離子交換分離法研究現狀

A. 食品廢水處理工藝

食品廢水包括酒精、啤酒、味精、澱粉、乳糖、檸檬酸、蔬菜加工及各種軟飲料加工過程中排出的廢水，如果不對廢水進行及時的處理則會對環境造成極大的污染。

食品廢水中主要污染物有(1)漂浮在廢水中固體物質，如菜葉、果皮、碎肉、禽羽等；(2)懸浮在廢水中的物質有油脂、蛋白質、澱粉、膠體物質等；(3)溶解在廢水中的酸、鹼、鹽、糖類等：(4)原料夾帶的泥砂及其他有機物等；(5)致病菌毒等。食品工業廢水的特點是有機物質和懸浮物含量高，易腐敗，一般無大的毒性。其危害主要是使水體富營養化，以致引起水生動物和魚類死亡，促使水底沉積的有機物產生臭味，惡化水質，污染環境。

食品工業具有規模大、污水排放量多等特點，而且污水中常含有大量糖類、蛋白質、微生物菌體和 N、P 的化合物。因此，食品廢水的水力負荷和有機負荷都較高，對環境的污染非常強烈，尤其會造成水體的富營養化，破壞水體的自凈能力。

二、國內外研究現狀
目前，食品廢水處理工藝主要有生物化學法、物理化學法，具體如下：

1. 化學處理法

化學處理法是指應用化學原理和化學作用將廢水中的污染物成分轉化為無害物質，使廢水得到凈化。污染物在經過化學處理過程後改變了化學本性，處理過程中總是伴隨著化學變化。用於食品工業廢水的化學處理法有中和、混凝、電解、氧化還原、離子交換、膜分離法等。

食品廢水處理工藝（1）氧化還原

化學氧化還原是轉化廢水中污染物的有效方法。廢水中呈溶解狀態的無機物和有機物，通過化學反應被氧化或還原為微毒或無毒的物質，或者轉化成容易與水分離的形態，從而達到處理的目的。

食品廢水處理工藝（2）混凝法

食品工業廢水處理中所用的化學處理工藝主要是混凝法。混凝法不能單獨使用，必須與物理處理工藝的沉澱、澄清法或氣浮法結合使用，構成混凝沉澱或混凝氣浮，混凝沉澱可作為生物處理的預處理，也可作為生物處理後的深度處理。

混凝沉澱法是水處理的一個重要方法。對於一些膠體顆粒較小、或是一些膠體溶液，難以或不能發生沉降的廢水加入化學混凝劑，使其形成易沉降的大顆粒而去除。廢水中呈膠體狀態的蛋白質和多糖類物質，經加葯混凝沉澱即有較好的去除效果。

常用的葯劑有：石灰、硫酸亞鐵、三氯化鐵和硫酸鋁等。石灰一般不單獨使用，常與其他葯劑配合使用，最佳投葯量和pH值宜通過試驗確定。

食品廢水處理工藝（3）離子交換

離子交換主要是利用離子交換劑對水中存在的有害離子（包括有機的及無機的）進行交換去除的方法。

2. 生物處理法

生物化學處理法是有機廢水處理系統中最重要的過程之一。在食品工業的廢水處理中，生物處理工藝可分為好氧工藝、厭氧工藝、穩定塘、土地處理以及由上述工藝的結合而形成的各種各樣的組合工藝。食品廢水是有機廢水，生物法是主要的二級處理工藝，目的在於降解COD、BOD5。

好氧生物處理工藝根據所利用的微生物的生長形式分為活性污泥工藝和膜法工藝。前者包括傳統活性污泥法、階段曝氣法、生物吸附法、完全混合法、延時曝氣法、氧化溝、間歇活性污泥法（SBR）等。後者包括生物濾池、塔式生物濾池、生物轉盤、活性生物濾池、生物接觸氧化法、好氧流化床等。一般好氧處理對低濃度廢水效果較好。

厭氧生物處理工藝適用於食品工業廢水，主要原因是廢水中含易生物降解的高濃度有機物，且無毒性。此外，厭氧處理動力消耗低，產生的沼氣可作為能源，生成的剩餘污泥量少，厭氧處理系統全部密閉，利於改善環境衛生，可以季節性或間歇性運轉，污泥可長期儲存。

3. 物理處理法

物理處理法是指應用物理作用改變廢水成分的處理方法。用於食品工業廢水處理的物理處理法有篩濾、撇除、調節、沉澱、氣浮、離心分離、過濾、微濾等。前五種工藝多用於預處理或一級處理，後三種主要用於深度處理。

食品廢水處理工藝（1）撇除

某些食品工業廢水中含有大量的油脂，這些油脂必須在進入生物處理工藝前予以除去，否則會造成管道、水泵和一些設備的堵塞，還會對生物處理工藝造成一定的影響。此外，油脂除去並回收又有較大的經濟價值。
廢水中的油脂根據其物理狀態可分為游離漂浮狀和乳化狀兩大類。通常隔油池除去漂浮狀油脂。隔油池對漂浮狀油脂的去處率可達90%以上。如果處理流程中設有調節池或沉澱池，則隔油池可與調節池或初沉池合用統一構築物，可節省投資和佔地。對小型處理系統，可設油水分離器撇油。

食品廢水處理工藝（2）篩濾

篩濾是預處理中使用最廣泛的一種方法。主要作用是從廢水中分離出較粗的分散性懸浮固體物。所用的設備有格柵和格篩。格柵攔截較粗的懸浮固體，其作用是保護水泵和後續處理設備。食品工業廢水中常用的格篩有固定篩、轉動篩和震動篩等，格篩最常用的孔徑是10—40目。

食品廢水處理工藝（3）調節

對於水質水量變化幅度大的食品工業廢水，常設置調節池對廢水的水質和水量進行調節，調節時間一般為6—24h，多為6—12h左右。調節池容量為日處理廢水量的15%—50%。

食品廢水處理工藝（4）氣浮

氣浮主要用於除去食品工業廢水中的乳化油、表面活性物質和其他懸浮固體。有真空式氣浮、加壓溶氣氣浮和散氣管（板）式氣浮。當廢水進入容器氣浮池之前，往水中投加化學混凝劑或助凝劑，可提高乳化油脂和膠體懸浮顆粒的去除率。據資料介紹，氣浮可除去90%以上的油脂和40%—80%的BOD5和SS。氣浮池HRT一般30min。

食品廢水處理工藝（5）沉澱

沉澱是用來除去原廢水中無機固體物和有機固體物，以及分離生物處理工藝中的固相和液相。用沉砂池除去原廢水中的無機固體物；用初沉池除去原廢水中的有機固體物；用二沉池分離生物處理工藝中的生物相和液相，沉砂池一般設在格柵和格篩之後。為了清除廢水中無機固體物表面的有機物，避免廢水中有機固體物在沉砂池中產生沉澱，可採用曝氣沉砂池。採用初沉池可降低後續工藝的負荷。初沉池除去懸浮固體的效果與加工的原料和產品有關。按池中的水流方向分為平流沉澱池、豎流沉澱池、輻流沉澱池。為了提高沉澱池的沉澱效率，可在沉澱池內設置平行的斜板或斜管而成斜板（管）沉澱池。一般沉澱時間1.5—2.0h。

B. 何謂沉澱分離法，萃取分離法，層析分離法，離子交換分離法，揮發和蒸餾分離法

考試題嗎？
沉澱是用於分離固液相里的固體
萃取用於分離液-液混合相里的某一組分
層析分離是分離不同極性的物質
別的自己查吧

C. 什麼是離子交換法

離子交換分離法是利用離子交換劑與溶 液中的離子之間所發生的交換反應進行分離 的方法。

D. 反滲透分離法和離子交換分離法各有什麼優缺點

反滲透優點復：過濾精度高，可去除制大於0.0001微米的離子，通過半透膜的作用，簡單的說就是，通過反滲透膜後，只允許水通過，其他的鹽離子，微生物等等統統被截留。得到的水質較好。基本上不需要使用什麼化料（可能有些需要添加阻垢劑或做清洗），純物理法過濾，缺點就是能耗高，設備一次性投資大，使用若干年後換膜的費用也是一筆大支出。
離子交換的優點是可以選擇性除去陽離子或陰離子，或者選擇同時除去陽離子和陰離子，設備投資小。更換樹脂的費用也稍低，缺點就是需要經常做樹脂的再生，化料使用量大，同時帶來再生廢水的處理問題

E. 離子交換分離法的特點

1 分離效率高，既能實現相反電荷離子的分離，又能實現相近電荷離子的分離。
2 應用范圍廣，可以用於分離、富集、純化。
3 使用方便，處理量大，多數可再生利用。
4 操作比較麻煩，周期長。

F. 離子交換分離法

將含有鎳的9mol/LHCl溶液，流經氯型強鹼性陰離子交換樹脂柱，由於鐵、鈷、銅、鋅、內鉍等金屬離子在鹽酸溶液中形容成相應的配陰離子，而被吸附在陰離子交換樹脂柱中。鎳在此條件下不形成配陰離子，因而不被樹脂所吸附，仍留在溶液中，由此可與上述金屬離子得到分離。與鎳一起進入溶液的有鹼金屬，鹼土金屬以及鈦、釩、錳等。

AG50W陽離子交換樹脂從6mol/LHCl-丙酮介質中吸附分離鎳，鎳的分配系數可達227。在同一條件下，易形成氯配陰離子的一些元素分配系數在1以下，而鐵、鈷、銅、鋅、鎘、汞、鉛、鉍、錳、鉬、釩、鎵、銦、鈾等的分配系數不超過4;因此，鎳可與上述元素得到完全分離。

G. 離子交換分離法的應用

1 水處理，這是離子交換法最主要的應用領域。
最早的離子交換法應用是從工業鍋爐用水的處理開始的，水中所含的鈣、鎂離子會使鍋爐結垢，導致鍋爐效率降低，久之還有爆炸風險，人們先後採用天然泡沸石、磺化煤、離子交換樹脂等解決了這一問題，也帶動了離子交換法在其他水處理領域，尤其是飲用水處理領域的應用。常見的離子有硬水軟化處理。
2 分離純化，冶金、醫葯、有機合成。
金屬鹽、有機酸、胺、氨基酸等能夠產生的離子都能夠被吸附到離子交換劑上，進而富集，從而達到 分離的效果，這個方法在分離工程中應用廣泛，尤其是在低濃度大批量樣品的處理中效果顯著。
除了分離某一種特定物質 外，還可以利用離子交換層析等方法，批次分離多種物質。
3 催化劑
離子交換劑分為酸性、鹼性、中性等種類，而不少化學反應需要酸性、鹼性等物質作為催化劑，離子交換劑大量易得，使用方便，分離容易，可以作為很好的傳統酸鹼催化劑替代品使用。