有機物的去除方法-改

鍋爐補給水中有機物的去除方法匯報人：左羨第組員：王玉嬌，曹頡12345有機物的危害混凝處理法吸附處理法膜分離法光催化處理法

目錄由于汽輪機中葉片和葉輪大多是中碳鋼和中碳合金鋼，有機物分解后使得蒸汽中攜帶微量的揮發(fā)性酸，引發(fā)了合金鋼的應(yīng)力腐蝕損壞，減短了汽輪機壽命，造成巨大經(jīng)濟損失。

1.有機物的危害陜西某電廠低壓缸末級葉片腐蝕廣東某電廠汽輪機葉片酸性腐蝕

?主要去除方法:混凝處理1吸附處理法2膜分離法3光催化處理4混凝處理法

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混凝的主要對象是水中的細小懸浮顆粒和膠體微粒，這些顆粒用自然沉降法很難從水中分離出去。

混凝是通過向廢水中投加混凝劑，破壞膠體的穩(wěn)定性，使細小懸浮顆粒和膠體微粒聚集成較粗大的顆粒而沉降與水分離，使廢水得到凈化。

1.1混凝的工藝過程補給水混合反應(yīng)沉降澄清出水污泥混凝劑混合目的是使混凝劑盡快與水混合，需要短時間高強度攪拌反應(yīng)階段的目的是使藥劑與水中的細小顆?；蚰z體物質(zhì)作用生成盡可能大的絮體，為沉降分離創(chuàng)造條件，需要低強度長時間攪拌。澄清的目的是使所生成的絮體與水分離，完成凈化過程1.2混凝劑和助凝劑1.2.1概念凝聚、絮凝和混凝這三個詞常引起混淆。凝聚：是指膠體被壓縮雙電層而脫穩(wěn)的過程；絮凝：指膠體由于高分子聚合物的吸附架橋作用聚結(jié)成大粒絮體的過程；混凝：包括凝聚與絮凝兩種過程。

凝聚是瞬時的，所需的時間是將化學(xué)藥劑擴散到全部水中的時間絮凝則與凝聚作用不同，它需要一定的時間讓絮體長大，但在一般情況下兩者難以截然分開?；炷齽阂话惆涯芷鹉叟c絮凝作用的藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。助凝劑：當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某類輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。

混凝劑1.三氯化鐵無水物、結(jié)晶水物和液體，其中常用的是FeCl3·6H2O，極易溶于水。優(yōu)點：形成的礬花沉降性好，處理低溫水或低濁度水效果比鋁鹽好，適宜的pH值范圍較寬；缺點：處理后的水的色度比鋁鹽的高，腐蝕性大。

2.聚合氯化鋁

聚合氯化鋁是一種高分子混凝劑，簡稱PAC；其化學(xué)式可寫為[Al2(OH)nCl6-n]m，式中n可取1到5中間的任何整數(shù)，m為10的整數(shù)。聚合氯化鋁的一項重要指標是堿化度，是指OH與1/3Al的濃度的百分比。一般可用B表示，隨著B值的提高，混凝能力提高。一般將B值控制在50%到80%之間混凝效果最好。(a)應(yīng)用范圍廣，對各種廢水都可以獲得較好的混凝效果。(b)易快速形成大的礬花，沉降性能好，投藥量一般比硫酸鋁低，過量投加時也不會象硫酸鋁那樣造成水渾濁。(c)適宜的pH值范圍較寬(在5～9間)，且處理后水的pH值和堿度下降較小。(d)水溫低時，仍可保持穩(wěn)定的混凝效果。(e)其堿化度比其它鋁鹽、鐵鹽高。

助凝劑（1）pH調(diào)整劑

常用的pH調(diào)整劑包括石灰、硫酸、氫氧化鈉、碳酸鈉等。（2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑

如活性硅酸、粘土等。（3）氧化劑

可投加氯氣、次氯酸鈉、臭氧等氧化劑來破壞有機物，以提高混凝效果。

1.3強化混凝技術(shù)

強化混凝最先是由美國環(huán)境署提出的，最初是為了控制消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生而提出的此概念。

強化混凝是在常規(guī)混凝的基礎(chǔ)上，基于新型混凝劑的開發(fā)而發(fā)展起來的一種水處理工藝，通過提高混凝劑的投加量或優(yōu)選混凝劑或優(yōu)化運行參數(shù)來提高污染物去除率的過程。是對常規(guī)混凝中藥劑、混合、凝聚和絮凝任一環(huán)節(jié)或多環(huán)節(jié)的強化和優(yōu)化，從而進一步提高對水中污染物，包括低分子溶解性污染物的凈化效果。

強化混凝去除有機物的效果受很多因素的影響，主要包括：混凝劑的種類和性質(zhì)、混凝劑投加量、投加助凝劑、pH值及進行氧化預(yù)處理等。（1）水溫：水溫對混凝效果有明顯的影響。影響布朗運動，以及混凝劑水解和聚合反應(yīng)速度。（2）pH：對混凝的影響程度，視混凝劑的品種而異。（3）水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度。（4）水力條件。加入混凝劑后，需要劇烈的攪拌。

強化混凝是對傳統(tǒng)混凝工藝的改進與提高，可提高溶解態(tài)有機物的去除效率。但其仍不能滿足超臨界機組補給水水質(zhì)要求。1.4影響混凝的因素

1.5混凝方法的優(yōu)缺點優(yōu)點缺點1.設(shè)備簡單，維護操作易于掌握2.處理效果好，間歇或連續(xù)運行均可以1.由于不斷向水中加藥，經(jīng)常性運行費用較高2.沉渣量大，且脫水較困難。吸附處理法

2活性炭為代表的吸附處理工藝是目前去除水中有機物的首選技術(shù)，因為其原料來源豐富，比表面積大，活性炭對水中的有機物的去除率一般在20%-70%之間。與水中有機物的種類、形態(tài)、分子尺寸有關(guān)。

2.1去除方法活性炭吸附法：利用其多孔性固體表面使之得到凈化。研究表明，活性炭對分子量500-1000范圍內(nèi)的有機物具有較強的吸附能力?；钚蕴孔鳛榇呋瘎┗蜉d體：作為催化劑主要與各種氧化劑聯(lián)用。將活性炭作為催化劑載體，在其表面擔載各種金屬等催化劑可有效提高活性炭在水處理中的催化性能。活性炭電解法：利用活性炭的導(dǎo)電性，將其作為電極，先利用活性炭進行吸附，再通過電解作用進行氧化降解，去除有機物，其處理過程是自由基反應(yīng)與絮凝反應(yīng)相結(jié)合的過程生物活性炭法：利用活性炭作為生物載體處理水的方法。2.2吸附原理物理吸附分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附。吸附強度主要與活性炭的物理性質(zhì)有關(guān)。

化學(xué)吸附分子之間的作用力是化學(xué)鍵時稱為化學(xué)吸附。吸附強度主要與吸附物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。其過程不可逆。離子交換吸附吸附質(zhì)的離子依靠靜電吸引力吸附到吸附劑表面的帶電質(zhì)點上，與此同時吸附劑也放出一個等電荷量的離子。Page

18吸附劑性質(zhì)水的pH值接觸時間吸附質(zhì)性質(zhì)共存物質(zhì)影響吸附劑的因素酸性溶液中比在堿性溶液中有較高的吸附率其表面積越大，吸附能力就越強取決于其溶解度、表面自由能、極性、吸附質(zhì)分子的大小和不飽和度、附質(zhì)的濃度等溫度對活性炭的吸附影響較小。使吸附接近平衡，充分利用吸附能力

溫度活性炭對多種吸附質(zhì)的吸附能力比只含某種吸附質(zhì)時的吸附能力差

2.3

活性炭吸附問題活性炭吸附處理在工業(yè)上應(yīng)用的最大問題是活性炭的再生問題，至今仍然沒有滿意的再生方法，即使再生方法較好的電再生也只能達到60%-70%的再生率，從而使活性炭吸附處理的經(jīng)濟性變差。

膜分離法3分類微濾（MF）：截留0.1~1微米之間的顆粒；超濾（UF）：截留0.002~0.1微米之間的顆粒和雜質(zhì)；納濾（NF）：截留物質(zhì)的大小約為1納米；反滲透（RO）：阻擋所有溶解性鹽及分子量大于100的有機物；

微濾超濾納濾懸浮顆粒大分子有機物糖類等小分子有機物

二價鹽或多價鹽單價鹽水幾種主要膜技術(shù)的分離特性反滲透3.1超濾

超濾是一種流體切向流動和壓力驅(qū)動的過濾過程，并按分子量大小來分離顆粒。超濾膜的孔徑大約在0.002-0.1微米范圍內(nèi)。溶解物質(zhì)和比膜孔徑小的物質(zhì)能作為透過液透過濾膜，不能透過濾膜的物質(zhì)被濃縮于排放液中。因此產(chǎn)水中含有水、溶解固體及小分子量物質(zhì)，而懸浮顆粒、高分子量有機物、細菌、病毒將被過濾去除。

3.1.1超濾運行方式（1）

死端過濾模式：所有進水都加壓通過濾膜，濃縮液只在反洗時被去除。死端過濾模式示意圖如下：

死端過濾也稱為直流過濾、全量過濾，與常規(guī)的濾布過濾相似，被處理物料進入模組件，等量透過液流出模組件，截流物留在模組件內(nèi)。為了保證膜性能的可恢復(fù)性，必須及時從模組件內(nèi)卸載截留物，因此需要定時反沖洗（過濾的反過程）等措施來去除膜面沉積物、恢復(fù)膜通量。模組件污染后不能拆開清洗，通常使用在線清洗方式。這種模式主要用于高質(zhì)量和混濁度較低的水，全量過濾方式可以實現(xiàn)水回收率的最大化，達到95－98％，但一般限于原水的懸浮固體含量較低的情況（濁度<10NTU）。（2）錯流過濾模式：部分濃縮液連續(xù)排放。在錯流過濾模式中，濃縮液以較高的流速流過濾膜，在膜絲中振蕩，這樣可以防止沉淀和沉積層的形成。錯流過濾模式示意圖如下：

被處理料液以一定的速度流過膜面，透過液以垂直方向透過膜，同時大部分截留物被濃縮液夾帶出模組件。錯流過濾模式減小了膜面濃度極化層的厚度，可以有效降低膜污染。錯流操作模式的典型水回收率為90－95％。

（1）滲透

我們知道滲透是指稀溶液中的溶劑（水分子）自發(fā)地透過半透膜（反滲透膜或納濾膜）進入濃溶液（濃水）側(cè)的溶劑（水分子）流動現(xiàn)象。（2）反滲透原理

即在進水（濃溶液）側(cè)施加操作壓力以克服自然滲透壓，當高于自然滲透壓的操作壓力施加于濃溶液側(cè)時，水分子自然滲透的流動方向就會逆轉(zhuǎn)，進水(濃溶液)中的水分子部分通過膜成為稀溶液側(cè)的凈化產(chǎn)水.

3.2反滲透

3.2.1反滲透膜的性能要求機械強度高，抗拉抗壓1.產(chǎn)品水流量大，脫鹽率高2.機械強度高，抗拉抗壓3.耐高溫、耐酸堿、耐氧化、耐微生物污染4.結(jié)構(gòu)均勻，能適合各種結(jié)構(gòu)的需要5.使用壽命長，運行穩(wěn)定。6.制膜過程簡單，成本低，原材料充足。光催化處理法

4光催化氧化法是通過氧化劑在光的激發(fā)和某些具有能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化劑的催化作用下產(chǎn)生的·OH氧化分解有機物光催化技術(shù)是一種新興的綠色水處理技術(shù),具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、操作簡便、能礦化絕大多數(shù)有機物和消除重金屬污染、可減少二次污染及可用太陽光作為反應(yīng)光源等突出優(yōu)點。傳統(tǒng)的廢水處理方法需要消耗大量的化學(xué)藥品和電能，成本高，工藝復(fù)雜，而且還會造成二次污染。

相比之下，采用可見光催化劑處理廢水，效果顯著，催化劑可重復(fù)使用，而且無毒，無二次污染，在未來廢水處理領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)勢。在眾多的可見光催化劑中，TiO2因其化學(xué)穩(wěn)定性好、無毒、催化活性高、氧化能力強、廉價成本低、耐光腐蝕等優(yōu)勢受到廣泛的關(guān)注，一直處于光催化研究的核心地位，成為最常用也最具潛力的一種光催化劑。以半導(dǎo)體材料作為催化劑降解污染物具有速度快、無選擇性、深度氧化完全、能充分利用廉價太陽光和空氣中的氧分子等優(yōu)點，且其操作條件容易控制，近年來越來越受到人們的廣泛關(guān)注，已成為一種具有廣闊應(yīng)用前景的水處理技術(shù)。光催化氧化4.1光催化技術(shù)的發(fā)展概況1972年，F(xiàn)ujishima在n－型半導(dǎo)體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光催化分解作用，從而開辟了半導(dǎo)體光催化這一新的領(lǐng)域。1977年，YokotaT等發(fā)現(xiàn)在光照條件下,TiO2對丙烯環(huán)氧化具有光催化活性，從而拓寬了光催化的應(yīng)用范圍，為有機物氧化反應(yīng)提供了一條新的思路。近十年來，光催化技術(shù)在環(huán)保、衛(wèi)生保健、有機合成等方面的應(yīng)用研究發(fā)展迅速，半導(dǎo)體光催化成為國際上最活躍的研究領(lǐng)域之一。

4.2光催化劑TiO2的性質(zhì)TiO2