新型环境友好材料_沸石在水处理中的应用.doc

新型环境友好材料_沸石在水处理中的应用.txt36母爱是一缕阳光，让你的心灵即便在寒冷的冬天也能感受到温暖如春；母爱是一泓清泉，让你的情感即使蒙上岁月的风尘仍然清澈澄净。 本文由gentlesh2010贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 2007 年第 33 卷第 3 期 工业安全与环保 March 2007 Industrial Safety and Environmental Protection 19 ? 新型环境友好材料 沸石在水处理中的应用 冯岩1 于衍真2 邱立平2 (1. 济南大学化学化工学院 济南 250022 ; 济南大学土木建筑学院 2. 济南 250022) 摘 要 沸石由于具有较好的吸附性 、 离子交换性 、 催化性 、 耐酸性和热稳定性 , 在水处理中能够有效地去除水中的氨 氮、 有机污染物 、 重金属离子 、 、 氟 磷和含氧酸阴离子 ,并且在使用和处理过程中不会对环境造成二次污染 , 是一种环境友好 水处理材料 。结合沸石的结构和性能特点 ,综述了沸石在水处理中的应用 ,总结了在应用方面存在的问题 , 并展望了沸石作 为曝气生物滤池填料的研究方向 。 关键词 沸石 水处理 环境友好材料 吸附 滤料 The Application of Zeolite in the Water Treatment Ne w Type of Environment friendly Material FENG Yan1 Y Yan zhen2 U QIU Li ping2 ( 1 . School of Chemistry and Chemical Engineering , Jinan University Jinan 250022) Abstract Zeolite is one kind of new style environment - friendly material with characteristics of absorption , ion exchange , catalysis , acid resistance and thermal stability , which can effectively remove ammonia nitrogen , organic compounds , heavy metals , fluorides , phosphorus acteristics , the application of zeolite in water treatment is described , the problems existed are summarized and the research orientation of bio2 Keywords zeolite water treatment environment - friendly material absorption filtering medial and acid anion containing oxygen and won bring about secondary pollution in the course. In accordance with its structural and property char2 t logical filtering medial is prospected. 随着我国国民经济的迅速增长和城市人口的膨胀 ,生活 碱金属或碱土金属离子发生交换反应 ,能够有效地去除水中 的 NH4 + 离子 。沸石对氨氮具有较大的吸附容量 , 在平衡浓 度相当高的情况下 , 每克沸石具有吸附 15. 5 g 氨氮的极限 吸附潜力 , 其吸附容量约是粘土的 2 3 倍 1 。天然沸石不 污水和工业废水大量排放 ,水污染现象变得越来越严重 。如 何在水处理中有效地利用新型环境友好材料已是当今环境 孔硅铝酸盐矿物质 ,独特的晶体结构使其具有选择性离子交 领域的重要研究课题 。天然沸石是一种含水框架结构的多 换性能 、 选择性吸附性能 、 耐酸性能以及催化性能等特性 ,同 时具有较大的比表面积 ,在污水的有机物去除 ,去除氨氮 ,重 金属离子去除 ,去除氟和磷以及微污染水源水的预处理过程 但能很好地去除水中氨离子 ,而且沸石具有很好的重复使用 和再生性能 ,经过 18 次重复使用和再生 ,其氨交换容量仅降 低了 4 %2 。目前的研究表明沸石对水中氨氮的去除与沸 石的粒径大小 、 水流流速 、 温度 、 初始氨浓度和 pH 等因素密 切相关 ,而水中有机物对氨氮去除的影响也很大 。目前活化 沸石用于水处理中氨氮的去除比较活跃 ,天然沸石经过高温 焙烧 ,酸 、 盐等处理 ,既可以增大孔容 ,又增加比表面积 ,能够 有效提高氨氮的交换容量 ,并且活化沸石成本远比活性炭等 其他去除材料低 ,且再生简单 ,除氨氮性能优异 。 有机物及 SS 去除 中有着较好的应用前景 ,特别是把沸石作为滤料 , 能够把天 然沸石的吸附性 、 离子交换性能与滤池的过滤 、 吸附和生物 代谢功能有机结合起来 ,更好地去除污水中的 NH3 N ,有机 物 、 和色度等 。把沸石应用到水处理中 , 在使用和处理过 SS 程中不会对环境造成二次污染 ,是一种环境友好材料 。以沸 理技术与工艺 ,对解决我国日益严峻的水环境污染及水资源 短缺问题 ,具有重要的现实意义 。 1 沸石在水处理中的研究进展 1. 1 石作为水处理材料 ,有望研究开发出经济 、 高效的新型水处 1. 2 沸石对水中有机物的去除主要是依靠沸石的吸附性能 , 极性有机物较非极性有机物更容易被沸石吸附 ,且随分子直 径的增大 ,被吸附的几率也越小 。沸石能与含有极性基团如 等的有机物分子发生强烈的吸附 ,因此沸石能够吸附水中相 当低的对人体 具 有 致 癌 作 用 的 CHCl3 、 ( 三 氯 乙 烯 ) 、 TCE 7 的条件 OH 、C O 、 NH2 或含有可极化基团如 、6 H5 C C 去除氨氮 从天然沸石的微观结构可以看出 ,沸石内部具有很多大 小均匀的空穴和通道 ,它们彼此相连 ,并与外界相通 ,在一定 的物理化学条件下 ,具有固定的直径 ,小于这个直径的物质 能被其吸附 ,同时氨氮为极性分子 ,其分子小于沸石孔道的 除 ,还与沸石具有较强的离子交换性能有关 , 这主要是由于 水中的 NH 离子极易同沸石晶格中结合不紧的 K、 、 等 Na Ca 4+ MTBE( 甲基叔丁基醚 ) 等有机物 。如在 pH 为 5 下 ,经氯化钠改性后的钠型沸石对水中的苯酚有较强的吸附 能力 。人们通过改变沸石的硅铝比 , 生产出高硅沸石 , 用来 吸附 水 中 的 MTBE 、 CHCl3 、 。高 硅 沸 石 对 水 中 MTBE 、 TCE CHCl3 、 的 吸 附 容 量 是 所 研 究 的 粒 状 活 性 炭 的 8 TCE 12 直径 ,因此沸石对氨有很强的吸附能力 。沸石对氨氮的去 20 ? 倍 3 。而且 ,沸石具有去除水中浊度的作用 , 其对浊度的去 除率在 65 %左右 。这些研究表明天然沸石特别是经过改性 的活化沸石在有机废水的处理中具有很大的应用潜力 。 1. 3 石作为滤料的研究已成为一个新的研究课题 。不过 ,天然沸 石作为滤料 ,破碎磨损较大 , 使用前需经过一定的预处理以 提高强度 。同时沸石的种类比较多 ,国内比较常见的有浙江 老虎头斜发沸石 、 山东潍县的斜发沸石 、 浙江天井山丝光沸 石、 山东潍县丝光沸石 。它们的结构 、 物理化学性质都有很 大的差别 ,也就决定了它们作为滤料处理污水的效果有很大 的差别 。为了获得最好的处理效果有必要对沸石进行筛选 , 以选择出最适合作为滤料的沸石 。 有实验表明 ,对天然沸石进行灼烧活化 , 发现当沸石在 500 550 灼烧时既可以提高机械强度 ( 磨损率从未灼烧时 去除重金属离子 沸石本身的格架结构特征和配位键不平衡 ,决定了沸石 能够作为 阳 离 子 交 换剂 使 用 , 能 够 与 水 中 的 Ba2 + 、 2 + 、 Pb Cd Ni 2+ 、 Zn 、 Co 2+ 、 Cu 、 Cu 2+ 等重金属发生离子交换反应而得以去除 。 、 Pb 2+ 同时沸石具有综合治理污染水源的功能 ,能同时去除水中的 2+ 2+ 2+ 、 等重金属离子 、 Hg 油类和其他有机 2+ 物 。试验表明 ,在酸性 pH 值范围内天然斜发沸石对水中的 Pb2 + 、 2 + 具有非常好的吸附去除作用 ,并发现当 pH 7 后 , Cd 的 3 %左右降低到 1. 5 %左右 ,破碎率从 2. 5 %降低到 1 %) , 又可以增大孔容 ,增加比表面积 ,还可以增加阳离子的运动 活性 ,使离子交换进行得更充分 6 。同砂粒相比 , 天然沸石 对纺织废水的处理效果优于砂粒的处理效果 ; 同时在水力负 荷为 1. 83 m/ h 时 SS 、 、 、 BOD COD T N 的去除率分别达 到 N 冲击负 74 % 、 % 、 % 、 % , 并且对色度的去除率高达 78 %8 。 99 92 92 天然斜发沸石对水中 Cd 的吸附能力急剧下降 ,但当 pH 10 后 ,天然斜发沸石对水中 Pb 的吸附能力才有所下降 。当溶 液中 Pb 与 Cd 共存时 ,天然斜发沸石对 Pb2 + 的吸附亲合力大 于对 Cd2 + 的吸附亲合力 4 。另有试验表明 , 丝光沸石和斜 发沸石对于消除重金属离子的效果较佳 ,特别是用碱处理过 的沸石 ,其吸附量可以得到大大提高 1. 4 5 。 混合生物滤料中的天然沸石具有缓冲进水 NH3 3 降氟和降磷 由沸石的工艺特性来看 , 天然沸石不具有去除水中 F - 荷的能力 , 最高负荷达到 1. 2 kg/ ( m ? ) 时 , 仍能使出水的 d NH3 N 浓度为零 ,同时 COD 浓度不影响天然沸石的离子交 的能力 ,但通过特定的处理可使其具有较强的降氟能力 。目 前用于沸石活化降氟的方法主要有 : 天然沸石 明矾水 处理 灼烧 , 能够使 F - 的去除率达到 89. 8 % 。 天然沸石 HCl 处理 TiCl4 灼烧 明矾水处理 , F - 的去除率达到 92. 2 % 6 换 10 。目前以沸石为滤料的研究 ,大部分都是天然沸石 ,天 然沸石的破碎磨损较大 。因此对天然沸石进行表面改性 ,提 高机械强度 ,增大吸附和离子交换能力 ,能够更好地提高沸 石对污水中各种污染物的去除效果 。 2 。 天然沸石 MgCl2 120 烘干 ,改性为镁性沸 7 沸石在水处理应用中存在一些问题 (1) 我国各地的沸石矿石中沸石含量差别很大 , 同时沸 石 ,室内实验表明 ,镁型活化沸石具有较强的除氟能力 ,其除 氟容量可达每克沸石 8 mg F 以上 。以上活化降氟方法都 是通过离子力向沸石构架中充入阳离子 ,以补偿沸石晶格中 电荷的不平衡性 。改性后的沸石对氟的吸附主要是化学吸 附 ,在吸附过程中同时伴有物理吸附 。 含磷废水的排放会引起水体富营养化 ,导致水体中藻类 和浮游生物急剧增殖 , 水体溶解氧下降 , 水质恶化 , 并引起 鱼类及其他水中生物大量死亡 。目前除磷方法很多 ,但均存 在一定弊端 ,沸石作为一种新型除磷材料正越来越受到人们 的关注 。天然沸石对磷的吸附量比较小 ,但经过改性的沸石 对磷的吸附量比较大 ,达到 15 mg/ g ,能够很好地去除水中的 磷化物 。 1. 5 石种类较多 ,各种沸石的结构以及构成不同 , 造成其在水及 废水中的处理效果不同 ,实际应用中应区别采用 。 (2) 沸石的种类不同 , 处理的水和废水中污染物成分不 同 ,相应沸石的再生也应根据具体情况采用不同的方法 。 (3) 天然沸石不能去除氟离子 ,必须经过活化 ,然而现在 的活化方法都是比较单一的 ,处理效果不是很好 , 如果采用 复合的办法或许有更好的效果 。 (4) 在对沸石进行改性处理时 , 应考虑对沸石进行疏水 处理 ,减低沸石 对 H2O 的 吸 附 , 以 提 高 沸 石 对 NH4 + 、 - 、 F Pb2 + 等的吸附能力 。而这一处理步骤是目前沸石用于水处 理时对沸石改性所缺乏的 。 3 去除水中含氧酸阴离子 天然沸石经过阳离子表面活化剂改性后 ,能在保持原来 结论 沸石由于具有吸附性 、 离子交换性 、 催化性 、 耐酸性和热 吸附性能和离子交换性能的基础上 ,大大提高其对水中含氧 酸阴离子和非极性有机化合物的去除能力 。经过 HDTMA 改 性沸石对水中 CrO2 - 的吸附量最大 , 其次为 SO2 - , 最后为 4 4 SeO2 - 。天然沸石经阳离子表面活性剂 ( CTMAB) 改性后处理 4 稳定性 ,同时具有较大的比表面积 ,能够有效地去除有机物 、 氨氮 、 重金属离子 、 氟和磷 ,并且在使用和处理过程中不会对 环境造成二次污染 ,是一种环境友好材料 ,因此在水处理中 具有较好的应用前景 ,特别是把沸石作为生物滤料 , 能够把 天然沸石的吸附性 、 离子交换性能与滤池的过滤 、 吸附和生 物代谢功能有机结合起来 ,更好地去除污水中的 NH3 N、 有 含铬酸根离子的废水 ,在 15 ,对铬酸根离子的饱和吸附 时 量为 1. 597 g/ kg ,吸附性能有了很大提高 8 。 1. 6 用作滤料 沸石由于具有很多独特的物理化学特性 ,用沸石作为滤 机物 、 和色度等 。我国沸石储量丰富 , 分布广泛 , 且沸石 SS 价格很低 ,每吨生料仅数百元 , 为活性炭市价的 20 % 。因此 把沸石应用到水处理中 ,具有很大的潜力 。 参考文献 1 Rozic M , Stefanonvic S C , Kuranjica S ,et al . Ammonium nitrogen 料 ,特别是生物滤料 ,能够把天然沸石的吸附性 、 离子交换性 能与滤池的过滤 、 吸附和生物代谢功能有机结合起来 , 更好 地去除污水中的 NH3 - N 、 有机物 、 和色度等 。因此把沸 SS 2007 年第 33 卷第 3 期 工业安全与环保 March 2007 Industrial Safety and Environmental Protection 21 ? SBR 法处理屠宰废水的设计与运行 班福忱 李亚峰 贾新军 赵娜 ( 沈阳建筑大学市政与环境工程学院 沈阳 110168) 摘 要 结合某屠宰厂废水处理的工程实例 ,详细介绍了 SBR 法的工艺流程 。实践证明 : 采用 SBR 工艺处理屠宰废水 运行可靠 ,装置占地面积比较省 ,操作调节方便 ,运行时节省能源 ,经处理后水质完全达标 ,能够取得良好的经济效果 。 关键词 屠宰废水 SBR 法 去除率 The Design and Running of SBR Technology in Slaughter - house Waste water Treatment BAN Fu chen Ya feng IA Xin jun LI J ZHAO Na ( School of Municipal and Environmental Engineering , Shenyang Jianzhu University Shenyang 110168) Abstract SBR technology process is specifically introduced through the slaughter house wastewater treatment engineering example. The practice shows that this technology has many advantages , such as reliable running , low investment , convenient operation , power saving and water quality complying with the standards , so good economic benefits can be obtained. Keywords slaughter house wastewater SBR technology removal rate 间歇式活性污泥法 , 简称 SBR 法 , 又称序批式活性污泥 法 。其污水处理机理与活性污泥法相同 , 即通过人工曝气 , 使活性污泥和污水充分接触 ,对污水中的有机污染物质进行 合成和分解 ,从而达到去除的目的 。在 20 世纪 80 年代随着 各种新型的不堵塞曝气器 、 新型的浮动式滗水器和自动监控 设备及软件技术的出现 ,以及在计算机和生物量化技术的支 持下 ,SBR 法更显示出明显的优势 。因此 SBR 工艺是近年来 在国内外引起广泛重视和研究日趋增多的一种废水处理工 艺 ,并且在中水回用工程中得到了大量的应用 1 。 屠宰废水在小型屠宰厂具有排水量少而集中 ,间断性排 水等特点 ,废水中含有毛 、 、 血 碎肉碎皮 、 泥沙等污染物 ,属于 有机废水 。如不处理 ,会使水体水质严重恶化 ,破坏环境 ,污 染大气 2 90 m3 。本文采用 SBR 法对屠宰废水进行了处理 , 试验结果 表明 : 采用 SBR 法处理屠宰废水 , 出水水质能够达到国家规 定的排放标准 。 1 废水的水量 、 水质及设计水质 辽宁省锦州义县某屠宰厂 ,每天大约产生 90 m3 的屠宰 废水 ,该屠宰厂的废水主要为有机废水 , 表 1 为屠宰废水水 质及设计水质 。 表1 项目 污水水质 设计水质 屠宰废水水质及设计水质 CODCr BOD 700 900 800 SS mg/ L 1 200 1 400 1 300 900 1 100 1 000 2 处理工艺选择及处理流程 。每头猪宰杀耗水量常为 200 300 L ,如小型屠宰 依据投资省 、 运行费用低 、 处理效果好的原则 ,在与其他 活性污泥法相比较的基础上选择了 SBR 法 。处理工艺流程 学报 ( 自然科学版) ,2003 ,22 (6) :12 14. 8 Haggerty G M , Bowman R. Sorption of chromate and organic an ions by organ zeolite. Environmental Science & Technology ,1994 ,28 (3) :452 458. 9 Won Seok Chang , Seok Won Hong , Jocnkyu Park. Effect zeolite me2 dia for the treatment of texitile wastewater in a biological filter. Process Biochemistry ,2002 (37) :693 698. 10 Matin Oldenburg , Ivan Sekoulov. Multipurpose filters with ion changer for the equalizatio