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水處理各種材料介紹.ppt 19頁

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水處理過程材料 緒論 凈化或吸附環境中有害物質的材料和物質,主要包括過濾、吸附、分離、殺菌、消毒等材料,主要起到環境中污染物去除的作用。對于水中污染物的去除,眾多的氧化還原材料、沉淀分離材料、固液分離材料等在污水與給水處理中發揮著重要的作用。現分為四類介紹: 過濾材料 微生物固 定化材料 吸附分離材料 膜分離材料 1 過濾材料 過濾材料是水處理濾池最重要的組成部分,是完成過濾的主要介質。 根據形狀 分類 根據組成 分類 顆粒濾料(石英砂濾料,多孔陶瓷濾料,Cu-Zn合金濾料) ; 纖維濾料(種類主要有纖維球、棒狀/彗星式纖維過濾材料、纖維束過濾材料) 天然礦物濾料、合金濾料、合成高分子濾料和復合濾料等。 1.1 顆粒濾料 顆粒濾料主要用于水中懸浮物的過濾去除。當水和廢水通過粒狀濾料床層時,其中的懸浮顆粒喝膠體就被截留在濾料的表面和內部空隙中,這種通過粒狀介質層分離不溶性污染物的方法稱為粒狀介質過濾。它既可用于活性炭吸附喝離子交換等深度處理過程之前作為預處理過程,也可用于化學混凝和生化處理之后作為后處理過程。 石英砂濾料 石英砂是一種廣泛用于各種給水處理、污水處理和環境治理的凈水材料。但由于石英砂濾料表面空隙少,比表面積和等電點較低,在正常條件下帶負電,使得它對水中有毒物質(重金屬離子等)、細菌、病毒和有機物的去除效果很不理想。現有通過在石英砂表面附著不同功能的物質,改善石英砂濾料表面的性質,制成具有優良吸附性能和一定機械強度的改性濾料。 適合做濾料改性劑的材料有很多種,常用的包括Fe系、Al系氧化物或氫氧化物,錳的氧化物,鎂的氧化物及稀土類金屬配合物等。其中,Fe系和Al系水合氧化物、氫氧化物是廣泛采用的改性劑。活性氧化鎂具有較大的比表面積和空隙,因此具有較強的吸附能力。稀土類金屬配合物是新型材料的代表,可以改善常規濾料表面結構,增加濾料表面吸附位置,對水中的雜質如重金屬離子和部分無機離子有很好的去除效果但稀土類金屬化合物作為改性劑不能很好的和載體結合,一定程度上限制了它們的廣泛使用。此外,把含有各種特殊基團的高分子有機化合物負載于濾料表面,或者結合在金屬化合物上,利用其上的官能團提高濾料的吸附性能也是當前研究的方向。 多孔陶瓷濾料 多孔陶瓷濾料是一種新型的功能材料,結合了多孔材料的高比表面積和陶瓷材料的物理、化學穩定性,具有一定尺寸和數量的空隙結構。隨著科學技術的發展,人們控制其孔徑、孔的形狀、空隙率、孔徑分布、容重的能力不斷提高。 多孔陶瓷一般可根據其孔穴排列方式、孔的大小、材質來分類。根據孔穴排列方式可分為蜂窩陶瓷材料和泡沫材料;根據孔的大小可分為微孔材料(孔隙直徑小于2nm)、介孔材料(孔隙直徑介于2~50nm)、宏孔材料(孔隙大于50nm);根據材質可分為高硅質硅酸鹽材料、鋁硅酸鹽材料、精陶質材料、硅藻土質材料、剛玉和金剛砂材料、堇青石材料、采用工業廢料的材料等。 Cu-Zn合金濾料 Cu-Zn合金濾料是由高純度的銅、鋅兩種金屬按一定的比例組合而成的一種水處理材料,對去除水中鐵和硫化氫等有特效。目前已被用于生活用水深度凈化、工業給水凈化及廢水處理等方面。 1.2 纖維濾料 纖維濾料是指纖維狀的過濾材料,用于去除水中雜貨已有幾十年的歷史。與傳統的剛性顆粒濾料相比,纖維濾料堆積空隙較大、密度較小、濾速很大,而床層阻力很小,反沖洗性能較好。由于纖維的吸水率很高,纖維的毛細孔較大,具有較高的比表面積,作為濾料可吸附大量懸浮物而獲得較高的脫除率和容量負荷,此外,纖維絲束不會發生流失,因此,纖維濾池在反沖洗強度的控制上較顆粒濾料濾池要求低,可使濾料反沖洗更徹底。 2 吸附分離材料 常用吸附材料有活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質、木炭、木屑、活性氧化鋁、活性氧化鎂、吸附樹脂、微生物吸附劑等。 吸附分離材料按化學結構分類,可分為: 無機 吸附劑 高分子 吸附劑 碳質 吸附劑 無機吸附劑 無機吸附劑是指具有一定晶體結構的無機化合物,大多數是天然的無機物,往往具有離子交換性質,因此通常稱為無機離子交換劑,如沸石、膨潤土、硅藻土、海泡石、蒙脫土等,其中應用最廣泛的無機分離材料是合成的硅膠和分子篩,常用于高選擇性吸附劑(色譜的固定相)和催化劑載體。 可通過利用沸石離子交換特性,改變沸石晶體內電場、表面、孔徑等,改變沸石的吸附速度、吸附選擇性、吸附量等,彌補天然沸石因礦物種屬所限導致性能的不足。天然沸石由于硅(鋁)氧結構帶有負電荷,不能直接去除水中的陰離子污染物。改性沸石對溶液中OH-、Cr2O72-、PO34-、Cl-等陰離子具有吸附性能。 膨潤土的改性包括鈉化改性、酸化改性和有機改性等,不同方法改性后的膨潤土性能不同,在環境中的應用特點也有所不同。 硅藻含量92%以上的硅藻精土,通過加入表面處理劑,改性制成處理

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