污水物质与组分分离.ppt

污染废水组分分析及分离方法 主体框架 1 污染废水组分分析 2 有机污染物的分离方法 3 总结与展望 常规有机污染物的组分特性 1.常规有机物的粒径/分子质量分布 常规有机污染物的组分特性 (1)颗粒物 颗粒物中含有原生动物、藻类、细菌絮体和单细胞个体、微生物废物。颗粒物常用悬浮性固体（SS）表征。 颗粒物浓度与水浊度有一定的关系。水处理中经混凝沉淀和沙滤工艺处理后可使浊度明显降低。 (2)溶解性有机物 在水处理领域，通常将水中粒径小于0.45μm的有机物称为溶解性有机物。由于其粒径很小难以检测，通常用分子质量（molecular weight，Mw）表征有机物分子的大小。 分子质量/Da 粒径/nm 5×102 0.39 1×103 0.50 1×104 1.1 1×105 10 常规有机污染物的组分特性 常规有机污染物的组分特性 2.溶解性有机物的极性和酸碱性分布 污水中常规有机污染物可以分为亲水性物质（HIS）、疏水酸性物质（HOA）、疏水碱性物质（HOB）和疏水中性物质（HON）。 二级处理出水中溶解性有机物组分的极性和酸碱性特征 DOC含量/% SUVA/[L/(m?mg)] 亲水性物质 62.4±8.1 1.79±0.90 疏水酸性物质 27.0±7.8 2.23±1.1 疏水碱性物质 5.7±4.5 0.88±0.6 疏水中性物质 11.7±6.7 1.27±1.0 3.溶解性有机氮化合物 溶解性有机氮化合物（DON）包括蛋白质、脂肪胺、核酸、肽聚糖（来自细胞壁）、脂多糖和浓缩产物（蛋白黑素类似结构）的氨基化合物等。 除了蛋白质、多肽、脂肪胺以外，污水处理中的DON还包括人工合成的螯合剂、药品和个人护理品。 常规有机污染物的组分特性 4.溶解性微生物代谢产物 二级处理出水的溶解性微生物产物（soluble microbial product，SMP），包括蛋白质、氨基酸、碳水化合物（多糖等）、烷基苯磺酸、腐殖酸、富里酸、有机酸、抗生素、固醇类、胞外酶、细胞结构组件和能量代谢物等。 SMP分为与营养物质代谢有关的SMP和与细胞衰减有关的SMP两种。 常规有机污染物的组分特性 废水中COD组分的划分 1.根据物化特性划分 在早期的研究中，依据粒径将废水组成划分为：可沉淀的，超胶体，胶体和溶解性的4类组分。这些早期研究的重要结论之一是将粒径＜1.0μm的组分近似认为是真正的溶解性组分，比粒径＞1.0μm的物质更快地生物降解 从微生物生理学的角度应该认识到溶解性分子必须是足够小，能够通过多孔性蛋白传质膜（典型内孔径约1nm，相当于分子量600-5000Da） 废水组分的特征粒径被定义为：溶解性：＜1nm，胶体：1nm～1μm，超胶体：1～100μm，沉淀物：＞100μm 废水中COD组分的划分 2.根据组分的生物学特性进行的划分 废水COD划分为微生物体、易降解COD、慢速降解COD和不可生物降解COD。 1986年以来，国际水协IWA(International Water Association)陆续推出的4套活性污泥模型（ASM1，ASM2，ASM2d，ASM3）对废水COD组分划分理论和方法进行了发展和应用 模板的使用 城市污水COD组分划分（虚线框内为ASM1的组分，实线框内为ASM2和ASM2d组分，框外为少数研究人员提出的新的组分） 例：对造纸废水组分的分析 以十七烷酸为内标试剂，用甲基叔丁基醚对水样进行液-液萃取后，用三甲基氯代硅烷和N-O-双-(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺进行硅烷化处理，以吡啶为溶剂，用GC-MS仪对造纸厂二次纤维造纸车间的污水样进行定性和相对含量分析。 1.芳香酸及其衍生物 在废纸制浆和漂白过程中，木素成分会发生降解溶出具有苯丙烷结构的小分子物质。 废纸的油墨、颜料和塑料等杂物中，含有苯环结构的添加剂及杀虫剂等有机物。 造纸过程添加的防腐剂和杀虫剂含有苯甲酸及其羟基衍生物、2，2-双(4-羟苯基)丙烷类有机物。 苯二甲酸及其酯类物质在造纸涂料中用来改善涂料的流动性，也可在废纸脱墨过程中用作起泡剂。 2.树脂酸及其衍生物 树脂酸类化合物的化学性质稳定，不易降解。在制浆、漂白和抄纸过程污水中含量较高，是造纸废水排放造成水污染的主要有毒物质。 3.脂肪酸、甘油酯及甾醇类物质 二次纤维造纸各段污水中脂肪酸类物质含量最大。 脂肪酸类物质是造纸污水中的主要有机污染物，所以二次纤维造纸排放废水必须严格控制各种脂肪酸类物质的含量，以降低对环境的危害。 溶解性有机污染物分离方法 1.树脂吸附层析分离 树脂吸附层析分离是利用不同吸附特性的树脂对溶解性有机物进行分离的一种方法。利用该方法可将溶解性有机物分为亲水性酸性物质、亲水性碱性物质、亲水中性物质、疏水酸性物质、疏水