污水物质与组分分离幻灯片.ppt

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1、污水物质与组分分离污水物质与组分分离第1页，共24页，编辑于2022年，星期日主体框架1污染废水组分分析污染废水组分分析2有机污染物的分离方法有机污染物的分离方法3总结与展望总结与展望第2页，共24页，编辑于2022年，星期日常规有机污染物的组分特性1.常规有机物的粒径/分子质量分布第3页，共24页，编辑于2022年，星期日常规有机污染物的组分特性(1)颗粒物l颗粒物中含有原生动物、藻类、细菌絮体和单细胞个体、微生物废物。颗粒物常用悬浮性固体（SS）表征。l颗粒物浓度与水浊度有一定的关系。水处理中经混凝沉淀和沙滤工艺处理后可使浊度明显降低。第4页，共24页，编辑于2022年，星期日(2)溶解性

2、有机物l在水处理领域，通常将水中粒径小于0.45m的有机物称为溶解性有机物。由于其粒径很小难以检测，通常用分子质量（molecular weight，Mw）表征有机物分子的大小。分子质量分子质量/Da粒径粒径/nm5100.391100.5011041.1110510常规有机污染物的组分特性第5页，共24页，编辑于2022年，星期日常规有机污染物的组分特性2.溶解性有机物的极性和酸碱性分布l污水中常规有机污染物可以分为亲水性物质（HIS）、疏水酸性物质（HOA）、疏水碱性物质（HOB）和疏水中性物质（HON）。二级处理出水中溶解性有机物组分的极性和酸碱性特征DOC含量含量/%SUVA/L/(m

3、mg)亲水性物质62.48.11.790.90疏水酸性物质27.07.82.231.1疏水碱性物质5.74.50.880.6疏水中性物质11.76.71.271.0第6页，共24页，编辑于2022年，星期日3.溶解性有机氮化合物l溶解性有机氮化合物（DON）包括蛋白质、脂肪胺、核酸、肽聚糖（来自细胞壁）、脂多糖和浓缩产物（蛋白黑素类似结构）的氨基化合物等。l除了蛋白质、多肽、脂肪胺以外，污水处理中的DON还包括人工合成的螯合剂、药品和个人护理品。常规有机污染物的组分特性第7页，共24页，编辑于2022年，星期日4.溶解性微生物代谢产物l二级处理出水的溶解性微生物产物（soluble micro

4、bial product，SMP），包括蛋白质、氨基酸、碳水化合物（多糖等）、烷基苯磺酸、腐殖酸、富里酸、有机酸、抗生素、固醇类、胞外酶、细胞结构组件和能量代谢物等。lSMP分为与营养物质代谢有关的SMP和与细胞衰减有关的SMP两种。常规有机污染物的组分特性第8页，共24页，编辑于2022年，星期日废水中CODCOD组分的划分1.根据物化特性划分l在早期的研究中，依据粒径将废水组成划分为：可沉淀的，超胶体，胶体和溶解性的4类组分。这些早期研究的重要结论之一是将粒径1.0m的组分近似认为是真正的溶解性组分，比粒径1.0m的物质更快地生物降解l从微生物生理学的角度应该认识到溶解性分子必须是足够小，

5、能够通过多孔性蛋白传质膜（典型内孔径约1nm，相当于分子量600-5000Da）废水组分的特征粒径被定义为：溶解性：1nm，胶体：1nm1m，超胶体：1100m，沉淀物：100m 第9页，共24页，编辑于2022年，星期日废水中CODCOD组分的划分2.根据组分的生物学特性进行的划分l废水COD划分为微生物体、易降解COD、慢速降解COD和不可生物降解COD。l1986年以来，国际水协IWA(International Water Association)陆续推出的4套活性污泥模型（ASM1，ASM2，ASM2d，ASM3）对废水COD组分划分理论和方法进行了发展和应用第10页，共24页，编辑

6、于2022年，星期日模板的使用模板的使用城市污水COD组分划分（虚线框内为ASM1的组分，实线框内为ASM2和ASM2d组分，框外为少数研究人员提出的新的组分）第11页，共24页，编辑于2022年，星期日例：对造纸废水组分的分析l以十七烷酸为内标试剂，用甲基叔丁基醚对水样进行液-液萃取后，用三甲基氯代硅烷和N-O-双-(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺进行硅烷化处理，以吡啶为溶剂，用GC-MS仪对造纸厂二次纤维造纸车间的污水样进行定性和相对含量分析。1.芳香酸及其衍生物l在废纸制浆和漂白废纸制浆和漂白过程中，木素成分会发生降解溶出具有苯丙烷结构的小分子物质。l废纸的油墨、颜料和塑料油墨、颜料和塑料等杂

7、物中，含有苯环结构的添加剂及杀虫剂等有机物。l造纸过程添加的防腐剂和杀虫剂防腐剂和杀虫剂含有苯甲酸及其羟基衍生物、2，2-双(4-羟苯基)丙烷类有机物。l苯二甲酸及其酯类物质在造纸涂料中用来改善涂料的流动性，也可在废纸脱墨过程中用作起泡剂。第12页，共24页，编辑于2022年，星期日2.树脂酸及其衍生物l树脂酸类化合物的化学性质稳定，不易降解。在制浆、制浆、漂白和抄纸漂白和抄纸过程污水中含量较高，是造纸废水排放造成水污染的主要有毒物质。3.脂肪酸、甘油酯及甾醇类物质l二次纤维造纸二次纤维造纸各段污水中脂肪酸类物质含量最大。l脂肪酸类物质是造纸污水中的主要有机污染物，所以二次纤维造纸排放废水必须

8、严格控制各种脂肪酸类物质的含量，以降低对环境的危害。第13页，共24页，编辑于2022年，星期日溶解性有机污染物分离方法1.树脂吸附层析分离l树脂吸附层析分离是利用不同吸附特性的树脂对溶解性有机物进行分离的一种方法。利用该方法可将溶解性有机物分为亲水性酸性物质、亲水性碱性物质、亲水中性物质、疏水酸性物质、疏水碱性物质和疏水中性物质等组分。lXAD-8树脂常用于腐殖质（腐植酸与富里酸）的分离或者疏水酸性物质、疏水碱性物质、亲水性物质等分离第14页，共24页，编辑于2022年，星期日第1步再生水5L膜过滤第5步甲醇索氏提取疏水中性物质疏水酸性物质第4步0.1N NaOH反洗第2步0.1N HCl反

9、洗疏水碱性物质亲水性物质用1N HCl调至pH2第3步*N为当量浓度，1N=(1mol/L)离子价数第15页，共24页，编辑于2022年，星期日2.超滤l以压力为推动力的膜分离技术之一。以大分子与小分子分离为目的，膜孔径在201000A之间l水溶液在压力推动下，流经超滤膜膜表面，小于膜孔的溶剂（水）及小分子溶质透水膜，成为净化液（滤清液），比膜孔大的溶质及溶质集团被截留，随水流排出，成为浓缩液。超滤过程为动态过滤（防止浓度极差化产生），分离是在流动状态下完成的。溶质仅在膜表面有限沉积，超滤速率衰减到一定程度而趋于平衡，且通过清洗可以恢复。第16页，共24页，编辑于2022年，星期日超滤膜（Mw

10、=10kDa）疏水酸性物质疏水酸性物质（Mw1kDa）超滤膜（Mw1kDa）疏水酸性物质（Mw10kDa）疏水酸性物质（10kDaMw1kDa）滤出液滤出液截留液截留液超滤过程示意图第17页，共24页，编辑于2022年，星期日3.体积排阻色谱l利用不同孔径的多孔凝胶色谱柱对水中的溶解性有机物进行分离的一种方法。当水中溶解性有机物流经凝胶时，水中大分子有机物无法进入凝胶，在较短时间内便通过色谱柱，因而出峰时间较短。而小分子有机物则可进入多孔凝胶内，而且分子量越小的有机物在凝胶中运动路径越长，出峰时间亦越长。l体积排阻色谱法常与紫外检测器、荧光检测器、示差折光检测器等联用，通用检测经体积排阻色谱分

11、离得到的各组分紫外吸光度、荧光强度、折光系数来表征溶解性有机物的分子质量分布。第18页，共24页，编辑于2022年，星期日4.场级分离l场流分离（Field flow fractionationFFF）作为一种新的分离技术，最早是由Giddings博士在1966年提出的，它可用于大分子、胶体和微粒的分离。lGiddings提出在相距很近的上下平板间构成扁平带状流道，载流液流于其中。载流为层流，其流型为抛物线型，越往中心位置速度越大。侧向场从侧面垂直于流动方向施加，侧向场导致不同成分处在距下壁不同的位置上，从而有不同的移动速度，在此前提下进行分离。第19页，共24页，编辑于2022年，星期日第2

12、0页，共24页，编辑于2022年，星期日混合粒子注入到分离流道内，在没有场时均匀散布开。此阶段被称为样本注入。注入施加侧向场后，混合微粒团被压缩靠近积聚壁，各微粒距积聚壁距离不同。松弛载液流动后，不同粒子按不同的速度移动起来，移动速度取决于微粒距积聚壁的距离。分离第21页，共24页，编辑于2022年，星期日其他分离方法l微乳液相转变分离有机污染物l溶剂浮选法对工业废水中痕量有机污染物进行分离富集第22页，共24页，编辑于2022年，星期日总结与展望 笔者查阅资料发现常见废水如化工方面废水组分分析的资料甚少，而有关印染废水组分分析的文献更是寥寥无几。一般工艺水处理后检测的指标仍停留在COD、BOD、色度、浊度、SS等指标上，然而如二甲苯胺等一些处理过后产生的高毒性物质，被人们所忽略。深入分析印染废水中的组分，有利于加强对印染废水治理，调整废水回用工艺，防止污染加重情况的发生。因此今后加强印染废水组分分析工作十分具有意义。第23页，共24页，编辑于2022年，星期日谢谢观赏第24页，共24页，编辑于2022年，星期日