、生物接触氧化法、曝气生物滤池（BAF）、A-0工艺、膜生物反应器（MBR）等。 二、中小型生活污水处理工艺简介 典型的生活污水处理完整工艺如下： 污水——前处理——生化法——二沉池——消毒——出水 | | ——-——污泥处理系统-- 前处理也称为预处理技术，常用的有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。

由于生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理工艺是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厌氧和好氧）处理生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成本具有决定性的影响。下面就目前常用的生活污水处理工艺作一简介。 1、氧化沟工艺 氧化沟是活性污泥法的一种变形，其池体狭长，故称为氧化沟。氧化沟有多种构造型式，典型的有：A：卡罗塞式；B：奥巴尔型；C：交替工作式氧化沟；D：曝气—沉淀一体化氧化沟 氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂，其规模从每日几百立方米至几万立方米，工艺日趋完善，其构造型式也越来越多。其主要特点是：进出水装置简单；污水的流态可看成是完全混合式，由于池体狭长，又类似于推流式；BOD负荷低，处理水质良好；污泥产率低，排泥量少；污泥龄长，具有脱氮的功能。 设计要点：混合液悬浮固体浓度5000mg/l；生物固体平均停留时间，去除BOD5时，取5~8天，当要求硝化反应时取10~30天；水力停留时间为20、24、36、48h，根据对处理水水质要求而定；BOD—SS负荷（Ns）为0.03~0.07kgBOD/（kgMLSS.d）；BOD容积负荷（Nv）为0.1~0.2 kgBOD/（m3.d）；污泥回流比为50~150%；混合液在渠内的流速为0.4~0.5m/s；沟底流速为0.3 m/s。 但氧化沟工艺与SBR和普通活性污泥工艺比较，能耗高，且占地面积较大。 2、A/O法 即厌氧—好氧污水处理工艺，流程如下：