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1、毕业设计（论文）目录1.1 引言21.2 国内外水处理研究现状31.2.1 工业废水的一般处理方法31.3 我国多功能水处理剂的研究现状41.3.1发展概况41.3.2存在的问题51.3.3结论51.4 美国水处理化学品市场现状51.4.1美国水处理化学品市场概况51.4.2水处理化学品的现状61.4.3水处理化学品发展的方向61.4.4新型合成水处理化学品的开发61.4.5水处理化学品间的复配增效技术研究71.4.6水处理化学品的分子结构设计以及与其性能的相关性研究71.4.7多功能水处理化学品的研究81.5 重金属废水的来源和危害101.5.1重金属废水来源101.5.2重金属废水危害11
2、1.5.3重金属废水污染的特点121.5.4重金属废水处理方法121.6 活性炭纤维概述131.6.1活性炭纤维及其应用研究进展131.6.2的应用141.7 研究目的意义及内容161.7.1研究的目的和意义161.7.2研究内容162 活性碳纤维162.1 结构特征172.2 表面化学结构172.3 活性碳纤维与活性碳的比较182.4 粒状活性碳与活性碳纤维过滤器性能对比202.4.1粒状活性碳过滤器及活性碳纤维过滤器202.4.2活性炭纤维的特点212.5 粒状活性碳过滤器和活性碳纤维过滤器的性能对比232.5.1两种过滤器对水的过滤233 实验材料与方法243.1 活性炭纤维处理甲苯废水
3、的试验243.2 活性碳纤维对含酚类废水的处理实验293.3活性炭吸附法处理含重金属废水313.4活性炭纤维对水中重金属离子的吸附研究333.4.1实验部分343.4.2实验方法343.4.3结果与讨论344 性能测试（X射线衍射物相分析）365 再生式废水处理塔的设计436 致谢517参考文献52281 绪论1.1 引言我国水资源缺乏，人均水资源只有世界平均水平的四分之一，被联合国列为13个贫水国之一。水资源紧缺问题已经制约了国民经济和社会的发展，虽然这些年来我国一直强调节约用水，但各地的用水量和排水量仍不断增长，水污染也不断加剧。因此，开展废水回用工作，已经迫在眉睫。缺水和环保已成为制约高
4、耗水、多污染石化企业可持续发展的瓶颈。近年来随着人类环保意识的不断提高，对于生存的环境，特别是对空气、水等净化密切相关的活性炭等环保材料的性能要求越来越高，外排废水回用作循环冷却水装置的研究及探索新的多功能水处理剂材料就具有很重要的现实意义。工业水处理是一门介于应用化学、能源利用、水资源利用和环境保护之间的边缘学科。他研究的是工业用水的预处理，用水的深层次净化（软化和除盐）处理，循环冷却水处理和工业生产污水的处理技术。工业水处理对于确保工业生产地安全经济运行，防止事故发生，节能降耗，保证产品质量，改善工业生产和周围居民生产生活环境等，有着十分明显的作用和贡献。工业水处理可以分为工业用水处理（也
5、有人称为工业给水处理）和工业废水处理。工业用水处理就是将水质处理到能满足企业内部不同的工艺、不同设备对水质的需求，保证企业生产的正常进行。比如锅炉要求提供纯水或软化水；电子工业要求使用纯水并去除水中的微粒；食品工业要求水能符合相应的饮用水标准；密闭式冷却水系统，则要求水为清水、软化水或纯水。如果达不到这种要求，则会对产品、设备产生一系列的危害。所以，现代的工业企业，都非常重视用水的水质及相应的水处理工作，因此它是保证产品质量、提高效率、保证设备的重要条件。1.2 国内外水处理研究现状1.2.1 工业废水的一般处理方法工业废水治理方法，一般可分为物理法、生物化学法、物理化学法及化学法。物理法 只
6、要是利用物理原理和机械作用对废水进行治理，故也称机械法，其中包括沉淀，均衡调节，过滤及离心分离等方法。物理化学法 通过物理化学过程来处理废水以除去污染物质的方法。主要有吸附、浮选、反渗透、电渗析、超声波及超吸附等方法。化学法 通过施用化学试剂或采用其他化学手段进行废水处理的方法，如中和、氧化、还原、离子交换等。生物化学法 是利用微生物的作用，去除废水中的溶胶物质及有机物质的方法。包括活性污泥法、生物转盘法、生物滤池法以及厌气处理方法。对于一定的工业废水，往往要进行实际试验、比较，才能确定出有效、经济合理的处理方案。有时要选用不同的方法进行组合处理，才能取得满意的效果。废水处理也可分为一级处理，
7、二级处理和三级处理。一级处理主要是解决悬浮固体、胶体悬浮油类等污染问题，常用物理方法和中和法；二级处理主要是解决溶解在水中的有机物及部分悬浮固体的污染问题，经常采用生物处理法；三级处理为废水的深度处理，主要是解决难以分解的有机物和无机物，使水质达到排放和回用要求。常用的处理方法有活性炭吸附、离子交换、反渗透等方法。经过三级处理后，水质基本上可以达地面水标准。1.3 我国多功能水处理剂的研究现状水处理剂是工业用水、生活用水、废水处理过程中必须使用的各种化学药剂的总称。主要用于控制水垢、污泥的形成,减少水相材料的腐蚀,除去水中的悬浮固体和有害物质、除臭脱色、软化和稳定水质等。用化学法对工业废水进行
8、处理主要是在水处理系统中投加絮凝剂、缓蚀剂、杀菌剂等多种药剂,但是多种药剂投加,会使处理工艺流程复杂,设备增多,药剂费用昂贵,操作过程复杂化,有时甚至会因多种试剂的投加而互相拮抗,从而降低药剂的效果,故研究一种水处理剂,它兼具有两项或多项功能,就显得非常重要。近20年来,一类具有一剂多效,兼有絮凝、缓蚀、杀菌等多功能水处理剂的研究和开发取得了相当大的进展,用此类药剂对工业废水进行处理,处理后的废水不仅能达到合乎排放标准,而且在水处理过程中能够减缓其对金属设备、管道腐蚀、抑制细菌滋生和杀灭细菌,对多功能水处理剂的研究,具有重要的理论意义与重大的应用价值,对促进我国的水处理工业与环境治理,保证工农
9、业生产的可持续发展有着积极的推动作用。一.我国多功能水处理剂的发展概况及存在问题1.3.1发展概况多功能水处理剂是水处理剂研究的一个重要方面,它的研究内容丰富,进展也较快,它是通过药剂的一次投加来实现废水的多方面处理,拓宽了水处理剂的生产和应用范围,对化学法处理工业废水的发展有重大的促进作用。除CG-A外,新研制的多功能水处理剂有CG-A3、CMT-A2等,这些药剂在模拟油田含油质水处理及工业水处理的应用效果显示它们既有优良的絮凝净化效果,又有抑制腐蚀特点是点蚀的作用,有些还具有优良的阻垢性能。絮凝-杀菌剂、絮凝-杀菌-缓蚀剂的研究开发也取得了一定的成果,据报道此类药剂能有效吸附水中微细颗粒和
10、细菌,从而能较好地富集细菌于底泥中。由于底泥中既富集了细菌,又浓缩了杀菌成分,因此有利于细菌的集中捕杀。从1987年开始,进行了F691的阴离子改性天然高分子的研究工作,研制开发出的絮凝-杀菌剂CG-C,用它进行水处理絮凝实验时,具有电荷中和与吸咐架桥的双重作用,且有利于细菌的集中捕杀,有其良好的应用前景。近年来,进行了天然高分子改性的氮杂环季铵盐水处理剂的研究开发,已取得了初步成果,如絮凝-缓蚀-杀菌剂FQA-C,在机理研究方面,取得了开拓性进展,如提出了絮凝-双成膜缓蚀模型,渐减絮凝-渐增杀菌协同机理模型,该模型的絮凝组分属于阴离子型的高分子絮凝剂,与聚合氯化铝配伍时能取得很好的絮凝效果,
11、这都为今后开发多功能水处理剂打下了基础。1.3.2存在的问题(1)开发的药剂品种不多。我国虽然在天然高分子多功能水处理剂方面已取得了较大突破,但在合成高分子水处理剂方面,无消息报道。(2)研究多功能水处理剂的基础理论比较薄弱。例如对药剂的絮凝、缓蚀、杀菌作用机理、不同组分之间的协同效应等研究不够。(3)阳离子聚丙烯酰胺应该是重点发展的合成高分子药剂,特别是多功能阳离子聚丙烯酰胺更是我国水处理工业中急需的水处理剂,在国内尚属空白。1.3.3结论(1)在不断提高、完善现有品种的生产技术的基础上,继续开发国内空白又属需求的新品种。吡啶季胺盐型阳离子聚合物是将4-乙烯基吡啶与丙烯酰胺进行共聚合,然后使
12、用季胺化试剂作用,使吡啶环正离子化,这样制得的共聚物不仅实现了聚丙烯酰胺的阳离子化,而且又将氮杂环季胺盐引入高分子之中,是一种新兴的多功能水处理剂。(2)要获得高分子量和低单体含量的多功能水处理剂,寻找合适的引发剂和改进聚合方法是关键的问题。(3)加强理论研究努力开发新型仪器、设备、分析监测等配套产品。(4)多功能水处理剂是水处理药剂研究的一个重要方面,它的研究内容丰富、进展快,对化学法处理工业水的发展有重大促进作用。1.4 美国水处理化学品市场现状1.4.1美国水处理化学品市场概况水处理化学品市场由市政水处理市场和工业水处理市场组成。市政水处理市场包括饮用水和城市废水处理;工业水处理市场包括
13、冷却水和蒸汽发电厂、商业/公共机构的建筑、设备用水以及工厂排放废水的处理。专用水处理化学品是指活性炭、离子交换树脂、有机聚合物絮凝剂和缓蚀剂、阻垢剂、杀生剂、消泡剂、燃烧助剂等配方化学品。各种水处理化学品的主要作用是抑制垢、污泥和粘泥生成;减少泡沫;降低与水接触材料的腐蚀;控制;除去悬浮固体(澄清);除去颜色和臭味;软化和矿化水。1.4.2水处理化学品的现状在工业冷却水中,为了控制腐蚀、结垢及微生物黏泥等而添加的化学品称为水处理化学品或水处理剂,习惯上也称为水质稳定剂。水处理技术在发展的初期和中期,添加的水处理化学品一般都是简单的无机化合物,如石灰、二氧化碳、硫酸、氯气、磷酸盐等。这些无机化合
14、物大都是工业原料,价廉而易得。然而,单纯使用无机化合物,水处理效果受到一定的限制,因此,在生产上就逐步地发展成和某些天然的有机化合物复合使用来达到水质控制的目的。如单宁、淀粉、木质素等都是很早就使用的天然有机水处理化学品。20世纪60年代初,为了有效地达到缓蚀、阻垢和杀菌的目的,更好地控制排污水所造成的污染和公害,逐步发展和使用了新型的有机缓蚀剂、有机阻垢剂和有机杀菌剂。总的趋势是越来越多的无机化合物逐步被有机化合物所取代,某些无机水处理化学品往往也只有和有机水处理化学品复合使用才更有效。目前,合成和新发展的有机水处理化学品都是合成产物,而且几乎已完全代替了原来应用的天然有机化合物。许多行之有
15、效的合成表面活性剂也逐渐被应用到水处理领域,作为杀菌灭藻的水处理化学品和污泥剥离水处理化学品。目前,国内循环冷却水系统大都采用磷系复合配方,其主要优点是无毒和使用浓度较低,然而磷系缓蚀阻垢剂可以充当水中细菌和藻类的营养成分,引起水源的富营养化。随着社会的进步和人类环保意识的增强,只有那些没有污染或能很快被生物降解、价格又很低廉的高效绿色水处理化学品,才是受人们欢迎的真正的新型水处理化学品。1.4.3水处理化学品发展的方向应该指出,水处理化学品的发展绝不是孤立进行的。它与机理的研究、合成工艺与测试方法的变革,甚至分子设计理论等方面的发展密切相关,相互促进。水处理化学品要能在工业上大规模应用,必须考虑水处理化学品的污染问题和成本问题。只有那些没有污染或能很快被生物降解、价格又很低廉的高效多功能水处理化学品(如阳离子改性单宁具有阻垢、缓蚀、絮凝等多种功能)才是受人们欢迎的真正的新型水处理化学品。因此,可以预计,不久将有更多的、更有效的环境友好型的新型缓蚀剂、阻垢剂、杀菌剂,污泥剥离剂被开发出来并得到更广泛的应用。今后水处理化学品的发展可能有如下动向。1.4.4新型合成水处理化学品的开发新型水处理化学品研究的
