環(huán)境保護(hù)與分離技術(shù)

環(huán)境保護(hù)與分離技術(shù)氣候環(huán)境的惡化日益加劇，水環(huán)境的污染狀況也令人擔(dān)憂。農(nóng)村昔日能游泳戲水、淘米洗菜的河流、池塘，而今變成污水盛放池、垃圾填埋場(chǎng)。人們剛剛從非典、禽流感的陰影中走出來(lái)，太湖藍(lán)藻危機(jī)再一次是我們陷入擔(dān)憂之中。正是在這樣的背景下，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題的關(guān)注，空前的集中。現(xiàn)代化工分離工程是一門新興學(xué)科。在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用也是剛剛起步，因此，對(duì)環(huán)境分離技術(shù)的進(jìn)一步探討，對(duì)于日后環(huán)保工作的開展，具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義。1高梯度磁分離技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用1.1高梯度磁分離技術(shù)的發(fā)展磁分離技術(shù)，即利用外加磁場(chǎng)的作用，使具備磁性的物質(zhì)得到分離。本世紀(jì)20年代，各種類型的強(qiáng)磁選機(jī)相繼問(wèn)世，60年代末，第一臺(tái)高梯度磁選設(shè)備由麻省理工大學(xué)磁體實(shí)驗(yàn)室科姆教授研制成功，70年代初，現(xiàn)代高梯度磁分離器出現(xiàn)。1.2高梯度磁分離處理廢水1.2.1鋼鐵工業(yè)廢水處理這是目前在三廢治理中，高梯高磁分離應(yīng)用最多的領(lǐng)域。鋼鐵工業(yè)廢水中含有大量磁性微粒，可以直接采用該方法去除。70年代末，冶金部建筑研究總院環(huán)保所對(duì)高梯度磁分離處理軋鋼廢水進(jìn)行了相關(guān)研究，1980年完成了半工業(yè)試驗(yàn)后，于1982年工業(yè)性正式運(yùn)行。鋼鐵工業(yè)廢水處理結(jié)果見下表。鋼鐵工業(yè)廢水處理結(jié)果廢水名稱原水懸浮物濃度(mg/L)處理水懸浮物濃度(mg/L)去除率(%)磁場(chǎng)強(qiáng)度(KG)流速(m/min)堿式氧化爐洗滌廢水***-*****.84.65冷軋廢水47.*****.611.50.74鐵屑池溢流廢水***-*****.3192.7電爐廢水3092.599.2102.1高爐煤氣洗滌器廢水***-*****.535高爐洗滌器廢水***-*****.5155轉(zhuǎn)爐煤氣洗滌器廢水*****.237.5轉(zhuǎn)爐洗滌器廢水*****.932.51.2.2城市污水處理一般的城市污水中，含有大量的非磁性污染物，因此，在采用高梯度磁分離技術(shù)對(duì)城市污水進(jìn)行處理時(shí)，需要投加磁種與混凝劑。污水首先流經(jīng)格柵，然后流入絮凝池，再通過(guò)高梯度磁分離器。美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究者，對(duì)城市污水投加1000ppmFeo和硫酸鋁，進(jìn)行高梯度磁分離處理，實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好。城市污水處理結(jié)果見下表。城市污水處理結(jié)果污染物處理前處理后去除率(%)懸浮物(mg/L)*****色度(度)***-*****濁度(JTU)*****細(xì)菌(個(gè)/100mL)2.8x101.8x1099磷酸鹽(ppm)1.690.05971.3高梯度磁分離處理廢氣1.3.1煙氣除塵冶金工業(yè)的粉塵污染非常嚴(yán)重。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一座平爐每小時(shí)排出近0.5t的鐵粉，一座33t的轉(zhuǎn)爐一年排出2500t金屬，這類煙氣中含有大量的磁性粉塵，因此，可以用高梯度磁分離技術(shù)對(duì)這類煙塵進(jìn)行處理。高梯度磁分離技術(shù)，可以將氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐和電弧煉鋼爐排出的煙流中的工業(yè)粉塵去除，而且除塵效率可達(dá)99%以上。1.3.2燃煤脫硫在工業(yè)上，采用物理方法去除煤中的無(wú)機(jī)物時(shí)，通常要將煤粉碎后才能使用。煤本身是逆磁性的，而無(wú)機(jī)物是順磁性的，兩者的磁性不同，因此，高梯度磁分離技術(shù)就成為燃煤脫硫的一種很好的方法。一些研究表明，應(yīng)用高梯度磁分離技術(shù)可以脫去燃煤中的硫分和灰分。美國(guó)華盛頓州的塔科馬已建成了處理能力為50t/d的生產(chǎn)性裝置，對(duì)無(wú)機(jī)硫和灰分的去除率為90%以上。2、膜分離在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用2.1氣體膜分離在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用氣體膜分離技術(shù)于20世紀(jì)70年代開發(fā)成功，是一項(xiàng)新興的高效分離技術(shù)。與其他氣體分離技術(shù)相比，它具有以下優(yōu)勢(shì)：裝置相對(duì)簡(jiǎn)單靈活，運(yùn)行費(fèi)用比較低，易于推廣；操作條件溫和，被分離物質(zhì)不會(huì)發(fā)生相變，能耗較低；膜本身是環(huán)境友好型材料，分離過(guò)程不需要再外加其他的物質(zhì)，因此不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染；可以和常規(guī)分離過(guò)程耦合，大大提高分離效率。2.1.1有機(jī)蒸氣的分離和回收化學(xué)、石油及合成工業(yè)排放的廢氣中含有大量有機(jī)蒸氣。有機(jī)蒸氣具有商業(yè)價(jià)值，但如果將含有機(jī)蒸氣的廢氣直接排放到大氣中，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。因此，分離和回收機(jī)蒸氣有重要的意義。分離集成過(guò)程見下圖。氣體膜分離集成過(guò)程的一般流程混合氣體經(jīng)過(guò)壓縮后進(jìn)入冷凝器，冷凝下來(lái)的液體，有機(jī)蒸氣可直接回收，剩余氣體進(jìn)入膜組件進(jìn)行分離，未透過(guò)膜的氣體只含極少量有機(jī)蒸氣，可視具體情況排放或作進(jìn)一步的處理。2.1.2酸性氣體的分離和回收二氧化碳的大量排放是引起全球變暖的原因之一；而二氧化硫?qū)е滤嵊甑男纬?，并使建筑物、管道等遭到腐蝕。所以從保護(hù)環(huán)境的角度，回收二氧化碳和二氧化硫非常有必要。用于分離二氧化碳和二氧化硫的膜技術(shù)大體可分為二種：氣體吸收膜和氣體分離膜。2.1.3氣體膜分離在環(huán)保中的應(yīng)用發(fā)展方向首先，聚焦于高效膜材料的開發(fā)；其次，開發(fā)基于膜的集成耦合技術(shù)來(lái)處理特定的環(huán)境污染物；第三，盡快將實(shí)驗(yàn)室成果應(yīng)用于實(shí)際生活與工業(yè)生產(chǎn)，使氣體膜分離技術(shù)，在環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域真正發(fā)揮作用。2.2液膜分離在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用液膜分離是一種能達(dá)到專一分離目的嶄新分離技術(shù)。自六十年代首創(chuàng)以來(lái)，發(fā)展迅速，并廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)的各個(gè)領(lǐng)域。2.2.1有機(jī)廢水的處理隨著化學(xué)工業(yè)的高速發(fā)展，來(lái)自脫硫廠、化工廠的有機(jī)廢水對(duì)環(huán)境的污染引起了人們的極大重視。采用液膜法處理有機(jī)廢水，具有高效、快速、經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。特別是用于處理含酚廢水，效果非常