㈠ 如何聚沉水中悬浮物的方法
第1节 吸附法
一、 吸附原理
二、 影响吸附的因素
三、 吸附剂
四、 吸附工艺和设备
五、 吸附法在污水处理中的应用
一、吸附原理
固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附剂。吸附可分为物理吸附和化学吸附。如果吸附剂与被吸附物质之间是通过分子间引力(即范德华力)而产生吸附,称为物理吸附;如果吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用,生成化学键引起吸附,称为化学吸附。离子交换实际上也是一种吸附,将在第二节中讨论。
物理吸附和化学吸附并非不相容的,而且随着条件的变化可以相伴发生,但在一个系统中,可能某一种吸附是主要的。在污水处理中,多数情况下,往往是几种吸附的综合结果。
一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质及其浓度和温度有关。表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。目前常用的公式有二:弗劳德利希(Freundlich)吸附等温式,朗格缪尔(Langrnuir)吸附等温式。
二、影响吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。固体吸附剂吸附能力的大小可用吸附量来衡量。吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要与吸附剂接触的时间。吸附速度快,则所需的接触时间就短,吸附设备的容积就小。
多孔性吸附剂的吸附过程基本上可分为三个阶段:颗粒外部扩散阶段,即吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面;孔隙扩散阶段,即吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散;吸附反应阶段,吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面。一般,吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。
颗粒外部扩散速度与溶液浓度成正比,也与吸附剂的比表面积的大小成正比。因此吸附剂颗粒直径越小,外部扩散速度越快。同时,增加溶液与颗粒间的相对运动速度,也可以提高外部扩散速度。
孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小和结构,吸附质颗粒的大小和结构等因素有关。一般,吸附剂颗粒越小,孔隙扩散速度越快。
吸附剂的物理化学性质和吸附质的物理化学性质对吸附有很大影响。一般,极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质;非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。同时,吸附质的溶解度越低,越容易被吸附。吸附质的浓度增加,吸附量也随之增加。
污水的pH值对吸附也有影响,活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。
三、吸附剂
吸附剂的种类很多。常用是活性炭和腐植酸类吸附剂。
1.活性炭
在生产中应用的活性炭的种类很多。一般都制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强,制备容易,价格较低,但再生困难,一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵,但可再生后重复使用,并且使用时的劳动条件较好,操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。
活性炭的比表面积可达800—2000m2/g,有很高的吸附能力。
颗粒状活性炭在使用一段时间后,吸附了大量吸附质,逐步趋向饱和并丧失工作能力,此时应进行更换或再生。再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下,用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复它的吸附能力。活性炭的再生方法主要有:
(1)加热再生法 在高温条件下,提高了吸附质分子的能量,使其易于从活性炭的活性点脱离;而吸附的有机物则在高温下氧化和分解,成为气态逸出或断裂成低分子。活性炭的再生一般用多段式再生炉。炉内供应微量氧气,使进行氧化反应而又不致使炭燃烧损失。
(2)化学再生法 通过化学反应,使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来。例如,吸附了苯酚的活性炭,可用氢氧化钠溶液浸泡,使形成酚钠盐而解吸。
湿式氧化法也是化学再生法,主要用于再生粉末状活性炭。
在我国,目前活性炭的供应较紧张,再生的设备较少,再生费用较贵,限制了活性炭的广泛使用。
2.腐植酸类吸附剂
用作吸附剂的腐植酸类物质主要有:天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,它们可以直接使用或经简单处理后使用;将富含腐植酸的物质用适当的粘合剂制备成的腐植酸系树脂。
腐植酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离子,如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。腐植酸类物质在吸附重金属离子后,可以用H2SO4、HCI、NaCl等进行解吸。目前,这方面的应用还处于试验、研究阶段,还存在吸附(交换)容量不高,适用的pH值范围较窄,机械强度低等问题,需要进一步研究和解决。
四、吸附工艺和设备
吸附的操作方式分为间歇式和连续式。间歇式是将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min左右,然后静置沉淀,排除澄清液。间歇式吸附主要用于小量废水的处理和实验研究,在生产上一般要用两个吸附池、交换工作。在一般情况下,都采用连续的方式。
连续吸附可以采用固定床、移动床和流化床。固定床连续吸附方式是废水处理中最常用的。吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中,所以叫固定床。移动床连续吸附是指在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱排出,并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中。所谓流化床是指吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态,悬浮于由下而上的水流中。由于移动床和流化床的操作较复杂,在废水处理中较少使用。
在一般的连续式固定床吸附柱中,吸附剂的总厚度为3~5m,分成几个柱串联工作,每个柱的吸附剂厚度为1~2m。废水从上向下过滤,过滤速度在4~15m/h之间,接触时间一般不大于30~60min。为防止吸附剂层的堵塞,含悬浮物的废水一般先应经过砂滤,再进行吸附处理。吸附柱在工作过程中,上部吸附剂层的吸附质浓度逐渐增高,达到饱和而失去继续吸附的能力。随着运行时间的推移,上部饱和区高度增加而下部新鲜吸附层的高度则不断减小,直至全部吸附剂都达到饱和,出水浓度与进水浓度相等,吸附柱全部丧失工作能力。
在实际操作中,吸附柱达到完全饱和及出水浓度与进水浓度相等是不可能的,也是不允许的。通常是根据对出水水质的要求,规定一个出水含污染物质的允许浓度值。当运行中出水达到这一规定值时,即认为吸附层已达到“穿透”,这一吸附柱便停止工作,进行吸附剂的更换。
五、吸附法在污水处理中的应用
由于吸附法对进水的预处理要求高,吸附剂的价格昂贵,因此在废水处理中,吸附法主要用来去除废水中的微量污染物,达到深度净化的目的。如:废水中少量重金属离子的去除、少量有害的生物难降解有机物的去除、脱色除臭等。
第2节 离子交换法
离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。在废水处理中,主要用于去除废水中的金属离子。离子交换的实质是不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应,是一种特殊的吸附过程,通常是可逆性化学吸附。
离子交换剂
水处理中用的离子交换剂有磺化煤和离子交换树脂。磺化煤利用天然煤为原料,经浓硫酸磺化处理后制成,但交换容量低,机械强度差,化学稳定性较差,已逐渐为离子交换树脂所取代。
离子交换树脂是人工合成的高分子聚合物,由树脂本体(又称母体或骨架)和活性基团两个部分组成。生产离子交换剂的树脂母体最常见的是苯乙烯的聚合物,是线性结构的高分子有机化合物。在原料中,常加上一定数量的二乙烯苯做交联剂,使线状聚合物之间相互交联,成立体网状结构。树脂的外形呈球状颗粒,粒径为:0.6~1.2mm(大粒径树脂),0.3~0.6mm(中粒径树脂),或0.02~0.1mm(小粒径树脂)。树脂本身不是离子化合物,并无离子交换能力,需经适当处理加上活性基团后,才具有离子交换能力。活性基团由固定离子和活动离子组成。固定离子固定在树脂的网状骨架上,活动离子(或称交换离子)则依靠静电引力与固定离子结合在一起,二者电性相反电荷相等。
离子交换树脂按树脂的类型和孔结构的不同可分为:凝胶型树脂、大孔型树脂、多孔凝胶型树脂、巨孔型(MR型)树脂和高巨孔型(超MR型)树脂等。
第3节 萃取法
在化工上,用适当的溶剂分离混合物的过程叫萃取。当混合物为溶液时叫液—液萃取,当混合物为固体时叫固—液萃取;使用的溶剂叫萃取剂,提出的物质叫萃取物,在废水处理上,利用废水中的杂质在水中和有机萃取剂中溶解度的不同,可以采用萃取的方法,将杂质提取出来。例如含酚浓度较高的废水。由于酚在有机溶剂中的溶解度远远高于在水中的溶解度,我们可以利用酚的这种性质以及有机溶剂(如:油)与水不相溶的性质,选用适当的有机溶剂从废水中把有害物质酚提取出来。
用萃取法处理废水时,有三个步骤:①把萃取剂加入废水,并使它们充分接触,有害物质作为萃取物从废水中转移到萃取剂中;②把萃取剂和废水分离开来,废水就得到了处理。也可以再进一步接受其他的处理;③把萃取物从萃取剂中分离出来,使有害物质成为有用的副产品,而萃取剂则可回用于萃取过程才算,在技术上已经成立;其次,是经济上的考虑。技术上可靠,经济上合理,生产才能采用。
在化工上常使用“相”这个名词。“相”是一个均匀物质,具有组成相同和性质相同的特征。如在一个物质体系里同时存在界面明确的两部分物质,这两部分物质就抽象地叫做两个相。例如,油和水混在一起,即使剧烈搅拌,油滴分散在水中,油水之间仍然存在明确的界面,我们就说这是存在水相和油相。一个物质体系里的两个相,常常一个呈连续状态而另一个呈分散状态,呈连续状态的叫连续相,呈分散状态的叫分散相。一个物质体系的相数并无限制。
第4节 膜析法
一、 渗析法
二、 反渗透法
三、 超过滤法
膜析法是利用薄膜以分离水溶液中某些物质的方法的统称。目前有扩散渗析法(渗析法)、电渗析法、反渗透法和超过滤法等。
一、渗析法
人们早就发现,一些动物膜,如膀胱膜、羊皮纸(一种把羊皮刮薄做成的纸),有分隔水溶液中某些溶解物质(溶质)的作用。例如,食盐能透过羊皮纸,而糖、淀粉、树胶等则不能。如果用羊皮纸或其他半透膜包裹一个穿孔杯,杯中满盛盐水,放在一个盛放清水的烧杯中,隔上一段时间,我们会发现烧杯内的清水带有咸味,表明盐的分子已经透过羊皮纸或半透膜进入清水。如果把穿孔杯中的盐水换成糖水,则会发现烧杯中的清水不会带甜味。显然,如果把盐和糖的混合液放在穿孔杯内,并不断地更换烧杯里的清水,就能把穿孔杯中混合液内的食盐基本上都分离出来,使混合液中的糖和盐得到分离。这种方法叫渗析法。起渗析作用的薄膜,因对溶质的渗透性有选择作用,故叫半透膜。近年来半透膜有很大的发展,出现很多由高分子化合物制造的人造薄膜,不同的薄膜有不同的选择渗析性。半透膜的渗析作用有三种类型:①依靠薄膜中“孔道”的大,小分离大小不同的分子或粒子;②依靠薄膜的离子结构分离性质不同的离子,例如用阳离子交换树脂做成的薄膜可以透过阳离子,叫阳离子交换膜,用阴离子树脂做成的薄膜可以透过阴离子,叫阴离子交换膜;③依靠薄膜:的有选择的溶解性分离某些物质,例如醋酸纤维膜有溶解某些液体和气体的性能,而使这些物质透过薄膜。一种薄膜只要具备上述三种作用之一,就能有选择地让某些物质透过而成为半透膜。在废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。
二、反渗透法
反渗透法是一种借助压力促使水分子反向渗透,以浓缩溶液或废水的方法。
如果将纯水和盐水用半透膜隔开,此半透膜只有水分子能够透过而其他溶质不能透过,则水分子将透过半透膜进人溶液(盐水),溶液逐渐从浓变稀,液面则不断上升,直到某一定值为止。这个现象叫渗透,高出于水面的水柱高度(决定于盐水的浓度)是由于溶液的渗透压所致。可以理解,如果我们向溶液的一侧施加压力,并且超过它的渗透压,则溶液中的水就会透过半透膜,流向纯水一侧,而溶质被截留在溶液一侧,这种方法就是反渗透法(或称逆渗透法)。
近年来,由于反渗透膜材料和制造技术的发展以及新型装置的不断开发和运行经验的积累,反渗透技术的发展非常迅速,已广泛用于水的淡化、除盐和制取纯水等,还能用以去除水中的细菌和病毒。但反渗透法所需的压力较高,工作压力要比渗透压力大几十倍。即使是改进的复合膜,正常工作压力也需1.5MPa左右。同时,为了保证反渗透装置的正常运行和延长膜的寿命,在反渗透装置前必须有充分的预处理装置。
反渗透装置一般都由专门的厂家制成成套设备后出售。在生产中,根据需要予以选用。
三、超过滤法
超过滤法与反渗透法相似。但超滤膜的微孔孔径比反渗透膜大,在0.005—1um之间。超滤的过程并不是单纯的机械截留,物理筛分,而是存在着以下三种作用:①溶质在膜表面和微孔孔壁上发生吸附;②溶质的粒径大小与膜孔径相仿,溶质嵌在孔中,引起阻塞;③溶质的粒径大于膜孔径,溶质在膜表面被机械截留,实现筛分。毫无疑问,我们应力求避免在孔壁上的吸附和膜孔的阻塞,应选用与被分离溶质之间相互作用弱和膜孔结构是外密内疏的不对称构造的超滤膜。
超滤的过程是动态过滤,即在超滤膜的表面既受到垂直于膜面的压力,使水分子得以透过膜面并与被截留物质分离,同时又产生一个与膜表面平行的切向力,以将截留在膜表面的物质冲开。所以,超滤运行的周期可以较长。在运行方面,还可短时间地停止透水而增加切面流速,即可达到冲洗膜面的效果,使透水率得到恢复。这样的运行方式,使超滤(膜)—活性污泥法这种新型的处理工艺得以实施和发展。
在废水处理中,超过滤法目前主要用于分离有机的溶解物,如淀粉、蛋白质、树胶、油漆等。超过滤法所需的压力比反渗透法要低,一般为0.1—0.7MPa。
㈡ 煤炭各个煤种的国家标准
GB 474-1996 煤样的制备方法
GB 475-1996 商品煤样采取方法
GB 481-1993 生产煤样采样方法
GB 482-1995 煤层煤样采取方法
GB 3812-1983褐煤蜡试样的采取和缩制方法
GB 4632-1997 煤的最高内在水分测定方法
GB 5751-1986 中国煤炭分类
GB 14181-1997 测定烟煤粘结指数专用无烟煤技术条件
GB 20426-2006 煤炭工业污染物排放标准
GBT 189-1997 煤炭粒度分级
GBT 211-1996 煤中全水分的测定方法
GBT 212-2001 煤的工业分析方法
GBT 213-2003 煤的发热量测定方法
GBT 214-1996 煤中全硫的测定方法
GBT 215-2003 煤中各种形态硫的测定方法
GBT 216-2003 煤中磷的测定方法
GBT 217-1996 煤的真相对密度测定方法
GBT 218-1996 煤中碳酸盐二氧化碳含量的测定方法
GBT 219-1996 煤灰熔融性的测定方法
GBT 220-2001 煤对二氧化碳化学反应性的测定方法
GBT 397-1998 冶金焦用煤技术条件
GBT 476-2001 煤的元素分析方法
GBT 477-1998 煤炭筛分试验方法
GBT 478-2001 煤炭浮沉试验方法
GBT 479-2000 烟煤胶质层指数测定方法
GBT 480-2000 煤的铝甑低温干馏试验方法
GBT 483-1998 煤炭分析试验方法一般规定
GBT 1341-2001 煤的格金低温干馏试验方法
GBT 1572-2001 煤的结渣性测定方法
GBT 1573-2001 煤的热稳定性测定方法
GBT 1574-1995 煤灰成分分析方法
GBT 1575-2001 褐煤的苯萃取物产率测定方法
GBT 2559-2005 褐煤蜡测定方法
GBT 2560-1981 褐煤蜡滴点测定方法
GBT 2561-1981 褐煤蜡中溶于丙酮物质(树脂物质)测定方法
GBT 2562-1981 褐煤蜡中苯不溶物测定方法
GBT 2563-1981 褐煤蜡灰分测定方法
GBT 2564-1981 褐煤蜡酸值和皂化值测定方法
GBT 2565-1998 煤的可磨性指数测定方法(哈德格罗夫法)
GBT 2566-1995 低煤阶煤的透光率测定方法
GBT 3058-1996 煤中砷的测定方法
GBT 3558-1996 煤中氯的测定方法
GBT 3715-1996 煤质及煤分析有关术语
GBT 3813-1983 褐煤蜡密度测定方法
GBT 3814-1983 褐煤蜡粘度测定方法
GBT 3815-1983 褐煤蜡加热损失量测定方法
GBT 3816-1983 褐煤蜡中地沥青含量测定方法
GBT 4063-2001 蒸汽机车用煤技术条件
GBT 4633-1997 煤中氟的测定方法
GBT 4634-1996 煤灰中钾、钠、铁、钙、镁、锰的测定方法(原子吸收分光光度法)
GBT 4757-2001 煤粉(泥)实验室单元浮选试验方法
GBT 5447-1997 烟煤粘结指数测定方法
GBT 5448-1997 烟煤坩埚膨胀序数的测定 电加热法
GBT 5449-1997 烟煤罗加指数测定方法
GBT 5450-1997 烟煤奥阿膨胀计试验
GBT 6948-1998 煤的镜质体反射率显微镜测定方法
GBT 6949-1998 煤的视相对密度测定方法
GBT 7186-1998 煤矿科技术语 选煤
GBT 7560-2001 煤中矿物质的测定方法
GBT 7561-1998 合成氨用煤技术条件
GBT 7562-1998 发电煤粉锅炉用煤技术条件
GBT 7563-2000 水泥回转窑用煤技术条件
GBT 8207-1987 煤中锗的测定方法
GBT 8208-1987 煤中镓的测定方法
GBT 8899-1998 煤的显微组分组和矿物测定方法
GBT 9143-2001 常压固定床煤气发生炉用煤技术条件
GBT 11957-2001 煤中腐植酸产率测定方法
GBT 12937-1995 煤岩术语
GBT 15224.1-2004 煤炭质量分级 第1部分 灰分
GBT 15224.2-2004 煤炭质量分级 第2部分 硫分
GBT 15224.3-2004 煤炭质量分级 第3部分 发热量
GBT 15334-1994 煤的水分测定方法 微波干燥法
GBT 15458-1995 煤的磨损指数测定方法(2006)
GBT 15459-1995 煤的抗碎强度测定方法(2006)
GBT 15460-2003 煤中碳和氢的测定方法 电量-重量法
GBT 15588-2001 烟煤显微组分分类
GBT 15589-1995 显微煤岩类型分类
GBT 15590-1995 显微煤岩类型测定方法
GBT 15591-1995 商品煤反射率分布图的判别方法
GBT 15715-2005 煤用重选设备工艺性能评定方法
GBT 15716-2005 煤用筛分设备工艺性能评定方法
GBT 16415-1996 煤中硒的测定方法 氢化物发生原子吸收法
GBT 16416-1996 褐煤中溶于稀盐酸的钠和钾测定用的萃取方法
GBT 16417-1996 煤炭可选性评定方法
GBT 16658-1996 煤中铬、镉、铅的测定方法
GBT 16659-1996 煤中汞的测定方法
GBT 16660-1996 选煤厂用图形符号
GBT 16772-1997 中国煤炭编码系统
GBT 16773-1997 煤岩分析样品制备方法
GBT 17607-1998 中国煤层煤分类
GBT 17608-2006 煤炭产品品种和等级划分
GBT 17609-1998 铸造焦用煤技术条件
GBT 17610-1998 水煤气两段炉用煤技术条件
GBT 18023-2000 烟煤的宏观煤岩类型分类
GBT 18510-2001 煤和焦炭试验可替代方法确认准则
GBT 18511-2001 煤的着火温度测定方法
GBT 18512-2001 高炉喷吹用无烟煤技术条件
GBT 18666-2002 商品煤质量抽查和验收方法
GBT 18702-2002 煤炭安息角测定方法
GBT 18711-2002 选煤用磁铁矿粉试验方法
GBT 18712-2002 选煤用絮凝剂性能试验方法
GBT 18855-2002 水煤浆技术条件
GBT 18856.1-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆采样方法
GBT 18856.2-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆浓度测定方法
GBT 18856.3-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆筛分试验方法
GBT 18856.4-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆表观粘度测定方法
GBT 18856.5-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆稳定性测定方法
GBT 18856.6-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆发热量测定方法
GBT 18856.7-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆工业分析方法
GBT 18856.8-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆全硫测定方法
GBT 18856.9-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆密度测定方法
GBT 18856.10-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆灰熔融性测定方法
GBT 18856.11-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆碳氢测定方法
GBT 18856.12-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆氮测定方法
GBT 18856.13-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆灰成分测定方法
GBT 18856.14-2002 水煤浆质量试验方法 水煤浆pH值测定方法
GBT 19092-2003 煤粉浮沉试验方法
GBT 19093-2003 煤粉筛分试验方法
GBT 19094-2003 选煤厂 流程图原则和规定
GBT 19222-2003 煤岩样品采取方法
GBT 19224-2003 烟煤相对氧化度测定方法
GBT 19225-2003 煤中铜、钴、镍、锌的测定方法
GBT 19226-2003 煤中钒的测定方法
GBT 19227-2003 煤和焦炭中氮的测定方法 半微量蒸汽法
GBT 19494.1-2004 煤炭机械化采样 第1部分:采样方法
GBT 19494.2-2004 煤炭机械化采样 第2部分:煤样的制备
GBT 19494.3-2004 煤炭机械化采样 第3部分:精密度测定和偏倚试验
GBT 19560-2004 煤的高压等温吸附试验方法 容量法
GBT 19952-2005 煤炭在线分析仪测量性能评价方法
GBT 20104-2006 煤自燃倾向性色谱吸氧鉴定法
GBT 20475.1-2006 煤中有害元素含量分级