水处理当中的物理化学方法

水处理当中的物理化学方法

摘要：介绍了几种水处理过程中常用的物理化学方法，并分析了水处理中物理化学方法的发展趋势。

关键词：物理化学膜技术

水或废水中的污染物在处理过程或自然界的变化过程中通过相转移作用而达到去除的目的，这种处理或变化过程称为物理化学处理过程。污染物在物理化学过程中可以不参与化学变化或反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。因此在物理化学处理过程中可能伴随着化学反应，但不一定总伴随着化学反应。水处理时常用的物理化学方法有吸附法、离子交换、萃取、膜工艺等。

吸附

吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可以发生在气-液、气-固、液-固两相之间。吸附法的主要对象是废水中用生化法难以降解的有机物或用一般氧化法难以氧化的溶解性有机物，包括木质素、氯或硝基取代的芳香烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成燃料、除莠剂、DDT等。当用活性炭对这类废水进行处理时，它不但能够吸附这些难分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理到可重复利用的程度。所以吸附法在废水的深度处理中得到广泛应用。

离子交换

离子交换是一种借助于离子交换剂上的离子和水中的离子进行交换反应而除去水中有害离子的过程，离子交换法是水处理中软化和除盐的主要方法之一。主要用于去除污水中的金属离子，回收污水中的重金属和贵稀金属，也用于放射性废水和有机废水的处理。采用离子交换过程处理污水，具有去除效率高，可浓缩回收有用物质，设备简单，操作控制容易等优点。

萃取

溶剂萃取是利用某种溶剂对废水污染物的选择作用，使一种或几种组分分离出来，以回收废水中高浓度污染物。适用于污染物浓度较高、难生物降解、污染物热敏性和与水的相对挥发度等于1或接近于1，或与水形成恒沸点、用化学氧化、还原等处理过程时药剂消耗量大等特点的工业废水。但由于溶剂往往是有机物，在水中或多或少有溶解作用，给出水中带来新的污染，因此萃取过程用于工业废水的处理时往往要跟随后续处理。

在废水处理中主要采用的是液液萃取。萃取已经成为从有机废水及重金属废水中回收及去除酚、铜、镉、汞等的一种有效的过程，在国内外得到广泛的应用。

超临界流体萃取是利用流体在临界点附近所具有的特殊溶解性能，从液体或者固体混合物中萃取出待分离的组分。与普通溶剂萃取和浸取操作相比较，超临界流体具有气体与液体之间的性质，且对许多物质均有很强的溶解能力，分离速度远远快于普通流体溶剂萃取，可实现高效的分离过程。超临界流体萃取技术的发展与应用紧密相连。在天然产物、食品和医药等方面也已经有了广泛的应用。

膜工艺

膜分离是利用物质透过一层特殊膜的速度差而进行分离、浓缩或脱盐的一种分离过程。这一层特殊的膜可以是固体，亦可以是固定化的液体或溶胀的凝胶，它具有特殊的结构和性能。这些特殊的结构和性能使其具有对物质的选择透过性，因此在过程进行时，不像其他物理化学过程。在膜分离过程中不伴随相变、不用加热，可节约能源，投资省，且设备结构紧凑，效能高，占地面积小，操作稳定，适宜于连续化生产，有利于实现自动化控制。常用的膜分离过程有电渗析、反渗透、超滤、纳滤等，近年来，膜分离技术发展很快，在水和废水处理、化工、医疗、轻工、生化等领域得到广泛应用。

电渗析是在直流电场的作用下，利用阴、阳离子交换膜对溶液中阴、阳离子的选择透过性而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程。电渗析最先用于海水淡化制取饮用水和工业用水，海水浓缩制取食盐，与其他单元技术组合制取高纯水等。电渗析常用于放射性废液的处理、碱法纸浆黑液中回收碱、从电镀废水中回收重金属以及从低浓度的酸或碱的废水中回收酸或碱。

反渗透是一种以压力作为推动力，通过选择性膜，将溶液中的溶剂和溶质分离的技术，随着反渗透膜材料的发展，高效膜组件的出现，反渗透的应用领域不断扩大。在海水和苦咸水的脱盐、锅炉给水和纯水制备、废水处理与再生、物质的分离和浓缩等方面，反渗透都发挥了重要作用。反渗透技术常用于电镀废水的处理、照相洗印废水的处理、酸性尾矿水的处理、制浆机造纸废水的处理以及其它废水的处理及回用。

超滤（UF）是一种以膜两侧压差为推动力，以机械筛分原理为基础理论的溶液分离过程。超滤过程在本质上是一种筛滤过程。超滤在废水处理方面的应用很广，如用于电泳漆回收、含油废水、摄影显影液废水、造纸、纺织工业废水、高层建筑物的生活污水、放射性废水和含重金属废水的处理，以及食品工业中果汁的澄清、血清白蛋白的提取、含淀粉及酶的废水处理等。

膜分离技术是一门迅速发展中的边缘学科，作为一种崭新的水处理技术正日益受到重视。但任何水处理技术都有其适用范围，使用某一种膜技术并不一定能够解决各种水处理问题，因此在实际应用中往往将不同的膜技术进行组合使用，如RO与UF组合，ED与RO等，这样可以发挥各自的特点，取得更大的技术和经济效果。

近年来，在循环冷却水的处理中也常用到物理化学方法，电子水处理器是近

年来出现的一种新型处理设备，通过电化学作用使分子结构发生变化，从而防止钙镁盐的沉积，但此方法处理效果不稳定，需进一步改进工艺以普遍应用。

膜技术与常规水处理技术联用是目前的又一新的特点。如在废水深度处理方面，将膜技术与常规的二级处理相结合，可实现水的回用。采用膜技术与离子交换及常规过滤技术相结合的新型高纯水制备工艺，可以使处理效果大大提高，处理成本则大大降低。因此，研究水处理工艺时，将各种膜技术相互配合使用，以及膜技术与常规水处理技术的联用是十分重要的，是今后开发新型水处理工艺的一个重要方向。膜技术在水处理技术中的作用和地位会日益突出，应用范围会日益广泛。

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