2010第9章环境治理功能材料与技术教学幻灯片

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H2S、SO2、烃类
H2S、Cl2、CO、SO2、NOx、NH3、Hg(气)、烃类
SO2、SO3、NOx、NH3
比表面 积a(m2/g)
活性炭 (木炭)
1000~ 1500
木炭— 窄孔
600~ 1000
木炭
100
氧化硅 胶—窄

氧化硅 胶—大

活性氧 化铝
分子 筛
600~ 850
250~ 350
100~ 400
废水处理的基本原则
(1) 改革生产工艺,减少废物排放量 (2) 重复利用废水 (3) 回收有用物质 (4) 对废水进行妥善处理 (5) 选择处理工艺与方法时,必须经济合理,
并尽量采用先进技术
废水处理的基本方法
• 三类:分离处理、转化处理、稀释处理
• 针对不同污染物质的特征,发展了各种 不同的污水处理方法,这些处理方法可 按其作用原理划分为四大类,即物理处 理法、化学处理法、物理化学法和生物 处理法。
2、 灭菌
细菌、病毒
3、 电渗析
盐类、重金属
4、 离子交换
5、 反渗透
盐类、有机物、细菌
6、 蒸发
7、 臭氧氧化
难降解的有机物、溶解油
(a)
(b)
(c)
图 滤料层结构 (a)上粗下细 (b) 上细下粗 (C) 双层过滤
第三节 固体废物治理与土壤中重金属污染治理
固体废弃物处理与材料回收
固体废物资源化 固体废弃物填埋处理用的材料 土壤中重金属污染治理 最难 重金属污染是对生态环境产生严重影响的重要污染类型,它是指 由于人类活动将重金属排放到环境中,致使环境中重金属含量明 显高于原有含量、造成生态环境质量恶化的现象。 当有毒物质进入土壤后,土壤胶体首先吸附带相反电荷的离子或 络合物,如金属离子或化学农药,使污染物质的活性和扩散性大 大减弱,也抑制了污染物质参与再循环。其次,粘土矿物层内表 面不仅可吸附交换性离子,还可以把一些有毒的阳离子吸附在层 间的晶架结构内而成为固定离子,消除了污染物的毒害。
表9-3 二氧化碳吸收陶瓷和现有技术的比较
吸收特点
操作温度, 单位体积吸 气体选择性(对氢、

收倍数
氮)
锆酸锂陶 瓷
400~700
500以上 (确认400)
仅分离二氧化碳, 分离完全
物理吸收 室温附近
70~80
仅分离二氧化碳
化学吸收 (液体)
室温附近
20~30
仅分离二氧化碳, 分离完全
制造工艺
一般陶瓷工 艺
含铬废水 含氰废水 含油废水 含酚废水 硝基苯类废水 有机废水 含砷废水 酸性废水 碱性废水
表9-12 工业废水的主要来源
废水的主要来源 采矿、冶炼、金属处理、电镀、电池、特种玻璃及化工等工业 铀、钍、镭矿的开采加工、核动力站运转、医院同位素试验室等 采矿冶炼、电镀、制革、颜料、催化剂等工业 电镀、提取金银、选矿、煤气洗涤、焦化、金属清洗、有机玻璃等 炼油、机械厂、选矿厂及食品厂等 焦化、炼油、化工、煤气、染料、木材防腐、塑料、合成树脂等 染料工业、炸药生产等 化工、酿造、食品、造纸等 制药、农药、化工、化肥、采矿、冶炼、涂料、玻璃等 化工、矿山、金属酸洗、电镀、钢铁等 造纸、印染、化纤、制革、化工、炼油等
1、净化效率低; 2、设备较庞大。
大风量,温度低于 50℃ , 浓 度 范 围 1— 5000mg/m3
小风量,高浓度 ( 1000—10000mg/m3 )
各种浓度,温度低于 100℃
高 浓 度 废 气 , 41000 mg/m3 , 温 度 低 于 100℃,用于回收有机 溶剂
第二节、水体污染治理材料与技术
• 催化转化法净化气态污染物是利用催化剂的催化作用,将废 气中的有害物质转变为无害物质或易于去除物质的方法。
有害气体
表9-2 常见气体的吸收剂
吸收过程中所用的吸收剂
SO2 NOx HF HCl Cl2 H2S 含Pb废气 含Hg废气
H2O,NH3,NaOH,Na2CO3,NaSO3,Ca(OH)2,CaCO3/CaO, 碱性 硫酸铝,MgO,ZnO,MnO H2O,NH3,NaOH,NaSO3,(NH4)2SO3,FeSO2-EDTA H2O,NH3,Na2CO3 H2O,NaOH,Na2CO3 NaOH,Na2CO3,Ca(OH)2 NaOH,Na2CO3,Ca(OH)2 NaOH,Na2CO3,Ca(OH)2CH3COOH,NaOH KMnO4,NaClO,浓H2SO4,KI-I2
(1) 生活污水 (2) 工业废水 (3) 降水
工业废水。通常将工业废水分为四大类 ①含悬浮物和含油的工业废水:如煤气洗涤废水、
轧钢废水等。 ②含有无机污染物的工业废水:如矿山废水、电
镀废水等。 ③含有机污染物的工业废水:如造纸废水、制药
废水等,这类废水既耗氧又有毒。 ④冷却用水:工业的冷却用水通常占总用水量 的三分之二以上。
700~800
﹣2.2
0.45
0.3~ 0.45
0.05~ 0.10
400~800
﹣2.2
0.4
700~800
﹣3.0
0.25~ 0.30
0.3~ 0.4
600~900
﹣2.6
微粒密度 ρb(g/cm3)
﹣0.6 ﹣0.8 ﹣0.9 ﹣1.1 ﹣1.1 ﹣1.2 ﹣1.1~1.5
比热 (J/kg·K)
• 水体是指地表被水覆盖的自然综合体。在环境 科学领域中,水体不仅包括水,而且也包括水 中的悬浮物、底泥及水中生物等。
• 水体的自然净化指水体能够在其环境容量的范 围以内,经过物理、化学和生物的作用,使排 入水体的污染物质的浓度,随着时间的推移、 流动的过程中自然降低,这就是水体的自然净 化作用。
• 水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了 该物质在水体中的本底含量和水体环境容量,从 而导致了水体的物理特征和化学特征发生不良变 化,破坏了水中固有的生态系统,破坏了水体的 功能及其在经济发展和人民生活中的作用。
840 840 840 920 920 880 920
表9-10 净化气态污染物常用的几种催化剂的组成
用途
主活性物质
载体
有色冶炼烟气制酸, 硫酸厂尾气回收制
酸等SO2—SO3
硝酸生产及化工 等工艺尾气 NOχ—N2
V2O5 含量6~12% Pt、Pd含量0.5%
CuCrO2
SiO2 (助催化剂K2O或Na2O)
• 物理化学法是利用物理化学作用去除污 水中的污染物质。主要有吸附法、离子 交换法、膜分离法、萃取法、气提法和 吹脱法等。
污水处理的分级
• 按照不同的处理程度,废水处理系统可 分为一级处理、二级处理、三级处理等。
• 污水经一级处理后,一般达不到排放标 准。所以一般以一级处理为预处理,以 二级处理为主体,必要时再进行三级处 理,即深度处理,使污水达到排放标准 或补充工业用水和城市供水
2、 生物膜法
3、 氧wk.baidu.com沟
4、 氧化塘
1、 氨气提法 2、 凝聚沉淀法
气体H2S、CO2、NH3 不能沉降的悬浮粒子、胶体粒子、细分散
3、 过滤或微絮凝过滤
油悬浮固体物、细分散油
4、 气浮
悬浮固体物、细分散油
5、 活性炭过滤(生物炭过滤) 悬浮固体物、细分散油
1、 活性炭吸附
臭味、颜色、COD、细分散油、溶解油
容易制造
一般陶瓷工 艺
容易制造
合成有机物 制造不困难
无机膜
目标350
原理不同, 不能比较
温度越高选择性越 低
微孔薄膜制造 困难
表9-7 常用吸附剂的适用范围
吸附剂 活性炭 活性氧化铝 硅胶 分子筛 褐煤、泥煤
应用范围 苯、甲苯、二甲苯、甲醛、乙醇、乙醚、煤油、汽油、光气、 乙酸乙酯、苯乙烯、CS2、CCl4、CHCl3、CH2Cl2、H2S、Cl2、 CO、SO2、NOx H2S、SO2、HF、烃类
500~ 1000
表9-8 常用吸附剂的特性
孔隙体积微观孔/宏 观孔V(cm3/g)
0.6~ 0.8
0.5~ 0.8
松散密度 ρb(g/L)
300~500
真密度 ρb(g/cm3)
﹣2.2
0.3~ 0.6
0.3~ 0.4
400~500
﹣2.0
0.05~
0.2~
600
0.10
0.3
﹣1.9
0.35~
0.1
• 水质指标是对水体进行监测、评价、利用以及 污染治理的主要依据。水质指水与水中杂质共 同表现的综合特征。水质指标是指水中杂质具 体衡量的尺度。
• 可分为物理指标、化学指标和生物指标污水水 质 指 标 有 化 学 需 氧 量 ( COD ) 、 生 化 需 氧 量 (BOD)、总需氧量(TOD)、悬浮物(SS)、 总有机碳(TOC)、有机氮、PH值、有毒物 质、细菌总数、大肠菌数、溶解氧、温度、色 度、浊度、电导率等。
第九章 环境治理功能材料与技术
• 已造成的污染破坏需要治理恢复 • 治理恢复需要借助于一定的材料介质才能
实现。主要表现为材料的发展
第一节 大气污染治理材料与技术
• 大气污染物是指由于人类活动或自然过程, 排放到大气中并对人或环境产生不利影响 的物质
• 由于人类活动或自然过程,排放到大气 中的有害物质超过环境所能允许的极限 (环境容量)时,其浓度及持续时间足 以对人们的生活、工作、健康、精神状 态、设备财产以及生态环境等产生不利 影响,即为大气污染。
类别 一 级 处 理
二 级 处 理
后 处 理
三 级 处 理
表9-13常用的污水处理方法
处理方法
1、 格栅分离 2、 沉砂 3、 均衡 4、 中和(pH值调节) 5、 油水分离(API、CPI) 6、 气浮或聚结 1、 活性污泥法
主要去除污染物 粗粒悬浮物 固体沉淀物 不同的水质冲击 酸、碱 浮油、粗分散油 细分散油及微细的悬浮物 微生物可降解的有机物、BOD、COD
结合。
气态污染物治理
• 目前常用的方法有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝 法等。
• 吸收法、吸附法、催化法都要借助于一定的材料介质才能实 现。
• 吸收是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度不同, 或者与吸收剂发生选择性化学反应,从而将有害组分从气流 中分离出来的过程。
• 吸附法净化气态污染物就是使废气与大表面多孔的固体物质 相接触,将废气中的有害组分吸附在固体表面上,从而达到 净化的目的。将具有吸附作用的固体物质称为吸附剂
• 富营养型污染:氮、磷含量较高的废水排入水环境, 会大量滋生藻类及其他水生植物,使水中的需氧量猛 增,恶化水质
• 感官型污染:废水中许多污染物能使人感到很不愉快, 如颜色、嗅味、泡沫、浑浊等
• 其他类型污染:生物、酸碱盐、油类、热污染等
• 污水是生活污水、工业废水、被污染的降水和 流入排水管渠的其他污染水的总称。
净化方法 活性炭 吸附法
燃烧法
吸收法
冷凝法
优点
缺点
适用范围
1、可回收有机溶剂; 2、净化效率高; 3、系统运行稳定,操作维修 方便; 4、运行费用低
1、设备简单,投资少,操作 方便,占地面积少; 2、可回收利用热能; 3、净化彻底; 4、催化燃烧,起燃温度低。
1、柴油作吸收剂,价格低; 2、运行稳定,操作方便; 3、流程简单,运行费用低; 4、净化效率较高。
• 水体污染是指人为造成河流、湖泊、海洋等自然 状态的水,在水的物理、化学、生物等方面发生 变化,使水的利用受到妨碍的现象
污水的来源与分类
• 需氧型污染:废水中有机物被微生物吸收利用时,要 消耗水中的溶解氧,影响水生生物的正常循环,降低 水的质量。我国绝大多数水环境污染属于这种类型。
• 毒物型污染:废水中各种有毒物质排入水体后,导致 水生生物中毒,并通过食物链危害人体健康。对生物 圈来说,重金属引起的毒物型污染,其毒性危害尤其 严重。
Al2O3—SiO2 Al2O3-MgO
碳氢化合物的净 化
CO+HC— CO2+H2O
Pt、 Pd、Rh CuO、Cr2O3、Mn2O3
稀土金属氧化物
Ni、NiO、Al2O3 Al2O3
汽车尾气净化
Pt (0.1%) 碱土、稀土和过渡、金属氧化物
硅铝小球,蜂窝陶瓷 α-Al2O3、γ-Al2O3
表9-11 各种净化方法的主要优缺点及适用范围
• 造成水体污染的因素是多方面的,向水体排放 未经过妥善处理的城市污水和工业废水;施用 化肥、农药及城市地面的污染物进入水体;其 他污染物被雨水冲刷随地面经流而进入水体; 随大气扩散的有毒物质通过重力沉降或降水过 程而进入水体等。
• 城市生活污水和工业废水是水体污染的主要因 素
废水种类 重金属废水 放射性废水
• 造成大气污染的原因包括两个方面,即 自然过程及人类生产和生活活动,而后 者是最主要的原因。
• 大气污染分为煤烟型污染、石油型污染、 混合型污染和特殊型污染四大类。
大气污染综合防治的原则
(1)以源头控制为主,推行清洁生产 (2)合理利用环境自净能力与人为措施相
结合 (3)分散治理与综合防治相结合 (4)按功能区实行总量控制与浓度控制相
1、设备及操作简单; 2、回收的物质纯净; 3、投资及运行的费用低。
1、废气需进行预处理; 2、活性炭要再生,还要经 常补充,费用高; 3、设备庞大,占地多。
1、催化燃烧的催化剂成本 高; 2、有燃烧爆炸危险; 3、热力燃烧需消耗燃料; 4、不能回收溶剂。
1、吸收剂后处理费用高; 2、对有机成分选择性大; 3、易出现二次污染。
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