Physics Procedia 21 (2011) 220 – 227
1875-3892 ? 2011 Published by Elsevier B.V. Selection and/or peer-review under responsibility of the Organizer.
doi:10.1016/j.phpro.2011.10.033
Seventh International Conference on Material Sciences (CSM7)
Elimination of aromatic pollutants present in wastewater by adsorption over zeolites
Bachar KOUBAISSY 1, Joumana TOUFAILY 1,Maya EL-MURR 1,Tayssir HAMIEH 1,
Patrick Magnoux 2, Guy Joly 2
1Laboratoire de Matériaux, Catalyse, Environnement et Méthodes Analytiques (MCEMA), Campus Rafic Hariri,Hadath, Liban.2Laboratoire de Catalyse en Chimie Organique, Faculté des Sciences, Université de Poitiers, UMR CNRS 6503, 40Avenue du recteur Pineau, 86022 Poitiers Cedex, France Abstract
Phenol and substituted phenols are toxic organic pollutants commonly present in industrial waste streams especially in industrial wastewater.Water treatment by activated carbon adsorption technique is very advantageous due to their high adsorption capacity and low cost of these materials but it is poorly regenerable In recent years, researchers have focused on class of interesting recyclable adsorbents based on hydrophobic zeolites (Si / Al ratio high) in the field of water treatment. The study on adsorption showed that the affinity of phenol drifts toward the FAU is dependent on the pH solution and on the pollutant solubility in water and finally their economic cost for regeneration after saturation.
? 2010 Published by Elsevier B.V.Keywords:Type your keywords here, separated by semicolons ;
1.Introduction
In many parts of the world, economic, social and political problems have arisen following rapid industrial development and urbanization, resulting in adverse effects on the quality of life.With the development of the industry and the intensive use of pesticides, wastewater discharges ? 2011 Published by Elsevier B.V . Selection and/or peer-review under responsibility of the Organizer.
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have evolved considerably in quantity and quality. The effects of wastewater pollution are far-reaching and affect not only the environment, but human beings and animals as well.
Water treatment by activated carbon adsorption technique is very advantageous and useful in many industries due to their high adsorption capacity and low cost of these materials. However, activated carbon is poorly regenerable[1]. This has led many laboratories around the world to focus on research of new, stable, efficient and regenerable adsorbents.
In recent years, researchers have focused on another class of interesting recyclable adsorbents based on hydrophobic zeolites (Si / Al ratio high) in the field of water treatment. Their large adsorption capacities and their stabilities are their major properties[2].
The objective of this work is to study the removal of various organic compounds in water by comparing the influence of their physicochemical properties,as well as the effect of the pH solution.
2.Experimental Section
2.1.Adsorbents
The different characteristics of the zeolites used during the study are represented in the following table:
Table 1: Characteristics of zeolite used
Zeolite Aperture
Diameter(?)BET surface
(m2/g)
SiO2/Al2O3Origin
HFAU7.484080Zeolyst
International
2.1.Adsorbates
Phenol, 2-chlorophenol, 2-nitrophenol and salicylic acid were purchased from Aldrich.The pollutants considered here are some chlorophenol, nitrophenol and phenol that can be found at high concentrations in surface waters and contaminated by industrial wastes. These molecules are largely used in industrial productions (pigments, pharmaceutical, dyes) as reagents or
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synthesis intermediates. Their concentration in water and soils is continuously increasing, due to their low degradability and large diffusion.
2.2.Adsorption Method
Adsorption experiments were performed using a batch equilibration technique. The pollutant solutions were prepared in the concentration range of 0.2-2 g/L in distilled water. The experimental isotherms for pollutants were measured at room temperature at different pH; the pH of the solution was adjusted using 1 M HCl or NaOH solutions. For each equilibrate isotherm, 25mg of the adsorbent was added to 8mL of solution to equilibrate for 24 hours in a batch equipment. The speed of the shaker was adjusted to 250 rpm to mix the solutions well. Then, the zeolite is separated from the solution by centrifugation.
The amount adsorbed of the adsorbates can be calculated by the following equation:
m A(Q) = V (C0–C)
Where, m A: mass of zeolite (g).
V: volume of solution (L).
C: concentration after adsorption (mg.L-1).
C0: initial concentration (mg.L-1).
Q: amount adsorbed (mg.g-1of zeolite).
A spectrophotometer is employed to measure the amount of light that a sample absorbs. The instrument operates by passing a beam of light through a sample and measuring the intensity of light reaching a detector. The concentration of pollutant after adsorption can be calculated from the absorbance of the sample that was measured by the UV-spectrometer.
3.Results and Discussion
3.1.Adsorption over HFAU zeolite
3.1.1.Influence of pH on phenol adsorption over HFAU zeolite
The study of adsorption of phenol on HFAU zeolite was performed for pH values between 2 and 9.The choice of this pH range is carried out to examine the evolution of the adsorption of solute associated with the different chemical forms present depending on pH.
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PhOH adsorption isotherms clearly show that the pH of the solution has a significant effect on the adsorption (Figure 1). It is observed that the adsorption is more favored for a neutral pH (6) where the maximal Q ads is around 50 mg/g.
Based on figure 1, we can observe that phenol adsorption is less important at acidic pH (pH 4) than that obtained at pH 6, and that the adsorption capacity decreases significantly from a pH 4 to 2. In fact, the pKa of phenol is about 9.95, and acidic pH is obtained with difficulty. It is necessary to add a significant amount of acid which may cause the decrease in capacity. Therefore, this result can be explained by the increase in H3O+, Cl- and protonated phenol ions present in the solution due to the large amount of HCl added to decrease the pH.
At pH 9 (close to pKa), phenols dissociate in water, leading to the dissociated species PHO-, whereas at pH 6, only the molecular species are formed (PHOH). The dissociated species are more polar than molecular compounds and interact preferentially with water rather than with zeolite. Similar results were obtained by Koubaissy et al [3].
Figure 1: Adsorption isotherms obtained on HFAU zeolite for phenol at (■) pH 9, (▲) pH 6,
(?) pH 4 and (●) pH 2. Isotherms described by Fowler-Guggenheim model.
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Therefore, in the case of ionic compounds, repulsion between the oxygen sites of zeolite and the negative group of the molecule occurs. Thus, at pH 9, when more phenol compounds are dissociated, the adsorption of phenol on zeolite decreased.
2.2.1.Effect of the substituent group nature on adsorption over HFAU zeolite
The influence of the substituent group nature on the evolution of the adsorption capacity of HFAU zeolite at pH=4 is visible in figure 2. It is observed that the adsorption capacity varies according to the following order:
Ortho-nitrophenol > Ortho-chlorophenol > Phenol > Salicylic acid If we trace the evolution of solubility based on adsorption capacity, we get a good correlation for nitrophenol, chlorophenol and phenol (Figure 3). It shows that the value of the adsorption capacity of these compounds, except salicylic acid, varies as good as linearly with the solubility. Therefore, the water solubility of organic compounds has an important role in the mechanism of adsorption on zeolite. The hydrophilic compound is more difficult to remove from water.
Figure 2: Adsorption isotherms obtained on HFAU zeolite at pH 4 for (■) PhOH, (▲) ONP, (?) OCP and (●)
SA. Isotherms described by Fowler-Guggenheim model.
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Figure 3: Effect of solubility on the adsorption of organic aromatic compound.
However, according to figure 3, salicylic acid has lower adsorption capacity than chlorophenol and phenol although it is much less soluble. This indicates that there are other parameters that affect adsorption as the effect of pKa which is observed in the case of salicylic acid.It was demonstrated by Koubaissy et al [4] that the changeover of-NO2 to-Cl was a factor in the decrease of the adsorption capacity into the zeolite. The increased electrophilic character of the functional hydrogen and the aromatic ring hydrogen promotes the adsorption on nucleophilic oxygen of the zeolite. Nevertheless, in our case, the difference in the solubility is very important for that the electrophilic character of the substitutent plays a secondary role.
The same results were obtained at pH= 6 (not presented here). But, at pH= 9 (Figure 4), we observe a modification in the order of adsorption capacity of molecules. This result may be related to the pka of nitrophenol which is 7.17. At pH 9, ortho-nitrophenol molecules are in the dissociated form, so adsorption is difficult and is less than that of ortho-chlorophenol whose pka is 8.49.
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Figure 4: Adsorption isotherms obtained on HFAU zeolite at pH 9 for (■) PhOH, (▲) ONP
and (?) OCP. Isotherms described by Fowler-Guggenheim model.
Conclusion
Adsorption of organic aromatic compounds from water was studied.The study on adsorption showed that the pH of the solution has a significant effect on adsorption.It has shown that the aromatic compounds are very poorly retained on the zeolite at very acidic pH and at pH greater than pKa.This parameter alters the amount of neutral species in solution which are the best adsorbed on the zeolite.Also, the adsorption capacity is dependent on the pollutant solubility in water. The lower the solubility of the compound, more important is the adsorption.
References:
[1] M. Ahmaruzzaman,Adsorption of phenolic compounds on low-cost adsorbents, Advances in Colloid and Interface Science 143 (2008) 48.
[2] M. Khalid, G. Joly, A. Renaud, P. Magnoux, Removal of Phenol from Water by Adsorption Using Zeolites. Ind. Eng. Chem. Res. 43 (2004) 5275.
[3] B. Koubaissy, G. Joly, P. Magnoux, Adsorption and Competitive Adsorption on Zeolites of Nitrophenol Compounds Present in Wastewater, Ind. Eng. Chem. Res.47 (2008) 9558
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[4] B. Koubaissy, G. Joly, P. Magnoux, Adsorptive removal of aromatic compounds in water over dealuminated Faujasite, Ind. Eng. Chem. Res. (2010) accepted manuscript.
水体污染的主要污染物详细分类与介绍 生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。历史上流行的瘟疫，有的就是水媒型传染病。如1848年和1854年英国两次霍乱流行，死亡万余人；1892年德国汉堡霍乱流行，死亡750余人，均是水污染引起的。 受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。常见的混凝、沉淀、过滤、消毒处理能够去除水中99%以上病毒，如出水浊度大于0.5度时，仍会伴随病毒的穿透。病原体污染物可通过多种途径进入水体，一旦条件适合，就会引起人体疾病。 ●耗氧污染物 在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。 ●植物营养物 植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。 富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现 象，可以在短期内出现。 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。每人每天带进污水中的氮约50g。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需
编号：AQ-CS-06644 ( 安全常识) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 常见8类水体污染物的危害 Harm of 8 kinds of common water pollutants
常见8类水体污染物的危害 备注：安全是指没有受到威胁、没有危险、危害、损失。人类的整体与生存环境资源的和谐相处，互相不伤害，不存在危险、危害的隐患, 是免除了不可接受的损害风险的状态，安全是在人类生产过程中，将系统的运行状态对人类的生命、财产、环境可能产生的损害控制在人类能接受水平以下的状态。 环保知识:悬浮固体 固体物会淤塞排水道，窒息水底栖生物，破坏鱼类的产卵地。 悬浮小颗粒物会堵塞鱼类的腮，使之呼吸困难，导致死亡。 颗粒物含量高时会使水中植物因见不到阳光而难以生长或死亡。 悬浮固体物会降低水质,增加净化水的难度和成本。 现代生活垃圾中的难降解固体成分（如塑料包装）进入水体之后,会使水生动物误食后死亡。 有机质和病原体（存在于食物、植物、粪便、动物尸体中的有机成分） 大量消耗水中的溶解氧，危及鱼类的生存。 导致水中缺氧而使需氧微生物死亡。这类微生物能够分解有机质，维持水体的自净功能。它们死亡的后果是：水体发黑，变臭，
毒素积累，伤害人畜。 重金属（汞、铅、镉、镍、硒、砷、铬、铊、铋、钒、金、铂、银等） 对人、畜有直接的生理毒性。 用含有重金属的水来灌溉庄稼，会使作物受到重金属污染，致使农产品有毒性。 沉积到水体底部，通过水生植物或微生物进入食物链，经鱼类等水产品进入人体。 合成化学品（如：苯酚、多氯联苯、二恶英、呋喃等） 这类合成化学品多数是难降解、对水生动物和人有毒性的物质（致癌、干扰内分泌系统、扰乱生殖行为、影响免疫系统等）。它们进入水体会危害水中生物，尤其是引起生物的繁殖行为发生明显变化，进而影响到整个水体的生态系统。 它们的毒性会积累在水生生物体内，通过食物链进入其它生物体，最终进入人体。 它们污染过的水体难以被净化，使人类的饮水安全和健康受到
●病原体污染物 生活污水、畜禽饲养场污水以及制革、洗毛、屠宰业和医院等排出的废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫。水体受到病原体的污染会传播疾病，如血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎等。 受病原体污染后的水体，微生物激增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其他细菌和大肠杆菌共存，所以通常规定用细菌总数和大肠杆菌指数及菌值数为病原体污染的直接指标。病原体污染的特点是：(1)数量大；(2)分布广；(3)存活时间较长；(4)繁殖速度快；(5)易产生抗药性，很难绝灭；(6)传统的二级生化污水处理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。 ●耗氧污染物 在生活污水、食品加工和造纸等工业废水中，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质以悬浮或溶解状态存在于污水中，可通过微生物的生物化学作用而分解。在其分解过程中需要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这种污染物可造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质进一步恶化。水体中有机物成分非常复杂，耗氧有机物浓度常用单位体积水中耗氧物质生化分解过程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。一般用20℃时，五天生化需氧量(BOD5)表示。 ●植物营养物 植物营养物主要指氮、磷等能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。水体中营养物质过量所造成的"富营养化"对于湖泊及流动缓慢的水体所造成的危害已成为水源保护的严重问题。 富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多，先变为沼泽，后变为陆地。这种自然过程非常缓慢，常需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化现象，可以在短期内出现。 植物营养物质的来源广、数量大，有生活污水(有机质、洗涤剂)、农业(化肥、农家肥)、工业废水、垃圾等。生活污水中的磷主要来源于洗涤废水，而施入农田的化肥有50%～80%流入江河、湖海和地下水体中。天然水体中磷和氮(特别是磷)的含量在一定程度上是浮游生物生长的控制因素。当大量氮、磷植物营养物质排入水体后，促使某些生物(如藻类)急剧繁殖生长，生长周期变短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物所分解，不断产生硫化氢等气体，使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物的大量死亡。
有机废气污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同，常用的方法有：冷凝法、吸收法、燃烧法、催化法、吸附法等，国外近年来也研发出一些新的工艺技术：生物法、低温等离子法等，下面对各种治理方案作简要对比介绍。 1、冷凝回收法 此法是直接将废气导入冷凝器冷藏，经过分离的冷凝液可回收有价值的有机物。采用此法要求废气中有高浓度的有机物，一般浓度要达到几万甚至几十万ppm，此法不适用于对低浓度有机废气的处理。 2、吸收法 吸收法包含化学吸收和物理吸收，大部分有机废气适宜采用物理吸收。物理吸收要求吸收剂应与吸收组分有一定的融合性，低挥发性，洗手液饱和后经解析或精馏后重新使用。此法不适用于低浓度的废气，并且所要选择的低挥发性吸收液想要低价并且高效也不是那么的容易，于此同时二度污染问题较难解决，达不到理想的净化效果。 3、直接燃烧法 此法也可称作热氧化法，是利用燃气或燃油等辅助燃料燃烧放出的热量把混合气体加热到一定温度（700~800℃），驻留一定的时间（0.3~0.5秒），再高温分解将可燃的有害物质变为无害物质。 直接燃烧法的特点：工艺简单、适用高浓度废气治理；而对于不能自燃的中低浓度尾气，一般要通过助燃剂或加热，所以消耗大（运行成本比较高，是催化燃烧法的10倍以上）；同时运行技术要求也高，不易操作与掌控。此法在国内基本上未获推广，仅有少数引进国外治理设备的厂家采用此法来处理较高浓度和温度的制罐印铁业废气，但处理过程中也会因为能耗大及运行不稳定，而难以正常运转。 4、催化燃烧法 此法是将废气加热到一定的温度（200~300℃）再利用催化床催化燃烧转化成无害无臭的二氧化碳和水，从而达到净化的目的。此法的特点：起燃温度低，能源消耗低；净化率高，且无二次污染；工艺简单，便于操作，安全性较高；装置体积小，占地面积少；设备的维修与折旧费较低。高温、中高浓度的有机
水污染的主要来源 水是判断一个星球存在生命的可能性的重要依据，由此观之，水对于人类来说，是非常重要的，但是随着世界的发展，水资源越来越缺乏，这是因为水体污染的现象越来越严重了，而我们只有知道水污染的来源，才能治理它，那么水污染的主要来源是什么呢？我认为有以下几点： 一生活污水 人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。是来源于生活的一种水污染。其组成主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150—400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，容易产生恶臭。随着人们生活水平的提高，生活污水的排放现象越来越严重，不过我认为这个利用好了可以对农业作出很大贡献。现在农村里的沼气池就是对生活污水的利用。 二工业废水 工业废水,包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。生产过程中排出的水。在工业生产中，热交换、产品输送、产品清洗、选矿、除渣、生产反应等过程均会产生大量废水。产生工业废水的主要企业有初级金属加工、食品加工、纺织、造纸、开矿、治炼、化学工业等。据调查，我国已有38个国营企业和100多万个乡镇企业，后者设备差，废水排出量也大。其中有很多民营企业根本达不到国家废水排放标准，这样下去，眼前的利益是得到了，而我们的子孙后代却要花大量的人力物力财力来治理前人留下的环境污染。 三农业污水 农业污水是指农作物栽培、牲畜饲养、农产品加工等过程中排出的、影响人体健康和环境质量的污水或液态物质。其来源主要有农田径流、农产品加工污水、饲养场污水。（饲养场污水可作为厩肥，但是工业发达的国家往往弃置不用，造成环境问题。作为厩肥使用，大都采用面施的方法）近年来，化肥、农药等的降解反应，产生的硫化氢、吲哚和粪臭素，使水变得恶臭。生活污水的成分99%为水，固体杂质不到1%，大多为无毒物质，其中无机盐有氰化物、硫酸盐、磷酸盐、铵盐、亚硝酸盐、硝酸盐等；有机物质如纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等，另外还有各种洗涤剂和微量金属。农业污水数量大、影响面广。污水中氮、磷等营养元素进入河流、湖泊、内海等水域，会引起水体的富营养化；农药、病原体和其他有毒物质能污染饮用水源，直接危害人体健康；也就是说，我们撒的过多的农药，最后会进入我们人体中，所以说，最终受害的还是我们人类本身。 当然，水污染的来源不止这三个，我的水平有限，现在水污染治理的形势刻不容缓，既然明确了方向，就要朝这个方向努力啊！
水体污染物主要表现如下： 硫化物、无机酸碱盐（如氯化物、硫酸盐、酸、碱）的无机有害物； 氟化物、氰化物的无机有毒化学物质及汞、砷、铬、铝、镉等重金属元素； 氨基酸、蛋白质、碳水化物、油类、脂类等耗氧有机物； 钾、铵盐、磷、磷酸盐等植物营养源； 苯类、酚类、有机磷农药、有机氯农药、多环芳烃等有毒有机物； 寄生虫、、细菌、病菌等微生物污染； 铯、钚、锶、铀等放射性污染物。 水体污染物的分类 造成水体水质、水中生物群落以及水体底泥质量恶化的各种有害物质（或能量）都可叫做水体污染物。 水体污染物从化学角度可分为无机有害物、无机有毒物、有机有害物、有机有毒物4类。 从环境科学角度则可分为病原体、植物营养物质、需氧化质、石油、放射性物质、有毒化学品、酸碱盐类及热能8类。 无机有害物如砂、土等颗粒状的污染物，它们一般和有机颗粒性污染物混合在一起，统称为悬浮物（SS）或悬浮固体，使水变浑浊。还有酸、碱、无机盐类物质，氮、磷等营养物质。 无机有毒物主要有：非金属无机毒性物质如氰化物（CN）、砷（As），金属毒性物质如汞（Hg）、铬（Cr）、镉（Cd）、铜（Cu）、镍（Ni）等。长期饮用被汞、铬、铅及非金属砷污染的水，会使人发生急、慢性中毒或导致机体癌变，危害严重。 有机有害物如生活及食品工业污水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等。 有机有毒物，多属人工合成的有机物质如农药DDT、六六六等、有机含氯化合物、醛、酮、酚、多氯联苯（PCB）和芳香族氨基化合物、高分子聚合物（塑料、合成橡胶、人造纤维）、染料等。有机物污染物因须通过微生物的生化作用分解和氧化，所以要大量消耗水中的氧气，使水质变黑发臭，影响甚至窒息水中鱼类及其他水生生物。 病原体污染物主要是指病毒，病菌，寄生虫等。危害主要表现为传播疾病：病菌可引起痢疾、伤寒、霍乱等；病毒可引起病毒性肝炎、小儿麻痹等；寄生虫可引起血吸虫病、钩端旋体病等。 含植物营养物质的废水进入天然水体，造成水体富营养化，藻类大量繁殖，耗去水中溶解氧，造成水中鱼类窒息而无法生存、水产资源遭到破坏。水中氮化合物的增加，对人畜健康带来很大危害，亚硝酸根与人体内血红蛋白反应，生成高铁血红蛋白，使血红蛋白丧失输氧能力，使人中毒。硝酸盐和亚硝酸盐等是形成亚硝胺的物质，而亚硝胺是致癌物质，在人体消化系统中可诱发食道癌、胃癌等。 石油污染，指在开发、炼制、储运和使用中，原油或石油制品因泄露、渗透而进入水体。它的危害在于原油或其他油类在水面形成油膜，隔绝氧气与水体的气体交换，在漫长的氧化分解过程中会消耗大量的水中溶解氧，堵塞鱼类等动物的呼吸器官，黏附在水生植物或浮游生物上导致大量水鸟和水生生物的死亡，甚至引发水面火灾等。 热电厂等的冷却水是热污染：热污染是指现代工业生产和生活中排放的废热所造成的环境污染。热污染可以污染大气和水体。火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水，以及石油、化工、造纸等工厂排出的生产性废水中均含有大量废热。这些废热直接排入天然水体，可引起水温上升。水温的上升，会造成水中溶解氧的减少，甚至使溶解氧降
水处理技术:生物或人类活动能产生很多的有机物污染对自然界产生影响，如农药PCB，洗涤剂TDE，医药残留物(pharmaceuticals),或内分泌紊乱化学品(EDC)、消毒副产物(DBP)、藻毒素、等等。虽然其中很多可能在现有的废水处理厂被去除，但排放到或已存在于自然水体的这些污染物仍可能对环境及未来对环境的使用产生负面影响。所以，有必要对这些物质在环境中的自然去除机理程度。此外，对自然机理的理解也能够促进人类对这些机理的有针对性使用，具有仿生学的重要意义。 吸附(adsorption)： 吸附机理发生在有机物与水体内部或底部固体颗粒之间，在达到饱和之后，有机物将随固体颗粒的沉降被水体截留。决定该部分最重要的影响因素是有机物分离系数(Koc) 和水体颗粒的浓度。系数越大，水体可吸附颗粒越多，有机物被吸附的可能越大。在地表水体中，颗粒成分一般不超过10g/L，多数有机物的Koc 在10-3以下，所以有机物在地表水中被吸附的量一般不会超过10%。其影响力可以忽略不计。但在地下水，可吸附土壤超过1000g/L，停留时间超出百倍，故大多数有机物都能被地下含水层截留。 生物降解(biodegradation)： 可分为有氧和无氧两种。前者一般存在于浅层地表水中，而后者多为地下中。由于微生物的无处不在，生物降解几乎发生在任何地方。它对有机物的去除速度受众多因素的影响，包括物理因素(如温度、阳光)、化学因素(如营养物的存在，氧气)，生物因素(如微生物的种类、数目、驯化程度)，等等。对此机理比较抗拒的有机物多为农药(如666)，洗涤剂(TDE)等含氯程度比较高的物质。 气提(volatilization)： 其主要影响因素有自身因素如亨利常数、在水中的扩散系数，也受水文因素(流动速度、搅拌程度)，温度、及空气流动速度等因素的影响。这些因素的数值越大，一般就越容易被气提。所以，气提在自然界中主要存在于快速流动、搅动剧烈的水体中，如山泉、瀑布等。此外，以离子状态存在的有机物(如有机酸)有很强的亲水性能，也不容易被气提。所以有机物的酸碱分离常数pKa 也常常是鉴别有机物是否能被气提的标记。 水解(hydrolysis)：
水体受污染原因： 当污染物进入水体后会引起水质恶化。因进入水体的污染物在一定时间范围内超过水体自净能力而致。人类生产活动造成的水体污染中。工业排放引起的水体污染最严重。如工业废水，它含污染物多，成分复杂，不仅在水中不易净化，而且处理也比较困难。被污染水质经过分析会发现COD、氨氮、磷、亚硝酸盐含量严重超标，水体透明度极低，水中的悬浮物比较多，在水体不流动的死角处会有树叶杂草和油状物出现，水体有刺鼻异味或臭味。由于水量比较大，一般不采用外河道换水的方法，而采用原位修复的办法。 常见的污染物： (1) 病原微生物污染：如伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌等引起传染病的发生或流行； (2) 耗氧污染物：由于氧化分解大量消耗水中溶解氧，甚至转为厌氧分解，水变黑发臭; (3) 酸、碱、盐无机污染物：生活污水、工业污水或农药、化肥等各种酸、碱、盐等无机物进入水体； (4) 植物营养物污染：如锌、磷、氮严重超标使水生植物大量繁殖，水质富营养化； (5) 各种油污染：油田、炼油厂污水排放，饭店潲水排放； (6) 有毒物污染：主要有砷、氟、铅、汞、硝酸盐等； (7) 放射性物质污染：放射性物质。 (8) 热污染：热污染是一种能量污染，它是工矿企业向水体排放高温废水造成的。 污水治理措施： 1、采用人工或物理的方法清理水面的树叶杂草，漂浮物，进行日常性维护； 2、进行水体流动或曝气复氧的设施改造，增加水体的溶解氧含量； 3、采用化学的方法对水体中的悬浮物进行吸附沉降，偶尔用化学杀藻剂进行杀藻；
4、用微生物活菌制剂进行水体调理和改善，主要利用微生物对水体中的有机物进行分解和转化，降低水体中的有机物、COD、氨氮、磷、亚硝酸盐等指标。 5、控制水生植物的种植面积，用以吸收水体中的营养物质，并进行有效管理，及时收割，转移营养成分。 6、适当控制水生动物，保持生物链的连续性和物种的多样性，并能够保持平衡。 现代污水处理技术： 污水处理按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。 一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。 一级处理过程为：通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后——经过格删或者筛率器——之后进入沉砂池——经过砂水分离的污水进入初次沉淀池，以上为一级处理(即物理处理)。沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。 二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD，COD 物质)，去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。 二级处理过程为：从初沉池流出的水进入生物处理设备，有活性污泥法和生物膜法，(其中活性污泥法的反应器有曝气池，氧化沟等，生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法和生物流化床)，从生物处理设备流出的水进入二次沉淀池，二次沉淀池的出水经过消毒排放或者进入三级处理。
常见8类水体污染物的危害环保知识:悬浮固体 固体物会淤塞排水道，窒息水底栖生物，破坏鱼类的产卵地。 悬浮小颗粒物会堵塞鱼类的腮，使之呼吸困难，导致死亡。 颗粒物含量高时会使水中植物因见不到阳光而难以生长或死亡。 悬浮固体物会降低水质,增加净化水的难度和成本。 现代生活垃圾中的难降解固体成分（如塑料包装）进入水体之后,会使水生动物误食后死亡。 有机质和病原体（存在于食物、植物、粪便、动物尸体中的有机成分）
大量消耗水中的溶解氧，危及鱼类的生存。 导致水中缺氧而使需氧微生物死亡。这类微生物能够分解有机质，维持水体的自净功能。它们死亡的后果是：水体发黑，变臭，毒素积累，伤害人畜。 重金属（汞、铅、镉、镍、硒、砷、铬、铊、铋、钒、金、铂、银等） 对人、畜有直接的生理毒性。 用含有重金属的水来灌溉庄稼，会使作物受到重金属污染，致使农产品有毒性。 沉积到水体底部，通过水生植物或微生物进入食物链，经鱼类等水产品进入人体。
合成化学品（如：苯酚、多氯联苯、二恶英、呋喃等） 这类合成化学品多数是难降解、对水生动物和人有毒性的物质（致癌、干扰内分泌系统、扰乱生殖行为、影响免疫系统等）。它们进入水体会危害水中生物，尤其是引起生物的繁殖行为发生明显变化，进而影响到整个水体的生态系统。 它们的毒性会积累在水生生物体内，通过食物链进入其它生物体，最终进入人体。 它们污染过的水体难以被净化，使人类的饮水安全和健康受到威胁。 酸性废水 降低水体的pH值，杀死幼鱼和其它水生动物种群，并使成年鱼类无法繁殖。
酸化的水体使金属和其它有毒物质更易溶解于水中，这会进一步损害水体的生态系统。 酸化作用会杀死一些大型的鱼类。 酸化水体中水生生物的灭绝会使依赖它们为食物的其它物种（比如一些鸟类）的灭绝。 磷酸盐 增加水体中藻类生长所需的重要元素磷，因而引起藻类疯长。 导致水体中细菌大量繁殖。疯长的藻类死亡之后成为水体中细菌的营养，于是细菌迅速增殖。 致使鱼类死亡。大量增殖的细菌会消耗水中的氧气，水体缺氧会引起鱼类死亡。
一、废水中的主要污染物及其危害 了解废水中污染物的种类、性质和浓度，对于废水的收集、处理、处置设施的设计和操作，以及环境质量的技术管理都是重要的；对于该废水危害环境的评价，也是只管重要的。 废水中污染物种类较多。根据废水对环境污染所造成危害的不同，大致可划分为固体污染物、有机污染物、油类污染物、有毒污染物、生物污染物、酸碱污染物、需氧污染物、营养性污染物、感官污染物和热污染等。 二、水质指标 为了表征废水水质，规定了许多水质指标。主要有化学耗氧量、有毒物质、有机物质、悬浮物、细菌总数、pH值、色度、氨氮、磷、生化耗氧量等。一种水质指标可能包括集中污染物的综合指标，而一种污染物也可以造成集中水质指标的表征。如悬浮物可能包括有机污染物、无机污染物、藻类等，而一种有机污染物就可以造成COD、BOD、pH值等几种水质指标的表征。 (一)固体污染物 固体污染物以悬浮物、胶状物和溶解固形物三种形态存在于水中。 1.悬浮物：水中粒径大雨100nm的杂质，一般呈悬浮状态，常造成水质混浊。由无机泥砂类和有机藻类、微生物与菌泥等组成。 2.胶状物：粒径在1~10nm之间，呈胶状。一般是黏土类无机胶体和高分子有机胶体组成。 3.溶解固形物：粒径小于1nm的杂质，主要是一些低分子的化合物，溶解在水中，不影响
水的透明度。 废水水质分析中，把固体污染物分为两类：凡能透过滤膜(孔径0.45μm)的称为溶解性固体(以DS表示)；凡是不能透过的称为悬浮物(以SS表示)；DS与SS的总量称为总固形物(以TS表示)。 固体悬浮物的危害：当水被悬浮物污染，再大量排入自然界水体，将造成水体混浊，颜色改变。会自行沉降的悬浮物沉于水体底部，会危害水底栖生物的繁殖，影响渔业生产；沉积于灌溉的农田，会堵塞土壤空隙，不利于农作物生长；淤积严重，还会堵塞水道。 溶解固形物的危害：当水中溶解固形物的浓度大，造成pH值变化或盐分增加，也将危害水生生物的生长或使水体富营养化，造成藻类疯长，对农业和渔业危害很大。盐分过大，对水质生化处理造成困难。 (二)需氧污染物 废水中凡是能通过生物化学或化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。绝大多数需氧污染物都是有机物质，无机物仅有Fe、Fe2+、S2-、CN-等。因此，一般情况下，需氧污染物专指有机污染物。 由于有机物种类繁杂，难以将各种工业废水中的有机物全面定性与定量，现一般用生化耗氧量(BOD)、化学耗氧量(COD)和总耗氧量(TOD)来表征。 (三)油类污染物 油类污染物主要是“石油类”和“动植物油类”有机化合物。
—3 — 附件： 主要水污染物总量分配指导意见 一、总则 （一）为控制全国主要水污染物（化学需氧量）排放总量，防 治水环境污染，促进经济、社会和环境可持续发展，根据国家有关 环境保护法律法规的规定、《国务院关于“十一五”期间全国主要 污染物排放总量控制计划的批复》和环保总局受国务院委托与各省 级人民政府签订的《“十一五”水污染物总量削减目标责任书》的 要求，制定本指导意见。 （二）本指导意见适用于地方环境保护部门对区域（流域）和 排污单位分配化学需氧量总量指标。 本指导意见所称排污单位，是指直接或间接向环境排放水污染 物的单位，包括企事业单位、城市污水处理设施或其它工业污水集 中处理设施等。 （三）各级环境保护部门依据本指导意见逐级分配给区域（流 域）的化学需氧量排放量，即为核定的区域（流域）总量控制指标； 分配给排污单位的化学需氧量排放量，即为核定的排污许可量。 （四）各级环境保护部门制定的化学需氧量总量分配方案，应 报本级人民政府批准，并报上一级环境保护部门备案。下一级环境 保护部门分配的化学需氧量总量指标之和不得突破上一级下达的区 域总量控制指标，也不得突破国家确定的水污染防治重点流域等专 —4 — 项规划下达的流域总量控制指标。 二、区域（流域）总量指标分配 （五）各级环境保护部门在分配区域（流域）化学需氧量总量 指标时，应综合考虑不同地区的环境质量状况、环境容量、排放基 数、经济发展水平和削减能力以及有关污染防治专项规划的要求， 对重点保护水系、污染严重水体、一般水域等实行区别对待，确保 流域水环境质量的总体改善。 （六）区域（流域）化学需氧量总量指标在水质控制目标容量 测算和出境断面污染物总量削减的基础上进行分配，计算方法如下：（1）以2005 年环境统计数据为基准，核算2005 年区域（流域） 化学需氧量出境量，计算公式如下： Pc=∑PsiKi Pc—省（市、县）控断面化学需氧量出境量； Psi—流域内第i个控制区域的实际排放量； Ki—流域内第i个控制区域的污染物综合传递系数。 污染物综合传递系数Ki按下式计算: Ki=K1i×K2i×K3i×K4i K1i—入河系数（以企业排放口和城市污水处理设施排放口到入 河排污口的距离(L)远近确定：L≤1km，入河系数取1.0；1＜L≤10km，入河系数取0.9；10＜L≤20km，入河系数取0.8；20＜L≤40km，入 河系数取0.7；L＞40km，入河系数取0.6）；
污染物在水体中的运动特征 污染物进入水体之后，随着水的迁移运动、污染物的分散运动以及污染物质的衰减转化运动，使污染物在水体中得到稀释和扩散，从而降低了污染物在水体中的浓度，它起着一种重要的“自净作用”。根据自然界水体运动的不同特点，可形成不同形式的扩散类型，如河流、河口、湖泊以及海湾中的污染物扩散类型。这里重点介绍河流中污染物扩散。 一、推流迁移 推流迁移是指污染物在水流作用下产生的迁移作用。推流作用只改变水流中污染物的位置，并不能降低污染物的浓度。 在推流的作用下污染物的迁移通量可按下式计算： f x =u x c ，f y =u y c ，f z =u z c （3-1） 式中：f x 、f y 、f z ——x 、y 、z 方向上的污染物推流迁移通量；u x 、u y 、u z ——在x 、y 、z 方向上的水流速度分量；c ——污染物河流水体中的浓度。 二、分散作用 污染物在河流水体中的分散作用包含三个方面内容：分子扩散、湍流扩散和弥散。 在确定污染物的分散作用时，假定污染物质点的动力学特性与水的质点一致。这一假设对于多数溶解污染物或呈胶体状污染物质是可以满足的。 分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散现象。分子扩散过程服从费克（Fick ）第一定律，即分子扩散的质量通量与扩散物质的浓度梯度成正比，即 E M ——分子扩散系数； c ——分子扩散所传递物质的浓度。
分子扩散是各向同性的，上式中的负号表示质点的迁移指向负梯度方向。 湍流扩散是在河流水体的流湍流场中质点的各种状态（流速、压力、浓度等）的瞬时值相对于其平均值的随机脉动而导致的分散现象。当水流体的质点的紊流瞬时脉动速度为稳定的随机变量时，湍流扩散规律可以用费克第一定律表达，即 E x、E y、E z——x、y、z 方向的湍流扩散系数； 由于湍流的特点，湍流扩散系数是各向异性的。湍流扩散作用是由于计算中采用时间平均值描述湍流的各种状态导致的，如果直接用瞬时值计算，就不会出现湍流扩散项。 弥散作用是由于横断面上实际的流速分布不均匀引起的，在用断面平均流速描述实际的运动时，就必须考虑一个附加的，由流速不均匀引起的作用——弥散。弥散作用可以定义为：由空间各点湍流流速（或其他状态）的时平均值与流速时平均值的空间平均值的系统差别所产生的分散现象。弥散作用所导致的质量通量也可以按费克第一定律来描述： D x、D y、D z——x、y、z方向上的弥散系数； 由于在实际计算中一般都采用湍流时平均值，因此必然要引入湍流扩散系数。分子扩散系数的数值在河流中为10-5-10-4m2／s；而湍流扩散系数要大得多。在河流中的量级为10-2-100m2／s。弥散作用只有在取湍流时平均值的空间平均值时才发生，因此弥散作用大多发生在河流中。一般河流中弥散作用的量值为101-104m2／s。 三、污染物的衰减和转化 进入水环境中的污染物可以分为两大类：保守物质和非保守物质。 保守物质进入水环境以后，随着水流的运动而不断变换所处的空间位置，还由于分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但它不会因此而改变总量。重金属，很多高分子有机化合物都属保守物质。对于那些对生态系统有害，或
持久性有机污染物在水体中的环境化学行为一、持久性有机污染物概述 持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）指人类合成的能持久存在环境中，能够通过生物食物链网累积，并对人类健康产生有害影响的化学物质。持久性有机物具有环境持久性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性的特点[1]。化学品协会国际理事会（ICCA）推荐：①持久性基准：水体中半衰期>180 d，土壤和底泥中半衰期>360 d；②生物蓄积性基准：生物富集系数（BCF）>5000； ③长距离越境迁移基准：大气中半衰期>2 d（蒸气压在0.01~1 kPa）；④偏远极地地区是否存在标准：水中质量浓度>10 ng/L[2]。 2001年5月23日，在瑞典首都签署的《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》（简称《公约》），分别是艾氏剂、氯丹、狄氏剂、滴滴涕、异狄氏剂、七氯、灭蚁灵、毒杀芬、六氯苯、多氯联苯、二噁英、多氯二苯并呋喃，标志着人类全面展开削减和淘汰POPs的国际合作[3]。2009年5月举行的斯德哥尔摩公约缔约方大会第四届会议决定：全氟辛基磺酸及其盐类、全氟辛基磺酰氟、商用五溴联苯醚、商用八溴联苯醚、开蓬、林丹、五氯苯、六六六、六溴联苯/醚等9类化学物质新增列入公约，标志着这些化合物也将在全球范围内被缔约方禁止生产和使用[4]。 POPs具有持久性、远距离传输性、生物蓄积性。在环境中对于正常的生物降解、光解和化学分解作用有较强抵抗能力，因此它们一旦排到环境中，可以在大气、水体、土壤和底泥等环境中长久存在，它们易于进入生物体的脂肪组织，并且积累的浓度会随着食物链的延长而升高，即生物放大作用[5]。 二、水体中的持久性有机污染物 （一）水体中持久性有机污染物的来源 水体中的持久性有机污染物的天然源较少，往往由人类活动产生，包括农药
4、主要的水污染指标有哪些 1、要紧的水污染指标有哪些 生化需氧量，化学需氧量，总需氧量，总有机碳，悬浮物，有毒物质，PH值，大肠菌群数。 2、废水处理方法分为哪几类 物理处理法，化学处理法，物理化学法和生物处理法。 3、土壤中的要紧污染源有哪些 工业污染源，农业污染源，生物污染源。 4、如何样进行噪声污染综合防治 操纵噪声源，操纵传声途径，接收者的防护。 5、大气污染有哪些类型 还原型，氧化型，石油型，混合型，专门型。 6、什么是生活污水 生活废水是指都市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿，洗衣、洗澡水以及厨房、商业、医院和游乐场所的排水等。 7、废水处理方法分为哪几类 物理处理法，化学处理法，物理化学法和生物处理法。 8、按辐射特性及传播距离可将噪声分为哪几类 点噪声源，线噪声源，面噪声源。 9、如何减少室内空气污染 通风换气；合理采光；合理利用室内面积；湿式除尘；改变不良生活适应。 10、什么是紫外线指数 阳光中有大量的紫外线，紫外线对人们的生活和生物的生长有专门大阻碍。 11、什么是绿色食品 绿色食品是无污染、无公害、安全营养型食品的通称。 12、什么是环境容量
环境容量是指环境单元所承诺容纳污染物的最大数量，也指在人类生存和自然环境或环境组成要素对污染物质的最大承担量或负荷量。 13、什么是无废技术 无废技术是为满足人们的需要而合理地利用自然资源和能源，并爱护环境的技术与措施。 14、什么是排污收费制度 排污收费制度是关于向环境排放污染物的排污者，按所排放污染物的种类、数量、浓度，按照国家的有关规定收取一定的费用。 15、固体废物污染防治原则的要紧内容是什么 固体废物污染防治指的是减量化、资源化和无害化，简称“三化原则”。 16、水体中的污染物质要紧有哪些类型 水体中的污染物质类型要紧有三种：悬浮固体物、胶体物质、可溶解物质。 17、什么是环境监测 它是对环境研究区域内间断或连续地测量环境中污染物浓度、研究其变化和对环境阻碍的工作，也是一项具有重要社会意义的活动。 18、一次污染物是指什么 一次污染物又称“原生污染物”，是由污染源直截了当排放进入环境的，其物理和化学性状未发生变化的污染物质。 19、二次污染物是指什么 二次污染物也称“次生污染物”是一次污染物在物理、化学因素或生物作用下发生变化，或与环境中的其他物质发生反应，所形成的物化特点与一次污染物不能的新污染物。 20、“三同时”制度要紧内容是什么 “三同时”制度是我国创立的预防和操纵新污染的环境治理制度，核心内容是一切新、改、扩建的建设项目、技术改造工程项目和自然开发项目中，防治污染和爱护环境的设施，必须与主体工程同地设计、同时施工、同时投产。
污染物浓度分布模型 水质模型是一个用于描述物质在水中混合、迁移等变化过程的数学方程，即描述水体中污染物与时间、空间的定量关系。水质模型按照水域类型、水质组分、水力学以及排放条件等不同因素划分具有不同的分类。当污染物排放入水体中后，会经历一个混合的过程，直至完全混合均匀，如图1所示。 图1 污染物排放入水体中混合示意图 在环境介质中处于稳定流动状态和污染源稳定排放的条件下，环境中的污染物分布状况也是稳定的。这时，污染物在某一空间位置的浓度不随时间变化，这种不随时间变化的状态称为稳态。基于水质运移、扩散、物质降解等基础理论，产生了众多稳态环境下的水质模型。下面将介绍四种主要的水质模型以及各自的适用范围： 1.完全混合模型 完全混合模型适合无支流和其他排污口进入的河流，下游某点废水和和河水中的持久性污染物在整个断面上达到了均匀混合。在最早出现的水质完全混合断面有： h h P P E P C Q C Q C Q Q +=+ 式中：Q h -河水流量，m 3/s ； C h -河水背景段的污染物浓度，mg/L C P -废水中污染物的浓度， mg/L
Q P -废水的流量，m 3/s C-完全混合的水质浓度，mg/L 2.零维模型 零维是一种理想状态，把所研究的水体如一条河流或一个水库看成一个完整的体系，当污染物进入这个体系后，立即均匀的分散到这个体系中，污染物的浓度不会随时间的变化而变化。 对于较浅、较窄的河流，如果不考虑污染物的降解时，当满足下列两个条件之一时的环境问题可化为零维模型：(1)河水流量与污水流量之比大于20；(2)不需要考虑污水进入水体的混合距离。此时，有： 00=x 1kt 1k()86400u C C C =++ 式中：C-流出河段的污染物浓度，mg/L C 0-完全混合模型计算出的浓度值，mg/L x-河段长度，m k-污染物的衰减速率常数 1/d u-河水的流速，m/s t-两个断面之间的流动时间 3.一维模型 一维模型适用的假设条件是横向和垂直方向混合相当快，认为断面中的污染物的浓度是均匀的，或者是根据水质管理的精确度要求不考虑混合过程而假设在排污口断面瞬时完成充分混合。一维模型适用于符合一维动力学降解规律的一般污染物，如氰、酚、有机毒物、重金属、BOD 、COD 等单项指标的污染物。其中估算混合过程长度十分重要，如果河段长度大于下列计算结果时，可以用一维模型进行模拟： L =式中，L-混合过程的长度 B-河流宽度 A-排放口距岸边的距离 u-河流断面平均流速 H-平均水深
废气中有机污染物的危害及治理措施 大气环境问题日益严峻，废气排放治理也越来越得到政府、社会各界的关注。有机废气作为工业废气的主要组成部分，对大气环境和人体影响较大，同时因其来源及成分复杂，处理难度及其所采取的处理方法也各不相同。 关键词：废气；有机污染物；危害及措施 1 废气中有机污染物危害性的特点 1.1 生物累积性 对大气中持久存在的有机污染物，没有及时的进行处理，经过日积月累的作用，会出现生物累积的特点。这些污染物，在被动植物吸收之后，会存在于动植物的体内，并且会持续积累。 1.2 持久性 大气中的许多有机污染物都会在空气中长时间的存在，难以消释。这些污染物只要长期存在，就会不停的对自然环境和人类健康产生持续不断的影响。 1.3 有毒性 废气中的许多有机污染物都是具有毒性的，包括急性毒性和慢性毒性。其中部分有机污染物还有剧毒，如多环芳烃PAHs、有机氯农药OCPs、多溴联苯醚PCBs、二噁英等，以及一些有机金属化合物（有机汞、有机锡等）等。这些有毒污染物会对自然环境和人体都产生不同程度的危害和影响，严重影响着自然环境、社会、经济和人类的可持续发展。 2 废气中有机污染物的危害 2.1 大部分的VOCs具有毒性和异味，对人的眼睛及呼吸系统具有刺激作用，累积吸收VOCs还会破坏人的神经系统，导致人体麻痹.中毒甚至死亡。许多VOCs 已被确认是致癌物，如甲醛、多环芳烃、芳香胺类等； 2.2 VOCs多半具有光化学反应性。在阳光照射下，VOCs可与大气中的碳氢化合物、NOx反应形成光化学烟雾，主要成分为臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）醛类、酮类等，造成二次污染，危害人体健康和植物生长； 2.3 部分卤代经类的V0Cs，如氣氟烃（CFCs）可进人中高空气层，在紫外线的照射下，大量消耗臭氧，破坏良氧层，削弱其对紫外线的吸收和屏蔽作用。 3 废气中有机污染物常用治理措施 3.1 活性炭吸附法 吸附是指液体或气体附着集中于固体表面的作用，一般的活性碳都能发生这种作用。根据选取的吸附材料以及吸附机理的不同，吸附法又可分成化学吸附和物理吸附。化学吸附利用的是疏水键去除有机污染物的，例如用酚醛树脂吸附剂去除邻苯二甲酸二甲酯类物质。但是化学吸附剂，更多的是运用在去除水相污染物当中，用来去除有机废气的情况比较少见，究其原因是吸附剂与气体接触时间不够长，无法进行有效的反应，导致吸附效果达不到预期。这就使得人们在实际生产中选择物理吸附材料处理有机废气，比如活性炭、沸石等。 3.2 吸收法 吸收法一般情况是指的是液体吸收法，其基本的原理是废气和吸收剂接触很充分，吸收剂对于有害物质进行吸收，再经过接吸收过程，从吸收剂中除去废气并提取吸收剂，这样就使得吸收剂能够被循环利用。目前废气处理设备中喷淋装置是使用吸收的原理進行制作的。物理吸收剂是利用的物质具备相似相容的物质
中国科学B辑:化学 2008年 第38卷 第6期: 530~537 https://www.doczj.com/doc/ea16907928.html, https://www.doczj.com/doc/ea16907928.html, 《中国科学》杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 生物碳质吸附剂对水中有机污染物的吸附作用及机理 陈宝梁*, 周丹丹, 朱利中, 沈学优 浙江大学环境科学系, 杭州 310028 *联系人, Email: blchen@https://www.doczj.com/doc/ea16907928.html, 收稿日期: 2007-09-06; 接受日期: 2007-10-25 国家自然科学基金(批准号: 20577041)和教育部“新世纪优秀人才支持计划”(批准号: NCET-05-0525)资助项目 摘要以松针为生物质代表, 通过控制不同炭化温度(100~700℃), 制备了一系列生物碳质吸附剂, 表征了其结构和表面特征; 以4-硝基甲苯为目标, 探讨吸附剂在水中对有机污染物的吸附性能、机理及与其结构特征之间的定量关系, 为制备经济高效吸附剂和预测其吸附性能与机制提供理论依据. 结果表明, 生物碳质吸附剂的芳香性随炭化温度的升高而急剧增加、极性指数((N+O)/C)则急剧降低, 逐渐从“软碳质”过渡到“硬碳质”, 同时其比表面积则迅速增大. 生物碳质吸附剂对水中4-硝基甲苯具有强的吸附能力, 等温吸附曲线符合Freundlich方程, N指数和lg K f与其芳香性呈良好的线性关系. 定量描述了分配作用与表面吸附对生物碳质总的吸附作用的贡献. 表面吸附的贡献量随炭化温度升高而迅速增大, 表面饱和吸附量与吸附剂的比表面积呈良好的线性正关系; 硬碳质吸附剂的最大表面吸附量(Q max,SA)与理论计算值(2.45 μmol/m2)相当, 而软碳质吸附剂的Q max,SA值则高于理论值. 生物碳质的分配作用(K om)取决于分配介质与有机污染物的“匹配性”和“有效性”, K om值随(N+O)/C 降低呈现先升高后降低的趋势. 关键词 生物碳质吸附剂有机污染物 分配作用 表面吸附作用废水处理 我国水体有机微污染(如PAHs, PCBs, 芳香硝基化合物)日趋严重, 其中痕量的有机污染物常具高生物积累性、“三致”效应, 而且当前的水处理技术难以有效去除此类有机污染物, 对饮用水安全和人群健康构成严重威胁[1,2]. 寻找经济高效、适合于饮用水处理的新型吸附剂已成为了环境科学与工程领域关注的焦点之一[3], 其中涉及活性炭、有机黏土[4,5]、三油酸甘油酯-活性炭复合吸附剂[6]等, 但对环境友好的生物碳质吸附剂的研究几乎为空白. 有机污染物的吸附作用是非常典型的环境化学行为, 决定其在土壤和水环境中的迁移转化、归趋、生物生态效应及修复/缓解途径和机制, 因此, 研究其吸附机理一直是环境科学和土壤化学的热点方向之一[7~9]. 最近研究表明, 环境中普遍存在生物碳质如木炭、焦炭、烟炱等[10,11], 且具有超强的吸附性能[12,13], 但有关其吸附机理, 特别是与生物碳质的结构之间的定量关系尚待深入[14]. 同时, 对吸附机理及其与吸附剂结构之间定量关系的深入开展, 必将为设计和制备新型高效吸附剂提供理论依据和技术指导. 森林火灾常以针叶树木为代价, 松针作为森林中典型落叶之一, 其干燥后极易燃烧, 产生的生物碳质则大量积累于土壤中, 成为土壤炭黑的重要来源[14,15]. 4-硝基甲苯主要用于生产染料、农药、塑料、合成纤维及助剂, 是有机废水中非常典型的污染物