第一篇：天然植物材料作為吸附劑在污水處理中的應用

個人自主學習研究報告

環境工程專業2班

第五學習小組

姓名：洪濤

學號：1224218 研討方向：表面吸附劑在水處理當中的應用

本人承擔的具體學習研討主題：天然植物材料作為吸附劑在污水處理中的應用

天然植物材料作為吸附劑在污水處理中的應用

摘要：當前水體污染問題日趨嚴重, 尋求高效、環保, 且成本低廉的水處理劑一直以來是水處理技術研究中的重要方向之一。常用的吸附劑為活性炭,盡管活性炭有很好的吸附效果但由于其價格昂貴,再生困難, 因此,探索有效的農作物秸稈的資源化利用途徑有著十分重要的意義。引言：

活性炭是目前應用最廣的吸附劑，但活性炭相對較高的價格、高的操作費用和再生所產生的問題阻礙了這項技術的大規模應用。活性炭價格高，且質量越好價格就越高，使用后用溶液再生會產生小體積的二次污染液，而高溫再生將導致活性炭及其吸附能力的損失。所以，越來越需要尋找地產的、可更新的低成本材料作為吸附劑用于污染的治理。一些廉價的植物材料已被直接用做廢水的吸附劑，這些材料包括：蘋果渣、麥草、橘子皮、香蕉皮、玉米軸穗、玉米莖桿、稻殼、大麥殼、碎木片、棕櫚果枝、鋸屑、樹皮、樹葉、椰殼纖維、香蕉木髓、蔗渣木髓、水生植物等。但是在我國，尚沒有大規模使用低值植物材料作為吸附劑的研究報道。本文選取花生殼、椰子、天然植物材料的代表，就其在國廢水處理中的應用進行綜述。1 椰子為基礎的生物吸附劑用于水處理

1.1椰子為基礎的生物吸附劑從水中移除金屬

使用示蹤劑和其他技術研究了Cr3+離子吸附到椰殼的過程[3]：100 mg 椰殼，30 min 時可得到最大吸附量，吸附了約91 %的Cr3+離子。最大的Langmui吸附容量達到18.25 μmol/g。二價金屬離子（Ba、Co、Pb、Ni）和硫酸鹽加入到水溶液中可使吸附增加，而硼酸鹽、碳酸鹽和草酸根離子的存在會使顯著降低。Mohan 等研究者[4]從椰子殼纖維中制備了低成本的活性炭，用于除水或廢水中的Cr3+。把這種低成本的活性炭與市售的活性炭纖維布做比較，25C 下它們對Cr3+的最大吸附能力分別為12.2 和39.56 mg/g，并且隨著溫度的增 1南京大學化學化工學院教育部介觀化學重點實驗室高分子科學與工程系, 南京 210093 加吸附力增大。與Cr3+相比，人們把更多的精力放在Cr6+上。Selvi 等研究2報道了使用椰子樹鋸屑活性炭用于移除水溶液中的Cr6+，發現Cr6+的吸附與pH 有關，而酸性pH 范圍是去除Cr6+最理想條件。

1.2椰子為基礎的生物吸附劑從水中移除染料

等作者報道了把椰子樹鋸末轉換成活性炭用于印染行業廢水的處理。脫色在60內到平衡。顏色、化學需氧量、生物需氧量、總固體含量和總硬度的最大去除率分別為100、56、35、60 和36 %。pH 對顏色的去除似乎沒有影響。Namasivayam 等研究者使用椰殼作為吸附劑除去酸性染料（酸性紫和酸性亮藍）和堿性染料（羅丹明B 和亞甲基藍）。椰殼對酸性紫、酸性亮藍和羅丹明B 的吸附容量分別為1.65、16.67 和203.25 mg/g。過量OH-離子與染料陰離子競爭吸附位點使得酸性紫和酸性亮藍在堿性pH 范圍內顯示出低的吸附能力；而亞甲基藍顯示出相反的趨勢，亞甲基藍在強酸性pH 范圍內顯示出低吸附能力，這個現象歸因于過量H+離子與染料陽離子競爭吸附位點。1.3椰子為基礎的生物吸附劑從水中去除放射性元素

一種由椰纖維（CP）制備的新型吸附劑可用于移除水中的放射性元素U6+。該吸附劑（PGCPCOOH）在鏈末端帶有羧酸官能團。使用過二硫酸鉀和硫代硫酸鈉作為氧化還原劑，甲叉雙丙烯酰胺為交聯劑，把聚甲基丙烯酸羥乙酯接到CP 上，可制得該吸附劑，其在pH 為4.0~6.0 范圍內達到最大吸附量。對U6+的最大吸附量為109.6 mg/g。其吸附遵循假一級動力學模型，是放熱反應，并且隨著離子強度的增加U6+吸附量降低。被吸附劑吸附的U6+可用0.1M 的HCl 有效脫附（脫附率約為96.2±3.3 %），因此該吸附劑可循環使用（至少可循環使用四次），并且沒有明顯的容量損失。Kadirvelu32 秸稈材料為基礎的生物吸附劑用于水處理

2.1秸稈改性材料處理染料污水

染料物質廣泛應用于紡織、造紙、橡膠、塑料等行業。大多數國家都立法對染料污水的排放進行嚴格控制。對染料物質的主要處理辦法有吸附、氧化-臭氧化作用、絮凝、離子交換等。其中活性炭對染料的吸附效果很好, 但價格昂貴且再生能力低, 很難回收再利用, 所以其應用受到一定局限。而利用改性天然植物所得到的高分子材料吸附劑卻具有吸附能力強、成本低廉且環境友好等優勢。Robinson4 等分別以蘋果渣與稻草秸稈作為吸附劑材料, 將其應用于處理染料污水, 分別考察了兩種吸附劑對含5 種紡織染料混合溶液的處理能力。并就染料混合溶液起始濃度、吸附劑用量以及吸附劑顆粒大小等外界因素對其吸附性能的影響進行了系統研究。實驗結果表明:秸稈和蘋果渣對初始濃度為200mg/ L 的染料溶液吸附去除率分別達到了80 %和96 %。另外, 吸附劑材料顆粒粒徑越小, 吸附能力越強。此外, 有趣的是稻草秸稈等溫吸附行為分別經

5Langmuir 和Freundlich 模型擬合后, 得到的等溫吸附常數為負值, 說明Langmuir 和Freundlich模型均不能很好地描述秸稈材料的吸附行為;而上述兩種模型對蘋果渣的等溫吸附描述結果卻十分合理。

2申檸，魏用寧，楊順生．汽車磷化廢水的處理工藝研究[J] ．環境科學與管理，2007,32(9):115-117.345 Kadirvelu K., Palanival M., Kalpana R., Rajeswari S., Bioresour Technol 2000;74:263.Robins on T , Ch and ran B , Nigam P.Wat er Res , 2002 , 36(11):2824 ～ 2830.Bat zias F , Sidiras D, Sch roeder E , Weber C.Chem Engn J , 2009 , 148(2 ～ 3):459～ 472.2.2秸稈改性材料處理含重金屬離子污水

除了對染料物質的去除, 秸稈改性材料還可應用于對重金屬離子的脫除。近年來, 由于工業飛速發展, 含重金屬離子污水逐年增多, 對重金屬離子的脫除十分重要。針對重金屬離子的處理方法主要有吸附、過濾、電解、離子交換等手段, 其中吸附作用是處理重金屬離子最為有效的方法之一。從吸附機理看,吸附大多可分為絡合吸附, 螯合吸附和物理吸附等。而秸稈改性材料中天然高分子分子鏈上含有大量活性基團, 可與重金屬離子發生絡合以及螯合作用;并且還可通過離子交換作用, 達到最終去除重金屬離子的目的。2.3秸稈改性材料處理其它污水

秸稈改性材料除了應用于含染料物質以及含重金屬離子水體的凈化處理外, 還可用來處理其它污水, 如:含油性物質污水、市政污水、制革污水以及含高濃度硝酸鹽污水等。

總結

使用椰子和秸稈材料為基礎的生物吸附劑可用以去除水和廢水中的各種污染物，并表現出優良的特性，比如對許多污染物有出色的吸附能力而且這些吸附材料低成本、無毒、有好的生物相容性。秸稈材料來源廣泛, 并且是一種可再生能源, 但就其目前應用水平看, 還處于一個較低層次, 大多秸稈材料還沒有有效地充分地利用起來, 這不僅是一種資源浪費, 還造成環境污染。通過適當改性, 將其應用于污水處理中無疑是一種以廢治廢的好方法。綜上所述, 秸稈材料以及椰子在污水處理中已顯示出良好的應用前景。在通過化學改性方法研制不同秸稈改性水處理劑中, 如離子交換樹脂、絮凝劑以及高效吸附劑等,針對不同污染物質, 從材料分子結構角度出發, 有針對性地對秸稈材料進行修飾, 嫁接有效功能基團, 進一步提高其污水處理能力, 是未來改性秸稈水處理劑研發的重要方向之一。

資 料 清 單

環境工程專業2班

第五學習小組

姓名：洪濤

學號：1224218 研討方向：表面吸附劑在水處理當中的應用

本人承擔的具體學習研討主題：天然植物材料作為吸附劑在污水處理中的應用 參考文獻 【1】李海江.闞曉偉.姜子聞.張文軒.嚴涵.楊琥.程镕時；秸稈材料的改性及其在水處理中的應用研究；華南理工大學材料學院高分子所；廣州（510640)【2】來偉良；椰子為基礎的生物吸附劑在水處理中應用的研究進展；煤科集團杭州環保研究院；浙江杭州311201 【3】龔仁敏；天然植物材料作為吸附劑去除水溶液中離子型染料及吸附機理的研究；[學位論文]南京；南京大學；2014.5.【4】馬靜；天然植物材料作為吸附劑處理低濃度重金屬廢水的研究（第三章）；[學位論文]長沙；湖南大學；2007

【5】李琛；天然植物材料在電鍍廢水處理中的應用；陜西理工學院化學與環境科學學院.陜西漢中723001 【6】唐星華，陳孝娥，萬詩貴；殼聚糖及其衍生物在水處理中的研究和應用進展；水處理技術；第31卷12期；

第二篇：淺析信息技術在污水處理中的應用

淺析信息技術在污水處理中的應用

摘要：在第三次科技革命中，電子信息技術有了突飛猛進的發展，而且也越來越多地應用到傳統的一些工業領域

。污水處理對保護水環境有著極為重要的意義，污水處理廠就是污水處理的前沿陣地。從前的污水處理廠處理工序復雜，不僅需要消耗巨大的時間、金錢、人力，而且往往效率也很低下。信息技術的發展在一定程度上就有效地解決了這些問題，將大數據技術等現代信息技術巧妙地運用到污水處理當中，不僅實現了各項資源的合理利用，并且保證了污水處理的高效率、高質量。但在信息技術的應用過程中也出現了一些問題，要重視這些問題并提出適當的解決方案，確保信息技術的合理運用。

關鍵詞：信息技術；污水處理；應用

一、各項信息技術在污水處理中的應用分析

（一）物聯網技術的應用分析

物聯網是在互聯網基礎上進行延伸擴展的一項技術，它能將物物相連，在物與物之間進行信息的交換與通信。將物聯網技術應用到污水處理系統中，使其實現了智能化、信息化。污水處理不再像從前一樣需要工作人員時時監控，現在只需通過監測窗口就能掌握污水處理的每一道工序和每一處細節，各項數據也能進行實時監控并被一一記錄下來。物聯網技術通過智能感知技術便能采集污水的溫度、濕度等各項數據，然后通過通信系統將數據發送到中央處理系統，系統經過普適計算分析后做出決策，再將決策內容發送到具體的設備處理器中，最終污水處理系統中的各項設備就可以做出智能精準的調整，更好地凈化污水，增加可利用的水資源。

（二）大數據技術的應用分析

對大數據技術的應用的關鍵不在于掌握巨大的數據信息，而是在于對這些信息進行歸納分析和專業處理，使無序龐雜的信息變為條理有意義的信息。大數據分析不是對信息的收集，而是對信息進行再加工和再生產，是將信息進行增值處理的一項技術。污水處理是一項繁雜的任務，它的監測設備往往收集了大量的信息，但這些信息數量大、種類多、變化性強，我們往往不能直接看出數據背后的有效信息，由此便需要引入大數據技術。首先，應用大數據技術建立污水處理數據的數學模型，科學有效地分析篩選數據，對水質進行有效監控。其次，建立污水處理數據云平臺，有效記錄每次的處理數據，分析計算出相應的數值、指標，制定有效的污水超標治理方案。同時根據標準數據參數預防污水指數超標等情況的出現，做好應急方案。大數據的處理模式保證了信息處理的高效性和精密性，真實有效地反應污水處理的各項數據，計算出要監控的各項數據指標。

（三）軟計算技術的應用分析

軟計算技術是污水處理中必須要運用到的一項技術。污水處理系統是一項復雜的、動態的系統，在測量監控的過程中，一些不穩定、不確定的數據很難被實時測量，為了解決這個難題，就要運用軟計算技術。與傳統計算嚴格、精確的計算方法不同，軟計算主要在不穩定、不精確的環境中進行推理計算，主要應用模糊集合理論、近似推理等方法。軟計算的計算方法，有利于我們快速掌握和了解污水處理過程中的各種參數變化，將數據更加快速地顯示和儲存，使前沿控制更加快速有效。

二、信息技術在污水處理中的作用

(一）物聯網技術在污水處理中的作用

物聯網技術在污水處理中的廣泛應用使污水處理實現了無人化、智能化，節省了大量的財力、人力，實現了數據的實時監控和即時錄入，并且提高了污水處理的效率與質量，減少運營和耗材的消費，解放了勞動力，并且通過計算分析使水資源的利用率提高，堅持了可持續發展戰略。管理人員可以在計算機端查看污水處理系統的運行信息，實現對污水處理每一個環節的有效監控，當有異常情況出現時，系統會自動發送信息通知管理員，使管理員及時做出調整。

（二）大數據在污水處理中的作用

大數據技術在污水處理過程中有效地降低人工勞動的強度，優化了各個環節的操作流程，使各項信息得到二次加工，優化了系統設計。此外，在數據監控過程中也能夠及時發現數據的異常，能夠讓系統人員盡快采取措施解決相關問題，避免事故的發生。大數據系統還為污水處理的裝置篩選、工藝處理、選擇優化等提供了必要的數據支持。大數據技術使污水處理流程優化，使各項數據得到增值，提高了污水處理效率。

（三）軟計算技術在污水處理中的作用

物聯網技術和大數據技術解決了污水處理中較為精確的數據分析問題，而軟計算技術就解決部分不穩定、不確定的數據的分析與處理問題。污水處理系統并非是單線輸入單線輸出的線性系統，它是極為繁瑣的多輸入多輸出的一個動態系統，在處理過程中要求輸出的水質量穩定且符合相關標準，但反應水質好壞的指標在這個過程中難以用儀器測量，這個時候，只能運用軟計算技術進行測量。它通過各種計算方法的組合測量，采用分布處理的方式，在短時間內進行大量運算，反應現場情況，適應現場環境，降低不確定性。

三、信息技術在污水處理中面臨的問題

盡管信息技術對于污水處理有很積極的意義，但在運用過程中也出現了一些不可避免的問題。

首先，行業內總體信息化水平不高。與計算機等行業相比，污水處理的信息化水平還有很大不足，而且在行業內的發展也很不均衡。雖然大部分的污水處理廠已經開始采用信息技術，但仍有部分污水廠并未實現機器的更新換代，較老化的硬件設備不能夠滿足信息化的需要，因此，也就不能夠發揮信息技術在污水處理中的作用。

其次，實際流程并未實現信息化，信息系統的效率并未達到預想水平。在控制室的值班人員可以根據大屏幕對現場情況進行處理，但一線的值班操作人員卻并沒有從信息化系統中受益，同時他們也缺乏對信息化系統的應用經驗，極度依賴專業的技術人員，使整個信息系統的效率并未想預想當中的那樣高效，發揮不出信息系統的優勢。

最后，缺乏相應的安全防護系統，如果有人惡意攻擊污水處理廠的信息系統，就很容易導致信息泄露，造成巨大的財產損失。主要是因為信息系統中所采用的Windows操作系統沒有加密和防護技術，很容易遭受外部不法分子的攻擊和利用，使數據丟失，系統紊亂。數據庫系統也存在著非常多的安全漏洞，很容易導致重要信息丟失和損壞。

四、信息技術應用問題的相關對策

首先要投入適當資金更換信息化需要的硬件設備，滿足污水處理信息化建設的需要。其次，要加強對一線操作人員的信息化培訓力度，讓他們也體會系統信息化帶來的好處，提高信息化系統的使用效率，與生產實際情況相接。優化相關管理制度，明確各級人員的職責分工，避免違規操作和怠慢工作現象的發生，降低安全隱患。最后，建立專業的安全隔離屏障，在各個基層站點配置防火墻，阻止來自外部的攻擊。值得重視的還有要對信息數據庫進行加密和防護，保障數據的安全。

五、結語

本文介紹了在污水處理過程中運用到的幾種信息技術，分析了它們在具體操作中的運用，以及在運用過程中存在的一些問題，也提出了相應的解決方案。從本文中我們深刻地認識到信息技術給我們的生活生產帶來的便利，因此我們要利用這些技術，推動現代社會的不斷發展，將更多的信息技術運用到污水處理當中，更好的節約資源，提高效率。繼續利用信息技術發展污水處理產業是當今污水處理的大方向，我們還要繼續深入研究，積極將信息技術與污水處理等實踐操作更緊密的聯系起來。要根據信息技術的特點，合理將其運用到污水處理的具體實踐當中。

參考文獻

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第三篇：納米材料在污水處理中的應用

題目 本科課程論文

新納米水凈化技術去除飲用水中微污染物

院（系）

化學學院 專

業

化學教育

課 程

綠色化學 學生姓名

學 號

指導教師

二○一三年六月

新納米水凈化技術去除飲用水中微污染物

摘要：“應用納米技術去除飲用水中微污染物的基礎研究”和納米試劑盒技術，可快速檢測并清除污染物。這套包括新型納米材料及配套處理程序的技術對控制飲用水源砷、氟等污染具有重要意義。關鍵詞：納米材料、飲用水、微污染物、檢測、凈化

在本學期的《綠色化學》課程的學習中，有一次老師專門提到了水污染，并且對飲用水的凈化作了強調。我印象最為深刻的是老師的這句話：雖然平常在對水進行凈化時，已經做到了除去顆粒，臭味，一些重金屬以及有機物或無機物，但是，這遠遠是不夠的，我們所飲用的水中仍然有很多含有大量微生物或者含有氯元素的物質，其在凈化過程中并未完全除去，沒有達到其標準。這時，我聽著感覺毛骨悚然，一想到其中含有大量微生物，就有些后怕，所以在本次論文中，我收集了很多關于除去微生物的技術，主要是納米技術。

污水中一般都含有細菌病毒、有毒有害的物質、懸浮物質、異味污染物等污染物，并對人們的生活和健康造成不良影響。因此，污水處理就是去除污水中的污染物，使得污水得到凈化。

由于傳統的污水處理方法不僅效率低，運行費用高，并且還存在二次污染的問題，因此污水處理問題一直沒有達到理想的解決效果。

1、飲用水中微污染物的的種類、來源、危害

飲用水中的微污染物包括無機微污染物和有機微污染物。其中，無機微污染物主要有Pb(II)、As(Il1)、Hg(II)、Cu(II)、Cr(V)等金屬離子和氟離子。飲用水中的重金屬離子來源廣泛，包括礦冶、機械制造、化工、電子、儀表等工業生產過程中產生的重金屬離子廢水，以及天然地質結構中緩慢溶出的重金屬離子等。礦山工業產生的廢水主要是采礦和選礦廢水，其中含有各種礦物質懸浮物和有關重金屬離子。有色冶金、加工業排出的廢水中，多含有汞、砷、鉻等元素。此外，一些輕工業和化學工業排出的廢水也含有汞、鉛、砷等重金屬離子。若上述廢水未經處理或處理不完全便流人江河，就對飲用水源造成了污染。飲用水中只要含有微量的重金屬離子即可產生毒性效應，且具有持續性和放大作用，經過生物累積可以在人體內逐漸富集，長期危害人體健康。

有機微污染物也被發現在飲用水中廣泛存在，可分為兩大類：天然有機物(NOM)和人工合成有機物(soc)。NOM 是動植物在自然循環過程 中經腐爛所產生的物質，主要包括腐殖質、微生物分泌物、溶解的動植物組織及動物的廢棄物等。SOC大多為有毒有機污染物，其中有些種類是致癌物或誘變劑等，是飲用水致突變活性增強的重要起因，如三氯甲烷、多氯聯苯、殺蟲劑、鹵代脂肪烴、多環芳烴等。長期飲用含有微污染物的水，通過生物累積作用，可對人體產生致癌、致畸致突變等效應

有研究顯示，自來水中有機污染物在一定劑量范圍內可對細胞產生不同程度的DNA損傷作用。如果動物長期暴露于高劑量氯化消毒副產物中(例如三氯甲烷)，可以導致肝癌和腎癌。另外，飲用水氯化消毒產生的呋喃酮也會對人體產生毒害，是強致突變物質之一研究了瑞典嬰兒的出生缺陷影響因素，發現飲用水中的三氯甲烷可以增加先天性心臟病的患病幾率。另一項針對挪威全國新生兒的流行病學調查也顯示，心臟病和呼吸系統的出生缺陷與飲用水中有機微污染物有著重要關聯。與有機微污染物類似，無機微污染物(如重金屬離子)也對人體健康產生長期的嚴重危害。一些重金屬離子(如鉛、砷、氟、鎘等)通過飲用水進人人體并在體內積累，可導致機體代謝途徑受阻，進而危害人體健康，甚至造成特殊的地方病。其中，砷已被美國疾病控制中心和國際防癌研究機構確定為第一類致癌物。

2、納米技術在污水處理中的應用

納米技術在污水處理中的應用主要為光催化氧化技術、納濾技術和絮凝技術三種。

1)光催化氧化技術。光催化氧化技術可以有效處理氰化物、金屬粒子及各種有機酸等物質，使污水中的污染物最終氧化降解生成H2O和CO2，據有關統計，已發現數百種有機污染物質可以通過光催化氧化技術進行處理。而這種技術作用的關鍵在于其光氧化催化劑，TiO2 被認為是目前最有效的光氧化催化劑。

由于納米TiO2，光催化氧化技術具有無二次污染的特點，不僅降解效率高、無選擇性，而且其氧化反應的條件溫和，因此幾乎適用所有的污水處理。

2)納濾技術。納濾(NF)是介于超濾與反滲透之間的一種膜分離技術，其截留分子量在80-1000的范圍內，孔徑為幾納米，因此稱納濾。納濾技術屬于壓力推動的膜工藝，這種技術作用的關鍵在于納濾膜。納濾膜可以取代電化學和吸附的方法，對制漿和造紙工業廢水中的污染物進行處理，可除去來自木漿漂白過程中產生的氯化物和深色物質。另外，納濾膜也可用于纖維加工過程中漂白水的處理，以控制污染物的排放量。納濾膜法水處理技術以其特殊的優勢，獲得了世界各國的水處理工作者的普遍關注，在水處理技術的研究和開發領域取得了可喜的成績。納濾原理: 源水 →源水泵 →機械過濾器 →活性炭過濾器 →精密過濾器 →高壓泵 →納濾主過濾系統

3)納米絮凝技術。納米絮凝技術是以納米絮凝劑(如SiO2)代替傳統的絮凝劑，由于納米顆粒具有強大的吸附能力，因此通過吸附架橋、卷掃網捕等絮凝作用，可以除去傳統絮凝法無法除去的污染物質，并且相關的沉淀物質具有易脫水的特點。

3、納米材料在污水處理中的應用

納米材料由納米微粒組成，具有吸附、催化等多種新的特性，目前應用最為普遍的納米材料為TiO2。在污水處理方面，TiO2 扮演著非常重要的角色。

其中，由于納米TiO2，具有很強的還原能力，因此在有機污水處理中，能將高氧化態銀、鉑等貴重金屬離子吸附于材料的表面，通過光電子產生的強還原能力，將金屬粒子還原為細小的金屬晶體，不僅除去了污水的毒性，還利于貴重金屬的回收。而在無機污水處理中，納米TiO2作為光催化劑。在陽光下，它能催化氧化污水中的有機污染物質，使其迅速、完全降解為水、CO2 等無害物質。據相關統計，納米TiO2，能處理80多種有機有毒物質。

4、納米技術在污水處理中的新前景

來自英國科學家發明了一種納米多孔材料制備新方法——共滲透振動法，該方法有望應用于水凈化和化學感應器等諸多領域。

通常，制備納米多孔材料時，多重金屬組分是必要的。當移除較小組分時，小的納米孔就產生了。但是，由于要移除較小組分必須布滿材料內外，因此制備納米多孔材料受到制約。而COS法則更高效靈活，就像如何釋放裝滿鹽水的氣球里的鹽分一樣。只需要把它放在清水；里，通過滲透力，讓清水不斷進入氣球直至氣球破裂，從而釋放出所有鹽分。最后將一系列碎片連起來，就得到納米多孔材料。

5、展望

飲用水的安全衛生是21世紀人類面臨的最富有挑戰性的問題之一。針對飲用水中微污染物的檢測與去除開展研究，具有重要的科學價值和社會意義。

1）飲用水中微污染物的檢測與凈化，是一個普遍性課題，與每個人自身的健康息息相關。因此，發展新型納米材料與技術的同時，也應考慮其成本、簡易性、便攜性與普適性。

2)納米材料具有高活性的同時，也極易受到各種雜質的影響，甚至引起中毒失活。在納米材料應用過程中配套以相應的預處理和后處理措 施，是保障納米材料長期穩定起效的必要環節。3)基于納米材料與技術較傳統的飲用水凈化體系的不同之處，建立相應的檢測規范與評價標準，是未來一段時間內需要提上議事日程的新

參考文獻

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[8]匡婷.納米技術及材料在污水處理與空氣凈化中的應用

第四篇：藻類在污水處理中的應用

藻類在污水處理中的應用

摘要

藻類能夠去除污水中的氮、磷營養物質及重金屬，還能與菌類形成復雜的共生系統，促進污水的凈化。本文總結了藻類塘及固定藻等藻類技術在污水處理領域的應用，也介紹了藻類的檢測作用。作為一種良好的凈水材料，藻類有著良好的應用前景。關鍵詞：污水處理；藻類技術；穩定塘

藻類細胞微小，形體多樣，適應性強，分布廣泛。作為一種易得的生物資源，藻類正在被應用于食品、生物燃料等領域，在污水處理方面的作用也越來越受到重視。

1.藻類處理污水原理

1.1 對營養物質的去除

藻類的近似分子式為10626311016，在生長過程中，藻類以C2為碳源，吸收氮磷等營養物質，通過藻類細胞中的葉綠素的光合作用產生藻類自身的細胞物質，完成藻類增殖并在這個過程中釋放氧氣[1]。反應方程式為：

1.2對重金屬的去除

用于去除重金屬的常用藻類為綠藻門、褐藻門和紅藻門，它們的細胞壁有著共同特點：含有大量的多糖及蛋白質，而多糖和蛋白質中含有多種功能基團，可以與重金屬結合。

藻類對重金屬的吸附過程分為兩個階段：第一階段與代謝無關，金屬離子通過絡合、離子交換等作用附在細胞表面；第二階段為生物富集過程，即與細胞代謝直接相關的過程，在此階段中金屬被運送至細胞內，并儲存起來[2]。1.3菌藻共生系統凈化污水

在凈化污水的過程中，藻類和細菌形成復雜的共生系統，促進了污水的凈化[3]。好氧菌將含碳有機物降解為二氧化碳和水，對含氮有機物進行氨化，繼而進行硝化，生成氨氮、亞硝酸鹽和硝酸鹽，將含磷有機物最后降解為正磷酸鹽。氧化降解過程中產生的能量為細菌的代謝活動提供能量。而細菌降解有機質產生的C2又成為藻類的主要碳源，促進了藻類的光合作用。在藻類新陳代謝的過程中，藻類能將細菌代謝中產生的物質吸收轉化為藻類的細胞物質。藻類光合作用釋放出的氧，增加了水中的溶解氧，促進了好氧菌的代謝活動，使其能夠維持正常的生命活動。

2.利用藻類技術處理污水的工藝

2.1穩定塘

穩定塘又名生物塘，是一種利用水塘中的微生物和藻類對污水和有機廢水進行生物處理的方法。該方法與自然水體的自凈過程相似，多用于小型污水處理。其工作原理為：利用“藻菌共生系統”進行廢水凈化。

在穩定塘中最為流行的是兼性塘，其塘深一般為1.5～2.5m，上層是好氧區，藻類的光合作用和大氣復氧作用使其有較高的溶解氧,由好氧微生物起凈化污水作用；中層的溶解氧逐漸減少，稱兼性區（過渡區），由兼性微生物起凈化作用；下層塘水無溶解氧，稱厭氧區，沉淀污泥在塘底進行厭氧分解。其工作原理如圖所示。

穩定塘的綜合成本低，并能進行污水資源化，但占地面積大，處理效果受氣候影響，因此一般用于農村及城鎮地區。2.2高效藻類塘

高效藻類塘[5]不同于傳統的穩定塘，主要表現在三個方面：

（1）塘深較淺,一般為0.3～0.6m；

（2）停留時間較短，比一般的穩定塘的停留時間短7～10日；

（3）有一個垂直于塘內廊道的、連續攪拌裝置。

高效藻類塘可以認為是普通穩定塘的優化升級，能夠強化細菌和藻類之間的相互作用，具有比普通氧化塘更加豐富的生物相，因此可以大大提高處理污水的有機負荷。2.3藻類固定技術

藻類固化技術是指利用物理或化學手段將游離的藻類細胞定位于限定的空間區域，使其成為一種既保持本身代謝活性，又可在連續反應后回收利用的生物體系[6]。

在污染物排放標準比較嚴格而單純依靠傳統處理難以達標的情況下，藻類固定法成為有效的廢水處理輔助方法。將藻類固定法與傳統處理法結合起來，可揚長避短，改善處理效果。

3.藻類的監測及檢測作用

大部分藻類對環境敏感，可以作為環境監測指標。比較常見的指示種類：藻類多樣性、生物量、形態。其中，以某種藻類的存在或消失為檢測指標，是最經典的一種方法。

（1）水體嚴重污染的指示藻：綠色裸藻、靜裸藻、小顫藻；

（2）水體中度污染的指示藻：被甲柵藻、四角盤星藻、環綠藻、脆弱剛毛藻、蜂巢席藻；

（3）清潔水體的指示藻：肘狀針桿、簇生竹枝藻等。

藻類在水污染檢測方面最常用的是室內的毒性測試[7]。污水雖然經過了處理，但是重金屬不能被生物降解，污水處理廠產出的污泥在作進一步處理之前進行生物測試是非常有必要的。

4.總結與展望

利用藻類技術處理污水工藝具有自然環保的特點，有著良好的應用前景。其典型工藝——穩定塘技術，綜合成本低，并能進行污水資源化，非常適合農村及小城鎮地區，應當大力推廣。另一種工藝—— 藻類固定技術，能夠與傳統的工藝結合起來，達到更好的水處理效果，是一個很有潛力的發展方向。

在環境監測等方面，藻類技術具有操作簡單、檢測靈敏及現象直觀的優勢，可以廣泛的加以利用。

5.參考文獻

[1]張自杰, 林榮忱.排水工程（下冊）[M].北京：中國建筑工業出版社, 2000:263-264 [2]支田田, 程麗華, 徐新華,等.藻類去除水體中重金屬的機理及應用[J].化學進展, 2011(8):1782-1794.[3]Munoz R, Guieysse B.Algal–bacterial processes for the treatment of hazardous contaminants: a review[J].Water research, 2006, 40(15): 2799-2815.[4]王寶貞.水污染治理新技術[M].北京：科學出版社, 2004:159-165.[5]Nurdogan Y, Oswald W J.Enhanced nutrient removal in high-rate ponds[J].Water Science & Technology, 1995, 31(31):33–43.[6]王新, 李培軍, 鞏宗強,等.固定化細胞技術的研究與進展[J].農業環境科學學報, 2004, 20(2):120-122.[7]李朔.藻類在污水處理中的角色及價值[J].節能與環保, 2005(04):18-20.

第五篇：平板陶瓷膜在污水處理中的應用

平板陶瓷膜（plate ceramic membrane）是新一代陶瓷膜技術，采用Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC 等無機材料，利用中國千年傳統燒結工藝制備而成。它主要是依據“物理篩分”理論，根據在一定的膜孔徑范圍內滲透的物質分子直徑不同則滲透率不同，利用壓力差為推動力，使小分子物質可以通過，大分子物質則被截留，從而實現它們之間的分離。平板陶瓷膜具有過濾面積大、分離效率高、效果穩定、化學穩定性好、耐酸堿、耐有機溶劑、耐菌、耐高溫、抗污染、機械強度高、再生性能好、分離過程簡單、能耗低、操作維護簡便、使用壽命長等眾多優勢，將在人類面臨的能源、資源、環境和健康等重要領域發揮關鍵作用，其應用市場涉及食品工業、化工與石油化工、生物醫藥、環保及能源等諸多領域。結構

平板陶瓷膜（plate ceramic membrane）是新一代陶瓷膜技術，是以Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2、SiC等原料經一系列特殊工藝制作而成的具有多孔結構的分離材料，構成為多層非對稱結構，由兩層或兩層以上的膜層構成，既形成一種無缺陷、具有良好分離功能的活性頂層，同時又減少膜的滲透阻力，保證平板陶瓷膜具有足夠的機械強度和高的滲透通量。膜孔徑涵蓋超濾、微濾以及納濾范圍，其過濾孔徑可根據可濾介質的不同在10納米到10微米可調，孔徑分布窄，并且膜表面可用不同的材料進行修飾，增加過濾精度以及過濾通量。

特性

平板陶瓷膜具有化學穩定性好、耐酸堿、耐高溫、抗微生物能力強、分離精度高、機械強度大、易再生、使用壽命長等有機膜無法比擬的優點。

原理

自然界中能夠作為膜的材料眾多，按膜材質來分，可分為有機膜、無機膜及金屬膜。平板陶瓷膜是由陶瓷制成的無機膜。其按孔徑分為微濾、超濾和納濾。分離過程可以看作是膜孔徑大小相關的篩分過程，以膜兩側的壓力差為驅動力，膜為過濾介質，在一定壓力作用下當料液流過膜表面時，只允許水、無機鹽、小分子物質透過膜，而阻止水中的懸浮物、膠和微生物等大分子物質通過。膜的截留作用可歸納為篩分作用、架橋作用及吸附作用。

發展歷程

膜分離技術已被國際上稱為二十一世紀最具應用前景的高新技術之一，而陶瓷膜是膜技術的佼佼者，陶瓷膜的研究始于20世紀40年代，20世紀80年代初期成功地在法國的奶業和飲料業推廣應用后，陶瓷膜分離技術和產業地位逐步確立。我國陶瓷膜的研究始于20世紀八十年代初，進入90年代，原國家科委對無機陶瓷膜的工業化技術組織了科技攻關，推進了陶瓷微濾膜的工業化進程。國家“863”計劃也將“無機分離催化膜”項目列入其中。陶瓷膜主要分為平板、管式和多通道三種，管式膜由于其強度較差，已逐漸退出工業應用。而平板陶瓷膜以其過濾面積大、化學穩定性好、耐酸堿、耐高溫、抗微生物能力強、分離精度高、機械強度大、易再生、使用壽命長等優勢居陶瓷膜之首，平板陶瓷膜生產技術工藝難度也相對較大，目前世界上研發并規模生產平板陶瓷膜的有德國ITN、日本明電舍和中國的澳水魔方（北京）環保科技有限公司，平板陶瓷膜的國產化大大降低了企業應用的成本，平板陶瓷膜在工業污水處理領域的無可比擬的卓越性將為中國環保行業開創新的局面，促進社會可持續發展。

應用

石油工業污水處理

在石油開采過程中，由于油田地質條件不同、注水水質不同等原因，采油廢水的成分較為復雜，除了含有原油、重金屬外還含有化學添加劑等污染物。澳水魔方（北京）環保科技有限公司對某油田采油污水進行了處理試驗，經過平板陶瓷膜處理過的采油廢水的水質較為穩定，原油和懸浮物的含量均在l mg／L以下，去除率分別為98％和94％，濁度小于1NTU，去除率為97％，且對細菌的去除能力更強，幾乎達到100％，經過平板陶瓷膜處理后的采油廢水水質可達到A1級要求，完全滿足油田注水水質要求。

印染工業污水處理

印染廢水的成分較復雜，其中含有各種漿料、COD、殘留漂白劑等污染物質，平板陶瓷膜機械性能好，滲透性強，可以較好地分離過濾印染廢水中的污染物質。實驗結果顯示，印染廢水經平板陶瓷膜處理后，出水的水質較為穩定，廢水中COD含量在500 mg／L左右，色度為400倍左右，可以去除廢水中90％的COD含量，色度去除率可達90％以上，處理效果非常理想。

造紙工業污水處理

造紙廢水中的造紙黑液堿性大、濃度高，主要含有木質素、鈉鹽等堿性物質，其對分離膜的性能要求比較高，而平板陶瓷膜的耐酸堿性和耐高溫性可以較好地處理造紙廢液。實驗結果顯示，經平板陶瓷膜分離后，木質素、鈉鹽等堿性物質去除率達到90%以上，達到國家頒布的造紙工業污水排放標準。

冶金工業污水處理

在冶金生產過程中，會產生重金屬污水、含油污水以及采礦污水等冶金廢水。平板陶瓷膜在分離過濾冶金廢水時可以保持比較高的膜通量，處理過廢水的平板陶瓷膜經過反沖洗，膜通量可以恢復，滿足工業連續生產的要求。經對某鋼廠冶金乳化液進行處理實驗，有機金屬離子及含油量的去除率達到99%以上，完全達到國標排放標準。

城鎮生活污水處理

平板陶瓷膜對城鎮生活污水處理結果表明COD去除率高達99．5％，氨氮和懸浮固體的去除率分別達到99．9％和100％，出水水質完全達到生活雜用水標準的全部要求。

農村生活用水凈化

農村地下水污染嚴重，平板陶瓷膜可用于農村生活井水的處理，對重金屬、致癌物質、微生物菌去除率達到99.9以上，完全可達國家頒布的飲用水標準。

平板陶瓷膜可廣泛應用于各類工業污水處理及生活用水凈化，是環保和水凈化領域的高科技新材料。技術前沿

陶瓷是我國古代的重大發明之一，是中國燦爛文明的重要組成部分。陶瓷制作工藝翹楚世界，陶瓷膜作為二十一世紀最卓越的材料之一，必將成為“中國創造”的核心產品。澳水魔方（北京）環保科技有限公司是國內首個研發生產平板陶瓷膜的企業，結合了德國ITN、日本明電舍產品的優勢，利用中國傳統陶瓷燒制工藝和現代先進的生產設備生產出的平板陶瓷膜，技術領先。孔徑在10微為到10納米可調，全面滿足不同的污水處理及分離、凈化需求，分離精度達到世界最優；大尺寸平板設計，通水量及強度比管式陶瓷膜有極大提高，滿足大型污水處理需求，反沖洗清潔功能保證了生產的連續性；專利膜表面涂層使過濾精度和過濾通量等得到極大提升。為了讓平板陶瓷膜應用更加簡便易操作,澳水魔方研發了微集成膜組件設備,通過配置不同數量的膜組件全面滿足小型、中型、大型不同企業污水處理需求,安裝簡單,使用方便。

平板陶瓷膜的應用才剛剛起步，提升分離精度，拓展應用范圍大有前途。

參考資料 板式陶瓷膜 微集成設備

《當代化工》第43卷第3期