综述物理化学处理污水各类方法的优缺点对比

综述物理化学处理污水的各种方法的优缺点及处理对象与特点，分析未来污水物理化学处理技术发展的趋势与要求
一、物理化学法处理废水介绍
废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。

系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。

它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。

1935年W.鲁道夫和E.H.特鲁尼克开始实验用物理化学处理系统处理污水。

随着工业的发展，工业废水水质日趋复杂，废水中许多污染物，如重金属离子，用通常的生物处理法难以去除；许多复杂的有机物、生物难以降解；对有毒的污染物其浓度超过微生物的耐受限度时，生物处理法又不适用。

为了保护环境和合理利用水资源，废水排放标准越来越严格，对废水回用率的要求越来越高。

因此，70年代以来，物理化学处理法得到广泛重视和迅速发展。

和生物处理法相比，物理化学处理法的优点是：占地面积可少1/4至1/2；出水水质好，而且效果比较稳定；对废水水量、水温和浓度变化的适应性较强；可以除去有害的重金属离子；除磷、脱氮和脱色效果好；可根据不同要求，选择处理方案；处理系统的操作管理易于实现自动检测和自动控制。

但这种处理的设备费和日常运转费较高，要比生物处理法消耗较多的能源和物料，因此决定处理工艺方案时要根据出水水质的要求，进行技术、经济比较和对环境影响的全面分析。

二、不同物理化学法优缺点对比
（1）混凝：包括凝聚和絮凝过程。

通过投加化学药剂，使水中的悬浮固体和胶体聚集成易于沉淀的絮凝体。

沉淀和澄清。

通过重力作用，使水中的悬浮颗粒、絮凝体等物质被分离去除。

若向水中投加适当的化学物质，他们与水中待去除的离子化合，生成难溶化合物而发生沉淀，则称为化学沉淀，可以用于去除某些溶解盐类物质。

（2）浮选：利用固体或液滴与他们在其中悬浮的液体之间的密度差，实现固一液或液一液分离的方法。

（3）过滤：使固-液混合物通过多孔材料(过滤介质)，从而截留固体并使液体(滤液)通过的过程。

如果悬浮固体颗粒的尺寸大于过滤介质的孔隙，则固体截留在过滤介质的表面，这种类型的过滤称为表面过滤;表面过滤的介质可以是筛网、厚的多孔载体等;如果悬浮固体颗粒是通过多孔物质构成的单层或多层滤床被去除，则称为体积过滤或滤层过滤。

4、膜分离：利用膜实现物质的分离。

按被分离的物质尺寸由大至小，可以将膜分离分为微滤、超滤、纳滤和反渗透。

（4）吸附法：污水处理过程中，一般将活性炭、硫化煤、吸附树脂、炭纤维等作为主要的吸附剂，比较常见的是活性炭。

程秀梅等使用吸附树脂对水杨酸甲酯生产废水进行处理，结果表面树脂能够很好的吸附—脱附废水中的水杨酸等。

利用吸附法对废水进行处理，能够将难分解的有机物很好的去除，减少化学需氧量，并且对废水进行脱臭、脱色，使得废水能够得到重复利用。

（5）萃取法：萃取法是使用不溶解于水或很少溶于水的特定溶剂与废水进行混合，重新分配溶于水的污染物质进而转入到溶剂中分离溶剂和去掉污染物质的废水，实现废水的净化与回收。

魏凤玉等使用 TOA和白煤油，联合萃取环氧树脂废水，经过三级错流，COD和Cl-的去除率能够达到97.6%、92%，实现废水处理的目的。

萃取法的设备比较简单，能够处理大量的水，实现自动化的控制，操作的安全性高，成本支出并不多。

（6）化学沉淀法：在废水中使用易溶的化学药剂，进而形成难溶的氢氧化物、盐等，从而对废水进行有效的处理。

高健磊等通过化学沉淀法对高浓度的氨氯废水进行脱氯处理，实现了良好的工艺效果。

这种方法能够轻松分离难溶的氢氧化物、盐等，因此可以被应用到硫醇废水、含醌废水、TNT等处理中。

（7）光氧化处理法：废水光氧化处理法是利用紫外光线和氧化剂的协同氧化作用分解废水中有机物，使废水净化的方法。

废水氧化处理使用的氧化剂（氯、次氯酸盐、过氧化氢、臭氧等），因受温度影响，往往不能充分发挥其氧化能力；采用人工紫外光源照射废水，使废水中的氧化剂分子吸收光能而被激发，形成具有更强氧化性能的自由基，增强氧化剂的氧化能力，从而能迅速、有效地去除废
水中的有机物。

光氧化法适用于废水的高级处理，尤其适用于生物法和化学法难以氧化分解的有机废水的处理。

（8）离子交换处理法：废水离子交换处理法是借助于离子交换剂中的交换离子同废水中的离子进行交换而去除废水中有害离子的方法。

其交换过程：①被处理溶液中的某离子迁移到附着在离子交换剂颗粒表面的液膜中；②该离子通过液膜扩散（简称膜扩散）进入颗粒中，并在颗粒的孔道中扩散而到达离子交换剂的交换基团的部位上（简称颗粒内扩散）；③该离子同离子交换剂上的离子进行交换；
④被交换下来的离子沿相反途径转移到被处理的溶液中。

离子交换反应是瞬间完成的，而交换过程的速度主要取决于历时最长的膜扩散或颗粒内扩散。

离子交换的特点：依当量关系进行，反应是可逆的，交换剂具有选择性。

应用于各种金属表面加工产生的废水处理和从原子核反应器、医院和实验室废水中回收或去除放射性物质，具有广阔的前景。

三、物理化学处理技术发展的趋势
20世纪的物理化学随着物理科学发展的总趋势偏重于微观的和理论的研究, 取得不少里程碑作用的成就,如化学键本质、分子间相互作用、分子结构的测定、表面形态与结构的精细观察等等.尽管物理化学迄今为止已取得了许多前人不敢想象的成绩,但目前看来仍存在三方面的问题:一是宏观和微观研究应该加强;二是微观结构研究要由静态、稳态向动态、瞬态发展,包括反应机理研究中的过渡态问题,催化反应机理与微观反应动力学问题等;三是应该参与到复杂性研究中去,在物质体系中化学复杂性是直接关系人类生存与进步, 可以用实验方法进行研究。

总之,物理化学留给21世纪的问题甚多,如何使物理化学更好地服务于人类是21世纪面临的革命性问题。

从目前国际化学发展的趋势和热点来看化学科学的前沿和热点集中在: （1）认识化学反应过程的化学反应动态学和以混合量子与经典方法的含时统计理论为代表的理论化学;（2）具有生物活性，具有光、电、磁等性能的功能化合物的高选择性合成与制备;（3）化学催化、生命体系中的化学过程以及化学生物学;（4）极端条件下的化学行为以及与人类生存相关的分析和超快速、超微量、在位、活体分析和检测手段;（5）分子以上层次化学与纳米化学以及化学反应的尺度效应;（6）以可持续发展为目标的绿色化学等6个方面。

近年来,纳米化学和分子纳米技术越来越受到世界各国科技界的关注。

纳米化学的发展使人们对纳米物质本性的认识有了深人了解的可能,这将对发现新的纳米材料,开发具有特殊性能的纳米材料,如纳米磁性材料、纳米陶瓷材料、纳米催化剂、纳米信息材料、纳米润滑材料等,以及开辟新的应用途径起到巨大的推动作用。

自90年代以来,绿色化学得到普遍关注。

绿色化学的主体思想是采用无毒、无害的原料和溶剂,新化学反应达到选择性高,生产环境友好的产品,并且经济合理。

绿色化学是与生态环境协调发展的、更高境界的化学,它要求化学家重新考虑化学问题,从源头上消除任何污染阂。

这是21世纪赋予化学家们的一项重要任务。

在近几年物理化学的发展是这样，或许在10—20年后,还有新的发现、新的技术和新的问题使我们重新考虑化学学科发展方向和战略问题。

不论怎样发展都将是造福人类，期待化学的发展为人们做出更大的贡献。