污水物质与组离.ppt

污染废水组分分析及分离方法 主体框架 常规有机污染物的组分特性 1 常规有机物的粒径 分子质量分布 常规有机污染物的组分特性 1 颗粒物颗粒物中含有原生动物 藻类 细菌絮体和单细胞个体 微生物废物 颗粒物常用悬浮性固体 SS 表征 颗粒物浓度与水浊度有一定的关系 水处理中经混凝沉淀和沙滤工艺处理后可使浊度明显降低 2 溶解性有机物在水处理领域 通常将水中粒径小于0 45 m的有机物称为溶解性有机物 由于其粒径很小难以检测 通常用分子质量 molecularweight Mw 表征有机物分子的大小 常规有机污染物的组分特性 常规有机污染物的组分特性 2 溶解性有机物的极性和酸碱性分布污水中常规有机污染物可以分为亲水性物质 HIS 疏水酸性物质 HOA 疏水碱性物质 HOB 和疏水中性物质 HON 二级处理出水中溶解性有机物组分的极性和酸碱性特征 3 溶解性有机氮化合物溶解性有机氮化合物 DON 包括蛋白质 脂肪胺 核酸 肽聚糖 来自细胞壁 脂多糖和浓缩产物 蛋白黑素类似结构 的氨基化合物等 除了蛋白质 多肽 脂肪胺以外 污水处理中的DON还包括人工合成的螯合剂 药品和个人护理品 常规有机污染物的组分特性 4 溶解性微生物代谢产物二级处理出水的溶解性微生物产物 solublemicrobialproduct SMP 包括蛋白质 氨基酸 碳水化合物 多糖等 烷基苯磺酸 腐殖酸 富里酸 有机酸 抗生素 固醇类 胞外酶 细胞结构组件和能量代谢物等 SMP分为与营养物质代谢有关的SMP和与细胞衰减有关的SMP两种 常规有机污染物的组分特性 废水中COD组分的划分 1 根据物化特性划分在早期的研究中 依据粒径将废水组成划分为 可沉淀的 超胶体 胶体和溶解性的4类组分 这些早期研究的重要结论之一是将粒径 1 0 m的组分近似认为是真正的溶解性组分 比粒径 1 0 m的物质更快地生物降解从微生物生理学的角度应该认识到溶解性分子必须是足够小 能够通过多孔性蛋白传质膜 典型内孔径约1nm 相当于分子量600 5000Da 废水组分的特征粒径被定义为 溶解性 1nm 胶体 1nm 1 m 超胶体 1 100 m 沉淀物 100 m 废水中COD组分的划分 2 根据组分的生物学特性进行的划分废水COD划分为微生物体 易降解COD 慢速降解COD和不可生物降解COD 1986年以来 国际水协IWA InternationalWaterAssociation 陆续推出的4套活性污泥模型 ASM1 ASM2 ASM2d ASM3 对废水COD组分划分理论和方法进行了发展和应用 模板的使用 城市污水COD组分划分 虚线框内为ASM1的组分 实线框内为ASM2和ASM2d组分 框外为少数研究人员提出的新的组分 例 对造纸废水组分的分析 以十七烷酸为内标试剂 用甲基叔丁基醚对水样进行液 液萃取后 用三甲基氯代硅烷和N O 双 三甲基硅烷基 三氟乙酰胺进行硅烷化处理 以吡啶为溶剂 用GC MS仪对造纸厂二次纤维造纸车间的污水样进行定性和相对含量分析 1 芳香酸及其衍生物在废纸制浆和漂白过程中 木素成分会发生降解溶出具有苯丙烷结构的小分子物质 废纸的油墨 颜料和塑料等杂物中 含有苯环结构的添加剂及杀虫剂等有机物 造纸过程添加的防腐剂和杀虫剂含有苯甲酸及其羟基衍生物 2 2 双 4 羟苯基 丙烷类有机物 苯二甲酸及其酯类物质在造纸涂料中用来改善涂料的流动性 也可在废纸脱墨过程中用作起泡剂 2 树脂酸及其衍生物树脂酸类化合物的化学性质稳定 不易降解 在制浆 漂白和抄纸过程污水中含量较高 是造纸废水排放造成水污染的主要有毒物质 3 脂肪酸 甘油酯及甾醇类物质二次纤维造纸各段污水中脂肪酸类物质含量最大 脂肪酸类物质是造纸污水中的主要有机污染物 所以二次纤维造纸排放废水必须严格控制各种脂肪酸类物质的含量 以降低对环境的危害 溶解性有机污染物分离方法 1 树脂吸附层析分离树脂吸附层析分离是利用不同吸附特性的树脂对溶解性有机物进行分离的一种方法 利用该方法可将溶解性有机物分为亲水性酸性物质 亲水性碱性物质 亲水中性物质 疏水酸性物质 疏水碱性物质和疏水中性物质等组分 XAD 8树脂常用于腐殖质 腐植酸与富里酸 的分离或者疏水酸性物质 疏水碱性物质 亲水性物质等分离 N为当量浓度 1N 1mol L 离子价数 2 超滤以压力为推动力的膜分离技术之一 以大分子与小分子分离为目的 膜孔径在20 1000A 之间水溶液在压力推动下 流经超滤膜膜表面 小于膜孔的溶剂 水 及小分子溶质透水膜 成为净化液 滤清液 比膜孔大的溶质及溶质集团被截留 随水流排出 成为浓缩液 超滤过程为动态过滤 防止浓度极差化产生 分离是在流动状态下完成的 溶质仅在膜表面有限沉积 超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡 且通过清洗可以恢复 超滤膜 Mw 10kDa 疏水酸性物质 疏水酸性物质 Mw 1kDa 超滤膜 Mw 1kDa 疏水酸性物质 Mw 10kDa 疏水酸性物质 10kDa Mw 1kDa 滤出液 滤出液 截留液 截留液 超滤过程示意图 3 体积排阻色谱利用不同孔径的多孔凝胶色谱柱对水中的溶解性有机物进行分离的一种方法 当水中溶解性有机物流经凝胶时 水中大分子有机物无法进入凝胶 在较短时间内便通过色谱柱 因而出峰时间较短 而小分子有机物则可进入多孔凝胶内 而且分子量越小的有机物在凝胶中运动路径越长 出峰时间亦越长 体积排阻色谱法常与紫外检测器 荧光检测器 示差折光检测器等联用 通用检测经体积排阻色谱分离得到的各组分紫外吸光度 荧光强度 折光系数来表征溶解性有机物的分子质量分布 4 场级分离场流分离 Fieldflowfractionation FFF 作为一种新的分离技术 最早是由Giddings博士在1966年提出的 它可用于大分子 胶体和微粒的分离 Giddings提出在相距很近的上下平板间构成扁平带状流道 载流液流于其中 载流为层流 其流型为抛物线型 越往中心位置速度越大 侧向场从侧面垂直于流动方向施加 侧向场导致不同成分处在距下壁不同的位置上 从而有不同的移动速度 在此前提下进行分离 其他分离方法 微乳液相转变分离有机污染物溶剂浮选法对工业废水中痕量有机污染物进行分离富集 总结与展望 笔者查阅资料发现常见废水如化工方面废水组分分析的资料甚少 而有关印染废水组分分析的文献更是寥寥无几 一般工