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
蚀，价廉无毒，本文主要介绍TiO2。TiO2有3种晶型，锐钛矿型、金红石型和板钛矿型，仅锐钛矿型和金红石型具有光催化活性，其中锐钛矿型TiO2催化活性比金红石型TiO2好，但是两种晶型混合后的光催化材料活性会更好，原因是锐钛矿型TiO2导带上的光生电子会跃迁到较不活跃的金红石型TiO2上，抑制锐钛矿型TiO2的光生e-／h+的复合。
光催化材料的粒径对催化活性影响也比较大，一般半导体的粒径越小，比表面积越大，越会产生量子尺寸效应和小尺寸效应使阈能提高，导致带隙变宽，提高e-／h+的氧化-还原能力，但复合机会也随之增多，出现光催化活性随量子化增加而下降的现象。因此，可能存在最佳的光催化活性粒径范围。在光催化反应中，催化剂的投加量较少时，紫外光吸收率低，有效光子不能完全转化为化学能，产生的·OH也较少。适当增加催化剂的用量会产生更多的e-／h+，增强光催化降解作用。但是催化剂用量过多时，由于·OH产生的速度过快，e-／h+发生自身复合反应，氧化能力反而会降低。同时，催化剂过量会造成光的散射，影响透光率[4]，进而影响催化效果。
3.2 pH值
pH值影响半导体的能级结构、表面特性和吸附平衡，对光催化降解反应有很大的影响。高pH值有利于OH-生成·OH，低pH值有利于H：O分子生成·OH，所以在整个pH值范围内都有生成·OH的反应，光催化氧化反应都是热力学可行的。溶液的pH值对光催化氧化反应的影响还与有机污染物的种类有关，多数有机物在高酸度或者高碱度时会有较大的降解率，而接近中性时降解率较小，这与有机物的光催化反应机理及废水成分的具体特性有关。以TiO2降解苯酚为例[5]，TiO2颗粒表面电荷随介质pH值不同而改变。溶液pH值较低时，TiO2表面带正电荷，有利于阴离子物质的吸附，苯酚在TiO2表面的吸附增加；溶液pH值较高时，TiO2颗粒表面呈负电性，虽然苯酚不易在TiO2表面吸附，但吸附在TiO2表面的OH一增多，相应地由h+氧化OH一生成的·OH增多，氧化速率增大。由于pH值太大或太小都不利于·OH的稳定存在，所以不同光催化氧化反应都会有一个最佳的pH值范围。
3.3光源强度及光照时间
汞灯、紫外光、黑光灯、模拟太阳光、日光和自然光等都可作为光催化氧化反应的光源。光源的波长、光照强度和光照时间对半导体的光催化活性均有影响。常用的光催化剂的光响应范围大多在紫外或近紫外波段。随着光强增加，产生的光子数目增多，光催化剂受光激发产生的高能e-／h+增多，溶液中强氧化性的·OH也随之增多，所以适当增加光照强度能促进废水中有机物降解，但光强太大时，由于存在中间氧化物在催化剂表面的竞争性复合，有机物降解效果改善并不明显[6]。
3.4 外加氧化剂及用量
使用外加氧化剂的目的主要是捕获光生电子，减少电子一空穴的复合以提高光催化效率。常用的外加氧化剂有H2O2和O2，但相对于分子氧来说，H2O2是一种更加优良的电子受体，是·OH 的主要来源。通常外加氧化剂的用量有一最适量范围，过大或过小都不能取得最好的效果。随着H2O2量的增加，产生·OH的数量也随之增加，但当产生的·OH达到一定数量之后，过多的·OH又会发生复合，使·OH数量减少，氧化能力变差，而且大量的H2O2分子吸附在光催剂的表面，也会阻碍待降解有机物的吸附。另外，过量的H2O2也可能成为·OH消除剂，虽然此时也会有过氧化羟基自由基(HO2·)产生，但相对·OH而言其氧化性较弱，不足以氧化难降解的有机物。强氧化剂如03、K2S208、H202、NaI04、KBr04等加入光催化体系中均可大大提高催化氧化速率，原因是氧化剂作为良好的电子受体能俘获TiO2表面的光生电子e-，抑制了电子与空穴的复合，而且强氧化剂本身也可以直接氧化有机物。
3.5 掺杂及其用量
掺杂是将掺杂剂通过反应转入光催化半导体材料的晶格结构之中。常用的掺杂剂有稀土
元素、过渡金属元素、半导体化合物等。有报道指出，Pt、Pd、Au等重金属可以促进光催化降解作用，Fe3+、Mo5+、Ru3+、Os3+、Re5+和Rh3+等的掺杂量在0.1％一0.5％时也可以显著提高光催化反应活性，但用C03+、Al3+掺杂时反而会抑制光催化反应活性。掺杂可以提高半导体光催化活性的可能原因如下：(1)适量离子的掺杂(共掺杂)抑制了半导体晶粒的成长，使半导体的粒径减小，比表面积增大，光生电子和空穴从颗粒体内扩散到表面的时间减短、复合几率减小、到达表面的电子和空穴数量多，因此光催化活性高；(2)掺杂后，晶格内部形成缺陷位，成为电子(e-)或空穴(h+)的陷阱，抑制了e-／h+的复合，并使半导体的光谱响应范围向可见光区红移，增强了对可见光的吸收，提高了光催化活性。
3.6污水流速及有机污染物含量
在光催化氧化反应器中污水的流速会影响有机物的降解速率，流速越大，光催化氧化反应速率越大。一般光催化氧化反应遵循Langmuir—Hinshelwood模型，反应速率与催化剂表面积和污水中有机物含量成线性关系，污水中有机物质初始浓度越高，反应速率越大，但最终有机物的降解率反而越小。
3.7 温度、盐类等因素
光催化对温度的变化并不敏感，光催化降解酚、六氯苯、草酸时均发现反应速率常数和温度之间的关系符合阿累尼乌斯方程，光催化反应的表观活化能很低。反应液中各种溶解性盐类对光催化降解反应的影响比较复杂，它不仅与盐的种类有关，还与反应的具体条件有关，可能既存在竞争性吸附，又存在竞争性反应。有研究报道，高氯酸、硝酸盐对光催化氧化的速率几乎无影响，而硫酸盐、氯化物、磷酸盐则因它们很快被催化剂吸附而使得氧化速率下降20％～70％。
4 Ti02光催化剂制备和改性
4.1 Ti02光催化剂的固定化制备
针对Ti02粉末回收困难且不能有效利用可见光等缺点，催化剂固定化不仅是解决催化剂回收利用的有效途径，也是运用活性组分和载体的各项功能，以改善催化剂功能的理想形式。Ti02固定化制备方法主要有：
(1)粉体烧结法，此法简单易行，光催化活性较高，但存在牢固性欠佳、分布不均等问题。
(2)偶联法，这种方法将Ti02粉体与载体通过偶联剂粘合在一起，适用于制备Ti02复合涂料。
(3)溶胶一凝胶法制备Ti02薄膜，这是目前常用的一种制备方法。此法制备的薄膜不仅均匀性和结晶性较好，而且可以通过改变溶胶一凝胶参数来控制膜的表面积和孔结构，制得高活性的催化剂，技术简单，但多次浸渍、提拉使制备过程历时较长。国内外研究中所应用的载体主要有硅胶、玻璃、铝材、陶瓷、石英玻璃管和光导纤维等。
4.2 Ti02的改性[1]
Ti02吸收波长狭窄，对太阳光的利用率低。为扩展Ti02吸收波长范围和提高光催化活性，对Ti02进行改性研究是十分必要的。目前对Ti02的改性研究主要集中在以下几个方面：
(1)半导体复合。通过两种不同禁带宽度的半导体复合可提高系统的电荷分散效果，扩大Ti02的光谱响应范围。复合方式有简单的组合、掺杂、多层结构和异相组合等。
(2)掺杂金属离子。金属离子掺杂可捕获导带中电子，改变TiQ结晶度，减少Ti02表面光生电子一空穴对的复合，提高了活性，而且还可使Ti02的吸收波长扩展，以达到充分利用可见光的目的
(3)表面光敏化。将一些光活性化合物，如叶绿素、玫瑰红等吸附于半导体表面，从而扩大激发波长范围，增加光催化反应效率。
5 光催化氧化技术在水处理中的应用
5.1 工业废水处理
5.1.1 含卤衍生物
有机氯化物是水中最主要的一类污染物，毒性大，分布广，其治理是水污染处理的一个重要课题。光催化过程在处理有机氯化物方面显示出了较好的应用前景，目前关于这方面的研究已有许多报道，研究认为卤代烃、卤代脂肪酸等均可完全降解，氯酚、氯苯等经过一系列中间产物生成CO2和HCl。
5.1.2 染料废水
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。采用Ti02粉体光催化降解印染废水，对废水中CODcr去除率和废水脱色有不错效果[7]。
5.1.3 农药废水
农药废水中含有机磷农药，三氯苯氧乙酸，DDVP，DTHP，DDT，三氮硝基甲烷等，毒性大，难降解，易生物积累。利用Ti02光催化去除农药虽然不能使所有的污染物最终达到完全矿化，但不会产生毒性更高的中间产物，这是其他方法无法相比的。
5.1.4 含油废水、含表面活性剂的废水、垃圾填埋场渗滤液
Ti02光催化对含油废水、含表面活性剂的废水、垃圾填埋场渗滤液的处理等均具有良好的效果。除有机物外，许多无机物在表面Ti02也具有光化学活性，目前的研究较多集中在含铬废水、含氰废水的处理以及对贵金属的回收。
5.2 饮用水处理
5.2.1 处理微量有机污染物
目前地面水普遍受到污染，而常规的给水技术难以达到去除溶解性有机物的效果，由此造成饮用水中总是存在一定量的有机污染物。据报道，世界范围内饮用水中，已出现765种有机化合物，其中117种是属于致癌的或有关致癌的物质。此外，在饮用水消毒尤其是氯消毒过程中往往产生具有毒性和“三致”效应的消毒副产物，如三卤甲烷(THMs)、卤乙酸(HAAs)和亚氯酸盐等，对人体健康造成严重危害。Ti02光催化对这些微量有机污染物以及消毒副产物的前体物质如腐殖酸、酚类等的去除都有很好的效果。
5.2.2 灭活细菌
饮用水微生物污染会导致大面积的传染性疾病的流行，Ti02光催化技术处理微生物污染的优势在于该技术不仅能杀灭饮用水中的细菌、病毒并将其分解为CO2和H2O，同时能降解细菌死亡后释放出的有毒组分内毒素，从而避免了采用银系、氯系无机杀菌剂处理带来的副作用。此外，Ti02光催化对水体中的藻类有同样的灭活作用，而且对藻类所释放出的毒素有降解作用，这是其他任何一种灭菌方式所不具有的功能。
6 光催化氧化的优缺点
光催化氧化的优点主要有：（1）降解有机物彻底、无害化。（2）一次能同时处理多种有机物、经济。（3）可移动性、方便即在短时间内可装配用于不同地点废水处理。
光催化氧化的缺点主要有：（1）不逶会干处理土壤内的污染物，因为紫外光不能穿透土壤粒子。（2）Ca、Mg等盐的沉淀物质或污水中的悬浮物质可能影响其处理效果。（3）不适会处理高浓度的污染废水。（4）受pH值影响，pH兹提高可使臭氧更容易分解产生·OH。(5)受·OH自由蒸清除剂的影响，·OH自由基清除剂如CO32-等的存在必然会削弱有机物的去除效果。
7 光催化氧化与其它工艺组合在水处理中的应用
光氧化技术被认为是在环境保护领域内一种有前途的新型高级氧化技术，与其他处理技术组合成为处理水中污染物的一个热点。
7.1 光催化与电化学组合
人们研究发现通过电场协助来提高其光催化反应效率是一个有效的手段．即电化学辅助光催化降解技术。这种组合方法是与电极相结合，即在阳极上施加一个偏电压，使光电子更容易离开催化剂表面，简单而有效的分离电子，从而提高二氧化钛粒子的光催化效率，以求取得最佳效果。
7.2 光催化与超声组合
声化学近年来随着超声技术的发展和成熟，取得了突破性进展。人们把光催化和超声技术结合起来考察，发现它们之间存在协同效应。超声技术与光催化组合技术对污染物的降解机理一般认为超声空化作用引起光催化粒子间的高速碰撞，可能使光催化剂微粒活化，同时超声能清洗表面．使附着在光催化剂微粒表面上的氢能快速离开催化剂表面．光催化剂微粒表面又与溶液形成新的界面进行电子和空穴的传递、分离，从而增强了多相光催化反应。
7.3 光催化与磁化技术组合
光催化氧化技术与磁化技术组合是一种新的尝试。采用荧光技术考察外加磁场对羟基自由基(·OH )生成速率的影响。结果表明，与常规的光催化反应相比，外加磁场可使表面恰羟基自由基的生成速率提高。
7.4 生物法强化光催化
生化工艺强化光催化氧化在废水进行进一步深度处理上取得了较好效果，特别是处理那些对微生物有毒的物质，光催化氧化与生物技术组合更最示出强的优点。光催化氧化和生物氧化对污染物有去除作用。光催化法对色度的去除作用和生物氧化法对溶液COD的去除作用分别显示出各自的优势，因此光催化法和生物氧化法的组合可以起到互补的优势。
8 结语
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。
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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·
微滤(Microfiltration) 1. 定义 微滤又称微孔过滤，是以多孔膜(微孔滤膜)为过滤介质,在0.1~0.3MPa的压力推动下，截留溶液中的沙砾、淤泥、黏土等颗粒和贾第虫、隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程。 2. 原理 微滤的过滤原理有3种：筛分、滤饼层过滤、深层过滤。一般认为微滤的分离机理为筛分机理，膜的物理结构起决定作用。此外，吸附和电性能等因素对截留率也有影响。其有效分离范围为0.1~10um 的离子，操作静压差为0.01~0.2MPa。 根据微粒在微滤过程中的截留位置，可分为3种截留机制：筛分、吸附及架桥，原理如下： ①筛分：微孔滤膜拦截比膜孔径大或膜孔径相当的微粒，又称机械截留； ②吸附：微粒通过物理化学吸附而被滤膜吸附。微粒尺寸小于膜孔的也可被截留。 ③架桥：微滤互相堆积推挤，导致许多微粒无法进入膜孔或卡在孔中，以此完成截留。 3. 特点 微滤能截留0.1~1um之间的颗粒，微滤膜允许大分子和无机盐等通过，但能阻挡住悬浮物、细菌、部分病毒及大尺度的胶体的透过，
微滤膜两侧的运行压差（有效推动力）一般为0.7bar（1bar=100KPa）。 4. 发展历程 微滤技术是从19世纪初开始的，是膜分离技术中最早产业化的一种。中国是20世纪80年代初期才起步，与国外水平比，中国的常规微滤膜的性能和国外同类产品的性能基本一致，折叠式滤芯在许多场合替代了进口产品，但在错流式微滤膜和组器技术及其在工程中的应用等方面，仍落后于国外，抑制了微滤技术在较高浊度水质深度处理中的应用。 5. 应用领域 ①水处理行业：水中悬浮物，微小粒子和细菌的去除； ②电子行业：半导体工业超纯水、集成电路清洗用水终端处理； ③制药行业：医用纯水除菌、除热原，药物除菌； ④食品行业：饮料、酒类、酱油、醋等食品中的悬浊物、微生物和异味杂质、酵母和霉菌的去除； ⑤化学工业：各种化学品的过滤澄清。 6. 分类 微滤操作过程分死端过滤和错流过滤两种模式。 ①死端过滤：在压力推动下，料液流动方向与膜表面垂直的过滤方式。又称全量过滤，直流过滤。 特点：容积和小于膜孔的溶质粒子在压力的推动下透过膜，大于膜孔的溶质粒子被截留，通常堆积在膜表面。随着时间的增加，膜面积堆积的颗粒越来越多，膜的渗透性将下降，这时必须停下来清洗膜
华南师范大学实验报告 实验五混凝剂——聚合硫酸铁对污水的处理 一、前言 1、实验目的 ①了解混凝法处理水的原理。 ②掌握实验室模拟废水处理的操作技术与仪器设备的使用。 ③学会通过色度、浊度、COD的测定，评价水质。 2、文献综述与总结 随着工农业生产的迅速发展和人们生活水平的提高，用水量和废水排放量日益增加，要使有限的水资源满足人们日益增长的生产和生活需要，对排放废水进行有效的净化处理和回用日趋迫切。絮凝作为重要的水处理方法或基本的单元操作之一，在水处理中占据极其重要的地位。絮凝剂的优劣是絮凝效果及整个水处理效果的决定因素之一。在众多的有机、无机絮凝剂中，聚合硫酸铁（PFS）以其产生的矾花大、絮体密实、沉降快、适用pH值范围广、耗量少、效果好、无毒、价格便宜等优点，倍受水处理界的青睐[1]。 废水的物理处理方法，又称为机械治理法。主要用于分离废水中的悬浮性物质。该方法最大的优点是简单、易行、效果良好，并且十分经济。一方面可从废水中回收有用的物质，另一方面也使废水得到了一级治理。常用的物理治理方法有：重力分离法、离心分离法、过滤法以及蒸发结晶法等。 废水的化学处理方法的主要处理对象是废水中溶解性或胶体性的污染物质。它既可合污染性物质与水分离，也能改变某些污染物质以及有机物等，因此可达到比物理方法更高的净化程度。特别是要从废水中回收有用物质时，或者废水中含有某种有毒、有害且不易被微生物降解的物质时，采用化学治理方法最为适宜。然而，化学治理法常需采用化学药剂或材料，因此运行费用一般都比较高，操作与管理的要求也比较严格等。而且，在化学法的前处理或后处理过程中，通常还需配合使用物理治理方法。其中有一种应用最广泛，既经济又方便的处理方法——混凝法。
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
聚偏氟乙烯膜的亲水化改性研究及其在水处理中的应用 陈燕，李淼林 （南京理工大学，南京） 摘要：本文概述了PVDF材料的基本特点，从膜基体亲水改性和膜表面亲水改性两个角度出发，综述了目前对疏水性聚偏氟乙烯膜的亲水化改性方法，其次介绍了PVDF膜在水处理应用中的进展，最后分析了PVDF膜今后发展的方向。 关键词：聚偏氟乙烯膜；亲水化改性；水处理；给水净化；中水回用 0引言 随着工农业生产的飞速发展，污水的排放量日益增加。污水对国民经济和人体健康的影响，已是人类面临的严重问题。世界水文专家协会主席米歇尔?奈特1996年在第30届国际地质大会上宣布：“全世界每天至少有5万人死于由水污染引起的各种疾病。发展中国家每年有2500多万人死于不洁净的水。”[1]环境污染已受到许多国家的高度重视。用膜分离技术进行废水处理，已备受关注。 膜分离技术是一项新兴的高效分离技术，已广泛应用于化工、电子、轻工、纺织、石油、食品、医药等领域，被认为是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一[2]。 膜分离技术依据其膜孔孔径可分为微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)等，根据其膜材料可分为聚醚砜(PES)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏氟乙烯(PVDF)和一些改性材料膜等，同时值得关注的还有膜技术和生物处理联合处理技术—膜生物反应器(MBR)。 聚偏氟乙烯(PVDF)是一种性能优良的结晶性含氟聚合物，分子结构为-[CH - 2 CF2]n-，玻璃化温度-39℃,，脆化温度-62℃以下，结晶熔点约170℃，热分解温度大于316℃；其机械强度较高，具有自熄性、优异的刚性、硬度、抗蠕变、耐磨耗以及耐切割等性能；化学稳定性好，能耐氧化剂、酸、碱、盐类、卤素、芳烃、脂肪及氯代溶剂的腐蚀和溶胀；兼有优异的抗紫外线、γ射线和耐老化的性能，其薄膜长期置于室外不变脆、不龟裂。PVDF最突出的特点是具有极强的疏水性，可使它成为膜蒸馏和膜吸收等分离过程的理想材料[3]。但是聚偏氟乙烯膜的表面能极低，为非极性，膜的表面与水无氢键作用，因此具有强疏水性。强疏水性将会导致两个问题：一是在膜分离过程中需要较大的驱动力。有实验表明，由于水表面张力的作用，平均孔径为0.2μm的PVDF微滤膜，在0.1MPa压差下
华南师范大学实验报告 学生姓名学号 专业化学(师范) 班级12化教五班 课程名称化学综合实验实验项目无机混凝剂的制备 实验类型□验证□设计□综合实验时间2016 年 3 月25 日实验指导老师晏晓敏老师实验评分 混凝剂——聚合硫酸铁对污水的处理 一、前言 1.实验目的 ①了解混凝法处理水的原理。 ②掌握实验室模拟废水处理的操作技术与仪器设备的使用。 ③学会通过色度、浊度、COD的测定，评价水质。 2.文献综述 随着人们生活水平的不断提高，各种污水也相应增加，不论生活污水还是工业废水都必须经过处理才能使用或者排放。水处理的方法很多，按处理的原理不同，将处理方法分为物理法、化学法、物理化学法和生物化学法四类。但是应用最广泛，既经济又方便的处理方法还是混凝沉淀法。 混凝法就是往水中投入一些药剂（常称混凝剂），使水中难以沉淀的胶体颗粒能相互聚合，长大至能自然沉淀的程度。混凝剂净化废水的原理是其在水中形成网状高分子絮状物，通过吸附、架桥、中和及包埋等作用与水中的污染物物质形成固体物质，从而通过沉淀、过滤去除。絮凝法在工业废水处理中是一个重要的处理方法，它可以降低废水的浊度、色度，去除多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物（汞、镉、铅）和放射性物质等，还可以去除磷、硫等，此外它能够改善污泥的脱水性能。混凝法在废水处理中使用得非常广泛，既可以作为独立的处理方法，也可以和其他处理方法配合，作为预处理、中间处理或最终处理的处理方法，也可以和其他处理方法配合，作为预处理、中间处理或最终处理。 目前常用的混凝剂按化学组成分为无机盐类和有机高分子类。无机盐类应用最广的是铁系和铝系金属盐，可分为普通铁、铝盐和碱化聚合盐。普通铁盐有三氯化铁、硫酸亚铁等，普通铝盐有硫酸铝、氯化铝。碱化聚合盐包括聚合氯化铝和聚合硫酸铁。 聚合硫酸铁（PFS）是一种无机高分子混凝剂，其分子式可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m，适宜水温10—50℃，pH=5.0—8.5，但在pH=4.0—11范围内仍能使用。与普通铁铝盐相比，它具有投入量
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，
聚合硫酸铁PFS是一种新型高效水处理药剂，属于高分子无机絮凝剂，成品性状是淡黄色无定型粉状固体，极易溶于水，10%（质量）的水溶液为红棕色透明溶液，吸湿性。聚合硫酸铁广泛应用于饮用水、工业用水、各种工业废水、城市污水、污泥脱水等的净化处理，尤其在污水除磷、去除浊度方面性能优越。 化学品中文名称：聚合硫酸铁，SPFS，除磷剂 分子式：[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m 有害物成分：硫酸铁(聚合) 硫酸铁含量： 20—21% CAS No. ：1327-41-9 主要成分：纯品 外观与性状：黄色或红褐色无定形粉末或颗粒状固体。 pH(10g/L水溶液)：2-3 熔点(℃)：190(253kPa)
沸点(℃)：无资料 相对密度(水=1)：2.44 相对蒸气密度(空气=1)：无资料 饱和蒸气压(kPa)：0.13(100℃) 溶解性：易溶于水、醇、氯仿、四氯化碳，微溶于苯 性能指标： 符合中华人民共和国国家标准《净水剂聚合硫酸铁》（GB14591-2006） 项目指标 GB14591-2006（Ⅱ）本产品 全铁含量% ≥18.519.1 还原性物质（以 Fe2+计）含量% ≤0.150.01 盐基度 %9.0-14.014.0 PH （1% 水溶液） 2.0-3.0 2.4 砷（As）含量% ≤0.00080.0001 铅（Pb）含量% ≤0.00150.0001 不溶物含量% ≤0.50.4 使用方法： 本产品广泛应用于生活饮用水，工业循环水及化工、石油、矿山、造纸、印染、酿造、钢铁、煤气等行业工业废水的净化处理，对不同地区不同种类的水源均能达到理想的效果。使用时，一般将佳鑫净水液体聚合硫酸铁配成10%--50%的水溶液（在源水浊度较高时可直接投加），佳鑫净水固体聚合硫酸铁配成10%--30%的水溶液，然后根据具体情况将配好的溶液按佳的 条件和药量投入，经充分搅拌后可得到佳的混凝效果。用量可根据原水的不同浑度，测定佳 投药量，一般混浊（浊度在100-500mg/L）水，每千吨使用本品30-50公斤，非饮用水高浊 度工业污水可适当投加量。 处理工业废水处理时，将佳鑫净水聚合硫酸铁稀释至1-2倍的水溶液。在源水浓度较高、处 理水量较大时，可直接投加。然后根据试验室模拟试验的结果按佳的工艺条件和药量投加， 经充分搅拌、混凝沉降后，可以得到澄清的出水。 净水厂亦可稀释2-5倍后投加。投加量的确定，根据原水性质可通过生产调试或烧杯实验视 矾花形成适量而定，制水厂可以原用的其它药剂量作为参考，在同等条件下本产品与固体聚
探讨的题目 超滤、微滤系统在长白山水处理系统的应用 苏州普滤得净化股份有限公司邓华
内容目录 1、微滤、超滤系统简单介绍及性能比较 2、长白山自涌泉的水质特性 3、长白山传统水处理工艺及存在问题及新工艺介绍 4、超滤、微滤系统的使用对长白山水质改善的比较； 5、超滤、微滤系统运行中的存在问题探讨； 6、结论
1、微滤、超滤系统简单介绍及性能比较 膜的品牌 /种类型号膜材质膜丝尺寸（内径／外径)(mm ）膜丝公称孔径（μm）膜的有效面积(m 2) 过滤通量 (25oC) (m 3/h)预处理流道设计DOW 超滤SFD-2880 PVDF 0.7/1.3 0.03 77 3.1～9.3 300μm 外压式,死端过滤 旭化成微滤 UNA-620A PVDF 0.7／1.20.150 4.75～10 用500μm 以下的滤网或者过滤器处理 外压式, 死端过滤
2、长白山自涌泉的水质特性 长白山矿泉水的水源地处于长白山原始森林腹地，多数为自涌泉，长期天然矿化，所含的矿物质以离子状态存在于水中，水量丰富，水质优良。 长白山矿泉水类型,主要以偏硅酸型为主。长白山矿泉水的温度常年保持在6-9°C，保证了其水质中的矿物质组分及含量相对稳定，避免了杂菌滋生和繁殖。 长白山地区独特的地质构造和自然地理条件形成了高偏硅酸、低矿化度的高品位矿泉水和珍贵低温冷矿泉水，原始的自然生态环境、茂密的森林和植被、低密度的人口保证了长白山矿泉水的天然、安全、健康、无污染状。
2.1长白山天然矿泉水部分矿泉界限指标 2、长白山自涌泉的水质特性
项目K+(mg/L)Na+(mg/L)Ca+(mg/L)Mg+(mg/L)H 2SiO 3(mg/L)HCO -3(mg/L)峡谷泉 2.1 5.17.2 2.15029飞龙泉 3.37.812.29.844.598仙池泉 2.99.6 4.5 4.363.956大泉眼泉 2.99.6 4.5 4.363.956青龙泉 3.78.210.58.638.987泉阳泉 1.4 3.6 5.2 2.130.6 2.9白浆泉 2.2 5.89.1 5.936.156平均 2.6 7.1 7.6 5.3 46.8 55.0 从上述数据可以看出,长白山的天然矿泉水为高偏硅酸、低矿化度,口感优良的高品位矿泉水. 2.2长白山自涌泉的水质化学特性 2、长白山自涌泉的水质特性
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
水处理剂（全）
的下降幅度比硫酸铝小。 4）硫酸铝仅适合酸性施胶，而聚合氯化铝可以在酸性和中性环境中施胶，对系统的腐蚀明显减弱，白水的处理更加容易。 5）可加填廉价的碳酸钙填料，不仅降低了生产成本、提高了纸张的白度和耐折性，同时也克服了合成胶料（如AKD等）难以避免的缺点（如打滑、施胶度难以控制等）。 6）使用聚合氯化铝施胶，浆料的助留、助滤作用明显提高。 7）纸张性能除裂断长外，其它各项指标均不同程度地提高。 使用方法将固体产品配制成含量为10%的液体产品，在待施胶的浆料中加1.5-3.0%的液体产品，并搅拌使其与浆料充分混合即可。其用法与硫酸铝一样，用量仅为硫酸铝的三分之一，按绝干纸计算用量为2%－3%。 包装及防护本产品采用内外双层包装，内用塑料袋，外用编织袋。每包25公斤。注意事项： 1、本产品属偏酸性产品，绝对禁止同碱性物质（如漂白水、石灰等）一同存放，否则产品会失效。 2、固体产品易吸潮，应放置在干燥的地方存放。 3、在包装袋完好情况下，保质期一年。 二、聚合硫酸铁铝 产品介绍：产品名称：聚合硫酸铁铝英文名称：Poly Aluminum Ferric Sulfate (PAFS) 化学式：{Al(OH)nSO4}m{Fe2(OH)nSO4}m （n≤5，m≤10）产品概述：聚合硫酸铁铝是取代聚合硫酸铁和聚合氯化铝的一种新型、高效、快速、低耗、无毒的无机高分子絮凝剂。兼具铝盐和铁盐高效净水剂的优点，化学性质稳定，分子结构庞大，PH值的适用范围广（3－11之间），基本不受原水PH值影响，无需添加助凝剂，比铝盐和铁盐絮凝剂更具吸附力和凝聚力，絮凝矾花大，沉淀速度快，活性高，过滤性强；对水中SS、COD、BOD及色度的去除率更高，净化效果更好；对设备管线的腐蚀性更小；投加量更少，成本更低，特别是固体产品，便于运输、仓贮和保管，投加操作也更为方便。而且，聚合硫酸铁铝充分利用铁离子与铝离子的相互补偿性能,有效地避免了金属离子对净水剂使用范围的限制。产品性质：一种无机高分子聚合物，外观为白色至黄褐色透明液体或粉状固体。易溶于水，不溶于有机溶剂。水溶液呈酸性，对皮肤有腐蚀性。其有效成分为Fe、Al等形成的多核高价络离子。产品特性：1.稳定：具有稳定的化学性能，可长期存储而不变质。宜于仓储、运输和投料操作。 2.高效：投加剂量少，絮凝沉降时间短，去除SS、COD、BOD等效果显著。 3.快速：投入原水后形成的絮凝体大，沉淀速度快，活性高，过滤性好。 4.投加剂量少：与传统无机絮凝剂相比，投加剂量即用量节省约20%-50%。5.絮凝速度快：本品投入原水后数秒内即出矾花，并迅速长大下沉。 6.沉降性能好：絮凝矾花大，沉降速度快，絮凝体含水量低，沉淀泥的处理成本小。7.适应性强：无论原水浊度高低，废水污染物浓度大小，其净化效果都十分显著。8.PH适用范围较宽：对PH为3－11的体系，即不受原水PH值的影响，无需添加助凝剂，也不影响原水的PH值。9.对除硫、砷、氟和铬、汞、铅、镉、锰等重金属离子有显著作用。10.对造纸、印染等行业的废水，具有较好的脱色效果。11.可在较低温度下使用。主要用途：1.絮凝沉降，固液分离。通过电中和、吸附卷扫、桥架网捕等作用，破坏液体中胶体或悬浮粒子的稳定性，进而形成较为粗大的絮团而
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 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
高级氧化技术机理及在水处理中的应用进展 赵 苏,杨 合,孙晓巍 (沈阳建筑工程学院材料科学与工程系,辽宁沈阳110168) 摘要:综述了近年来发展迅速的高级氧化技术,主要包括Fenton 法、臭氧氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、纳米光催化氧化法、电化学催化降解法及超声降解法等。介绍了各种高级氧化技术的基本原理及在废水处理中的应用进展,并对其特点进行了评述。关键词:高级氧化技术;降解;有机污染物;废水处理中图分类号:X703.1文献标识码:A 文章编号:1006-8759(2004)03-0005-04 MECHANISM OF ADVANCED OXIDATIO N TECHN OLO GIES AN D ITS APP L ICATIO N S FO R WASTE WATER TREATMENT ZHAO Su ,Y ANG H e ,SUN X iao -w ei (De p artment o f Materials Science and En g ineerin g ,Shen y an g Ar chitectur e and Civil En g ineerin g Univ er sit y ,Shen y an g 110168,China ) Abstract :T his p a p er revies advanced ox idation p rocesses for refractor y or g anic p ollutants in w aste w ater such as Fenton ox idation ,ozone ox idation ,w et air ox idation ,su p ercritical w ater ox idation ,p hotocatal y tic ox idation ,electrochem ical ox idation and sonol y tic h y drol y sis ox idation ,and describes their characteristics ,p rinci p les and research p ro g resses. K e y w ords :Advanced Ox idation T echnolo g ies ;de g radation ;or g anic p ollutant ;w astew ater treatm ent 综述与专论 能源环境保护 Ener gy Environmental Protection V ol.18,N o.3Jun.,2004 第18卷第3期2004年6月 各种有机物随工业废水排放,对环境污染程 度正逐年增加,这些有机物有毒、致癌,有的有挥发性,进入大气中,威胁着人类健康[1]。常规的物理、化学、生物方法难以满足净化处理在技术和经济上的要求,这类废水的处理技术成为研究的热点。随着研究的深入,高级氧化技术应运而生并有了显著进展。 高级氧化技术(Advanced Ox idation T echnolo 2g ies ,简称AOT )又称深度氧化技术,是利用活性极强的自由基(如?OH )氧化分解水中有机污染物 的新型氧化除污染技术。?OH 的标准氧化还原电 位高达2.8V ,比其它常见的氧化剂(F 2除外)具有更高的氧化能力,使水中的有机物质迅速被氧化而得到降解,并最终氧化分解为CO 2和H 2O ,使有机污水的COD 值大大降低,对水中高稳定性、难降解的有机污染物尤为有效,已经逐渐成为水处理技术研究的热点。高级氧化技术包括Fenton 法、O 3氧化法、湿式氧化技术、超临界水氧化法、纳米光催化氧化法、电化学催化降解法及超声降解法等。 1 Fenton 法与类Fenton 法 1.1 Fenton 法 Fenton 试剂于己于1894年由H.J.Fenton 发 现并应用于苹果酸的氧化,其实质是二价铁离子 收稿日期:2003-11-25 第一作者简介:赵苏(1965-),女,江苏宜兴人,硕士,副教授,1990年毕业于西北师范大学分析化学专业,研究方向为环境化学与材料化学。
摘要： 关键词： 引言： 未来人们在地球上的生活质量将在很大程度上取决于安全水的含量。作为生命之源的水正在被无情的消耗与污染。为了阻止这种趋势，许多国家都采取广泛的措施，投入大量的资源，为了阻止水污染和让污水变回较好的自然水质。（To halt this trend, many countries are taking extensive measures and investing substantial resources in order to stop the contamination of water and return at least tolerably good water quality to nature.）【1】（Wastewater treatment 【作者】Ran?el N. Kitanovi?;Vanja M. ?u?ter?i?【刊名】V ojnotehni?ki Glasnik【出版日期】2013【卷号】Vol.61【期号】No.3）而大力发展水处理剂对于实现这一目的将起着至关重要的作用。 水处理剂又称水处理化学品，是指在各种水处理中必须使用的化学品。是工业用水、生活用水、废水处理过程中必需的化学药剂，通过使用这些化学药剂，可使水达到一定的质量要求。它的主要作用是控制水垢和污泥的形成、减少泡沫、减少与水接触的材料腐蚀蚀、除去水中的悬浮固体和有毒物质、除臭脱色、软化水质等。目前，水处理剂可分为三类:一是通用化学品：原指用于水处理的的无机化工产品，如Al2(SO4)3等;二是专用化学品：包括活性炭、离子交换树脂和有机聚合物絮凝剂等；三是配方化学品：包括缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂、燃烧助剂等。【2王明慧】此类产品广泛应用于化工、冶金、化纤、制药、发电、石油开采和其它任何需应用循环冷却水的工业部门。 正文 1.中国水处理剂发展的历史 水处理行业既是一个古老的行业，又是一个新兴的行业。几百年前人们就知道用明矾可以净化水。但是以工业规模进行水的处理，并应用于现代工业和城市，使多种水经过处理后达到人类日益提高的要求，则只有五六十年的历史，在中国也只有30多年的历史。 水处理行业的形成和发展伴随着经济的快速发展和城市工业化的进程，水资源的短缺和人类环保意识的增强为水处理行业的发展壮大提供了原动力和巨大的市场。中国水处理剂的发展是随着现代水处理技术的引进而发展起来的，开发时间比发达国家晚约30年，但发展速度很快，现己形成了自主研制产业化的体系。 中国水处理剂的发展历程可分为两个阶段: 1974一1989年为第1个阶段，即引进吸收和国产化阶段，目标是建立中国水处理剂研究及制造体系; 1990一2000年为第2个阶段，是创新研发及产业化阶段。目标是建立起中国具有自主知识产权的水处理剂及技术体系。【3张玉龙，董晖主编,水处理剂配方设计与实例,中国纺织出版社,2011.05,第9页】 至今，中国己有水处理产品100种以上。各种水处理剂从产量到质量己基本满足国内需求，且部分产品出口。从技术上讲，有些产品的生产技术和性能己处于国际领先水平。 2.国内水处理剂的现状 2.22. 1我国水处理剂的品种 我国水处理药剂是在70年代引进大化肥装置后才引起重视和逐步发展起来的;此后，自行研制开发了一系列水处理剂。日前，我国水处理剂的品种主要有阻垢剂、缓蚀剂、杀菌灭藻剂、无机凝聚剂、有机絮凝剂等几大。 2.1.1阻垢剂 70年代以来，我国在引进和消化吸收基础上开发和应用的水处理阻垢剂主要有两类，一类是有机嶙酸盐如HEDP}轻基亚乙基二嶙酸盐),EDTMP}乙
毕业论文 聚合硫酸铁的合成工艺研究 学生姓名： 专业： 班级： 学号： 指导教师： 完成日期：
摘要：以硫酸法生产的钛白粉副产品七水硫酸亚铁为原料，以氧气、双氧水、臭氧作氧化剂，改变浓硫酸滴加速度、反应温度和反应时间来合成聚合硫酸铁铝。应用试铁灵逐时络合比色法测定铁溶液中聚合物的形态，结合其他性能测试，探索合成聚合硫酸铁铝的最佳工艺条件。经过反复实验证明，复合聚合硫酸铁铝生产周期短、成本低、经济效益高、设备投资少、产品无毒无害、絮凝效果好，是一种具有很好发展前景的絮凝剂。 关键词：聚合硫酸铁铝；水处理剂；逐时比色法 目录
前言 (1) 第一章实验部分 (1) 1.1 主要试剂及仪器 (1) 1.2 实验方法 (1) 1.2.1 双氧水氧化法 (2) 1.2.2 氯酸钾氧化法 (2) 1.2.3 催化氧化法 (2) 1.2.4 PFS的其他合成方法 (3) 第二章结果及讨论 (3) 2.1 实验原理 (3) 2.2 H2SO4用量的影响 (4) 2.3 H2O2用量的影响 (4) 2.4 H2O2加入的速度 (4) 2.5 反应温度的影响 (5) 第三章结论 (5) 参考文献 (6)
前言 铁盐和铝盐都是传统的无机盐类絮凝剂，具有相似的水解，聚合行为。对铁盐水解过程的研究表明，铁离子的稳定溶胶也能通过加碱方式制备。日本三上八州家等研究开发了聚合硫酸铁（PFS），于1974年申请了首个专利，20世纪80年代在水处理中得到广泛应用，取得了良好效果[1]。PFS是在硫酸铁分子族的网状结构中插入羟基后形成的一种无机高分子絮凝剂，可有效除去水中的悬浮物、有机物、硫化物、亚硝酸盐、胶体及金属离子。PFS具有除臭、破乳及污泥脱水等功能，对浮游微生物也有较好的去除作用。PFS处理含油污水的效果远比硫酸亚铁显著，且对金属设备的腐蚀性较小，但产生的污泥量较多、出水带色。 因聚合硫酸铁在水中水解后可产生多种高价的多核铁离子，对水中悬浮物胶体颗粒进行电中和，降低电位，使水中胶体颗粒脱稳而相互凝聚，同时产生吸附、架桥交联等作用。因聚合硫酸铁的混凝性能优良，形成的矾花粗大密实，沉降速度较聚合氯化铝要快，出水浊度低，对BOD的去除率高达90%以上，不含铝、氯及其它杂质离子等有害物质。Qybkscl聚合硫酸铁适用的水源pH值范围宽4~11最佳效用pH值为6~9。聚合硫酸铁对低温高浊水的净化效果尤佳。相关国家标准GB14591—2006。 聚合硫酸铁(PFS)也称碱式硫酸铁或羟基硫酸铁，其分子式一般可表示为[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m[2]，聚合硫酸铁(PFS)的生产方法多种多样，根据使用的氧化剂，可将制备方法大致分为空气氧化法、硝酸氧化法、氯酸盐和双氧水氧化法。但无论是哪种氧化剂，都是经过氧化、水解、聚合制得聚合硫酸铁(PFS)。本文用双氧水为氧化剂，直接氧化七水合硫酸亚铁合成聚合硫酸铁，探索了最佳合成条件。利用本法生产聚合硫酸铁，设备简单、