氧是一种化学元素,其原子序数为8,由符号“O”表示。在元素周期表中,氧是氧族元素的一员,它也是一个高反应性的第2周期非金属元素,很容易与几乎所有其它元素形成化合物(主要为氧化物)。在标准状况下,两个氧原子结合形成氧气,是一种无色无嗅无味的双原子气体,化学式为O2。如果按质量计算,氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦,在地壳中,氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的88%,也占了空气体积的20.9%。\x0d\x0a构成有机体的所有主要化合物都含有氧,包括蛋白质、碳水化合物和脂肪。构成动物壳、牙齿及骨骼的主要无机化合物也含有氧。由蓝藻、藻类和植物经过光合作用所产生的氧气化学式为O2,几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。对于厌氧性生物来说,氧气是有毒的。这类生物曾经是早期地球上的主要生物,直到2.5亿年前O2开始在大气层中逐渐积累。氧气的另一个同素异形体是臭氧。在高海拔形成的臭氧层能够隔离来自太阳的紫外线辐射。但是接近地表的臭氧则是一种污染,这些臭氧主要存在与光化学烟雾中。\x0d\x0a氧气是由约瑟夫·普利斯特里和卡尔·威廉·舍勒独立发现的。虽然卡尔比约瑟夫早发现一年,但由于约瑟夫首先发表论文,所以很多人仍然认为是约瑟夫首先发现的。氧气的英文名是“Oxygen”,由拉瓦锡定名与1777年,拉瓦锡利用氧气所进行的试验在燃烧和腐蚀的方面打败了当时流行的燃素说。在工业上,氧气是通过分馏液态空气制备的,同时使用分子筛除去二氧化碳和氮气。也可以通过电解水等其他方式制备氧气。氧气的运用包括钢铁的冶炼、塑料和纺织品的制造以及作为火箭推进剂与进行氧气疗法,也用来在飞机、潜艇、太空船和潜水中维持生命。\x0d\x0a氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭,能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色,具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭,能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色,具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。\x0d\x0a1.【物理性质】\x0d\x0a在标准状况下,氧气的密度是1.429g_L,比空气的密度(1.293g_L)略大。它不易溶于水,在室温下,1L水中只能溶解于约30mL氧气。在压强为101kPa时,氧气在-183°C时变为蓝色液体,在-218°C时会变成淡蓝色雪花状的固体。 2.【化学性质】\x0d\x0a\x0d\x0a氧气的化学性质比较活泼。除了惰性气体、活性小的金属元素如金、铂、银、钯之外,大部分的元素都能与氧起反应,这些反应称为氧化反应,而反应产生的化合物称为氧化物。一般而言,非金属氧化物的水溶液呈酸性,而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外,几乎所有的有机化合物,可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。氧原子的结构\x0d\x0a(1)、氧气跟金属反应:\x0d\x0a与钾的反应:\x0d\x0a4K+O2=2K2O,钾的表面变暗\x0d\x0a2K+O2=K2O2;K+O2=KO2(超氧化钾),(条件:点燃或加热,两个反应同时进行)\x0d\x0a与钠的反应:\x0d\x0a4Na+O2=2Na2O,钠的表面变暗\x0d\x0a2Na+O2=Na2O2(条件:点燃或加热),产生黄色火焰,放出大量的热,生成淡黄色粉末。\x0d\x0a与镁的反应;2Mg+O2=2MgO(条件:点燃),剧烈燃烧发出耀眼的强光,放出大量热,生成白色固体。\x0d\x0a与铝的反应;4Al+3O2=2Al2O3(条件:点燃),发出明亮的光,放出热量,生成白色固体。\x0d\x0a与铁的反应;\x0d\x0a4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O,(铁锈的形成)\x0d\x0a3Fe+2O2=Fe3O4(条件:点燃),红热的铁丝剧烈燃烧,火星四射,放出大量热,生成黑色固体。\x0d\x0a与锌的反应:2Zn+O2=2ZnO(条件:点燃),\x0d\x0a与铜的反应;2Cu+O2=2CuO(条件:加热),加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。\x0d\x0a(2)、氧气跟非金属反应:\x0d\x0a与氢气的反应:2H2+O2=2H2O(条件:点燃),产生淡蓝色火焰,放出大量的热,并有水生成。\x0d\x0a与碳的反应:CO2(carbon dioxide)\x0d\x0a(碳+氧气→二氧化碳)C+O2=CO2(条件:点燃),剧烈燃烧,发出白光,放出热量,生成使石灰水变浑浊的气体。\x0d\x0a氧气不完全时则产生一氧化碳:2C+O2=2CO(条件:点燃)。\x0d\x0a与硫的反应:S+O2=SO2(条件:点燃),发生明亮的蓝紫色火焰,放出热量,生成有刺激性气味的气体,该气体也能使成清石灰水变浑浊,且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色。\x0d\x0a与红磷的反应:4P+5O2=2P2O5(条件:点燃),剧烈燃烧,发光放热,生成白烟。(P4O10为五氧化二磷的分子式,此处写P2O5亦可)\x0d\x0a与白磷的反应:P4+5O2=2P2O5,白磷在空气中自燃,发光发热,生成白烟。\x0d\x0a与氮气的反应:N2+O2=2NO(条件:放电)\x0d\x0a与氧气的反应:3O2=2O3(条件:放电)\x0d\x0a(3)、氧气跟一些有机物反应,如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。\x0d\x0a气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰,放出大量的热,生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。\x0d\x0a甲烷:CH4+2O2=CO2+2H2O(条件:点燃)\x0d\x0a乙烯:C2H4+3O2=2CO2+2H2O(条件:点燃)\x0d\x0a乙炔:2C2H2+5O2=4CO2+2H2O(条件:点燃)\x0d\x0a苯:2C6H6+15O2=12CO2+6H2O(条件:点燃)\x0d\x0a甲醇:2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O(条件:点燃)\x0d\x0a乙醇:CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O(条件:点燃)\x0d\x0a碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式:4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=4xCO2+2yH2O(条件:点燃)(通式完成后应注意化简!下同)\x0d\x0a烃的燃烧通式:4CxHy+(4x+y)O2=4xCO2+2yH2O(条件:点燃)\x0d\x0a乙醇被氧气氧化:2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O(条件:Cu,加热)\x0d\x0a此反应包含两个步骤:(1)2Cu+O2=2CuO(加热)(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O(加热)\x0d\x0a氯仿与氧气的反应:2CHCl3+O2=2COCl2(光气)+2HCl\x0d\x0a(4)、氧气与其它化合物的反应:\x0d\x0a硫化氢的燃烧:(完全)2H2S+3O2=2H2O+2SO2;(不完全)2H2S+O2=2H2O+2S(条件:点燃)\x0d\x0a煅烧黄铁矿:4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2(条件:高温)\x0d\x0a二氧化硫的催化氧化:2SO2+O2=2SO3(条件:V2O5,加热)\x0d\x0a空气中硫酸酸雨的形成:2SO2+O2+2H2O=2H2SO4\x0d\x0a氨气在纯氧中的燃烧:4NH3+3O2(纯)=2N2+6H2O(条件:点燃)\x0d\x0a氨气的催化氧化:4NH3+5O2=4NO+6H2O(条件:Pt,加热)\x0d\x0a一氧化氮与氧气的反应:2NO+O2=2NO2
空分制氮的原理是
碳分子筛可以同时吸附空气中的氧和氮,其吸附量也随着压力的升高而升高,而且在同一压力下氧和氮的平衡吸附量无明显的差异。因而,仅凭压力的变化很难完成氧和氮的有效分离。如果进一步考虑吸附速度的话,就能将氧和氮的吸附特性有效地区分开来。氧分子直径比氮分子小,因而扩散速度比氮快数百倍,故碳分子筛吸附氧的速度也很快,吸附约1分钟就达到90%以上;而此时氮的吸附量仅有5%左右,所以此时吸附的大体上都是氧气,而剩下的大体上都是氮气。这样,如果将吸附时间控制在1分钟以内的话,就可以将氧和氮初步分离开来,也就是说,吸附和解吸是靠压力差来实现的,压力升高时吸附,压力下降时解吸。而区分氧和氮是靠两者被吸附的速度差,通过控制吸附时间来实现的,将时间控制的很短,氧已充分吸附,而氮还未来得及吸附,就停止了吸附过程。因而变压吸附制氮要有压力的变化,也要将时间控制在1分钟以内。
[编辑本段]1原理
蛋白质是含氮的有机化合物。食品与硫酸和催化剂一同加热消化,使蛋白质分解,分解的氨与硫酸结合生成硫酸铵。然后碱化蒸馏使氨游离,用硼酸吸收后再以硫酸或盐酸标准溶液滴定,根据酸的消耗量乘以换算系数,即为蛋白质含量。
1.有机物中的胺根在强热和CuSO4,浓H2SO4作用下,硝化生成(NH4)2SO4
反应式为:
CuSO4+2NH2—+H2S04+2H+=(NH4)2S046686体育官网下载
2.在凯氏定氮器中与碱作用,通过蒸馏释放出NH3,收集于H3BO3溶液中
反应式为:
(NH4)2SO4+2NaOH=2NH3+2H2O+Na2SO4
2NH3+4H3BO3=(NH4)2B4O7+5H2O
3.用已知浓度的H2SO4(或HCI)标准溶液滴定,根据HCI消耗的量计算出氮的含量,然后乘以相应的换算因子,既得蛋白质的含量
反应式为:
(NH4)2B4O7+H2SO4+5H2O=(NH4)2SO4+4H3BO3
(NH4)2B4O7+2HCl+5H2O=2NH4Cl+4H3BO3
[编辑本段]2试剂
所有试剂均用不含氨的蒸馏水配制。
2.1硫酸铜。
2.2硫酸钾。
2.3硫酸。
2.4 2%硼酸溶液。
2.5混合指示液:1份0.1%甲基红乙醇溶液与5份0.1%溴甲酚绿乙醇溶液临用时混合。也可用2份0.1%甲基红乙醇溶液与1份0.1%次甲基蓝乙醇溶液临用时混合。
2.6 40%氢氧化钠溶液。
2.7 0.025mol/L硫酸标准溶液或0.05mol/L盐酸标准溶液。
[编辑本段]3仪器
定氮蒸馏装置:如图所示。
凯氏定氮法仪器1.安全管
2.导管
3.汽水分离管
4.样品入口
5.塞子
6.冷凝管
7.吸收瓶
8.隔热液套
9.反应管
10.蒸汽发生瓶
[编辑本段]4操作方法
1、样品处理:精密称取0.2-2.0g固体样品或2-5g半固体样品或吸取10-20ml液体样品(约相当氮30-40mg),移入干燥的100ml或500ml定氮瓶中,加入0.2g硫酸铜,3g硫酸钾及20毫升硫酸,稍摇匀后于瓶口放一小漏斗,将瓶以45度角斜支于有小孔的石棉网上,小火加热,待内容物全部炭化,泡沫完全停止后,加强火力,并保持瓶内液体微沸,至液体呈蓝绿色澄清透明后,再继续加热0.5小时。取下放冷,小心加20ml水,放冷后,移入100ml容量瓶中,并用少量水洗定氮瓶,洗液并入容量瓶中,再加水至刻度,混匀备用。取与处理样品相同量的硫酸铜、硫酸钾、硫酸铵同一方法做试剂空白试验。
2、按图装好定氮装置,于水蒸气发生器内装水约2/3处加甲基红指示剂数滴及数毫升硫酸,以保持水呈酸性,加入数粒玻璃珠以防暴沸,用调压器控制,加热煮沸水蒸气发生瓶内的水。
3、想接收瓶内加入10ml 2%硼酸溶液及混合指示剂1滴,并使冷凝管的下端插入液面下,吸取10.0ml样品消化液由小玻璃杯流入反应室,并以10ml水洗涤小烧杯使流入反应室内,塞紧小玻璃杯的棒状玻璃塞。将10ml 40%氢氧化钠溶液倒入小玻璃杯,提起玻璃塞使其缓慢流入反应室,立即将玻璃盖塞紧,并加水于小玻璃杯以防漏气。夹紧螺旋夹,开始蒸馏,蒸气通入反应室使氨通过冷凝管而进入接收瓶内,蒸馏5min。移动接收瓶,使冷凝管下端离开液皿,再蒸馏1min,然后用少量水冲洗冷凝管下端外部。取下接收瓶,以0.01N硫酸或0.01N盐酸标准溶液定至灰色或蓝紫色为终点。
同时吸取10.0ml试剂空白消化液按3操作。
计算:
X=((V1-V2)*N*0.014)/( m*(10/100))+F*100
X:样品中蛋白质的含量,g;
V1:样品消耗硫酸或盐酸标准液的体积,ml;
V2:试剂空白消耗硫酸或盐酸标准溶液的体积,ml;
N:硫酸或盐酸标准溶液的当量浓度;
0.014:1N硫酸或盐酸标准溶液1ml相当于氮克数;
m:样品的质量(体积),g(ml);
F:氮换算为蛋白质的系数。蛋白质中的氮含量一般为15~17.6%,按16%计算乘以6.25即为蛋白质,乳制品为6.38,面粉为5.70,玉米、高粱为6.24,花生为5.46,米为5.95,大豆及其制品为5.71,肉与肉制品为6.25,大麦、小米、燕麦、裸麦为5.83,芝麻、向日葵为 5.30。
[编辑本段]注意事项
(1)样品应是均匀的。固体样品应预先研细混匀,液体样品应振摇或搅拌均匀。
(2)样品放入定氮瓶内时,不要沾附颈上。万一沾附可用少量水冲下,以免被检样消化不完全,结果偏低。
(3)消化时如不容易呈透明溶液,可将定氮瓶放冷后,慢慢加入30%过氧化氢(H2O2)2-3ml,促使氧化。
(4)在整个消化过程中,不要用强火。保持和缓的沸腾,使火力集中在凯氏瓶底部,以免附在壁上的蛋白质在无硫酸存在的情况下,使氮有损失。
(5)如硫酸缺少,过多的硫酸钾会引起氨的损失,这样会形成硫酸氢钾,而不与氨作用。因此,当硫酸过多的被消耗或样品中脂肪含量过高时,要增加硫酸的量。
(6)加入硫酸钾的作用为增加溶液的沸点,硫酸铜为催化剂,硫酸铜在蒸馏时作碱性反应的指示剂。
(7)混合指示剂在碱性溶液中呈绿色,在中性溶液中呈灰色,在酸性溶液中呈红色。如果没有溴甲酚绿,可单独使用0.1%甲基红乙醇溶液。
(8)氨是否完全蒸馏出来,可用PH试纸试馏出液是否为碱性。
(9)吸收液也可以用0.01当量的酸代表硼酸,过剩的酸液用0.01N碱液滴定,计算时,A为试剂空白消耗碱液数,B为样品消耗碱液数,N为碱液浓度,其余均相同。
(10)以硼酸为氨的吸收液,可省去标定碱液的操作,且硼酸的体积要求并不严格,亦可免去用移液管,操作比较简便。
(11)向蒸馏瓶中加入浓碱时,往往出现褐色沉淀物,这是由于分解促进碱与加入的硫酸铜反应,生成氢氧化铜,经加热后又分解生成氧化铜的沉淀。有时铜离子与氨作用,生成深兰色的结合物[Cu(NH3)4]2+
(12)这种测算方法本质是测出氮的含量,再作蛋白质含量的估算。只有在被测物的组成是蛋白质时才能用此方法来估算蛋白质含量。
管道直饮水,采用纳滤膜特有的选择透过性性能,可脱除自来水中有机物、细菌和病毒,保留水中有益于人体的微量元素,是对“自来水饮用水的深度处理”,经臭氧、紫外线、变频恒压输出至用户可直接生饮的水。
分质供水是指根据生活中人们对水的不同需要,由市政提供的自来水为生活饮用水,采用特殊工艺将自来水进行深度加工处理成可直接饮用的纯净水,然后由食品卫生级的管道输送到户,并单独计量。这种直接饮用的纯净水分纯水或净水,即按照中华人民共和国GB 17323《瓶装饮用纯净水》,以符合生活饮用水卫生标准的水为原料,通过反渗透膜(Revvrse Osmosis Element/RO)净化处理后,称为纯水。按照建设部CJ 94《饮用净水水质标准》[3],用同样符合生活用水卫生标准的水为原料,通过纳滤膜(Nanofiltration Element/NF)或法国卡提斯(CARTIS)载银活性炭净化处理后,称为净水。
国家《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范(讨论稿)》[2]要求管道直饮水用户龙头出水任何时间必须符合《饮用净水水质标准(CJ 94-1999)》[3]规定要求。管道分质直饮水系统的设计生产必须符合《管道直饮水系统技术规程(讨论稿)》[4],在法规上给予了严格的行业规范和强有力的卫生行政执法依据,真正确保每一个小区管道分质直饮水用户的饮水卫生安全与饮用健康,这便是新一代的高效、绿色环保、节能型水质处理供水装置。
1.2直饮水
以上纯水或净水经臭氧气液混合后密封于容器中且不含任何添加物,再通过紫外线照射,经电子(场)水处理器(微电解杀菌器)流经的水在微弱的电场中产生大量具有极强和广谱杀生能力的活性水,由食品卫生级管道供每家每户直接饮用,可供直接饮用的水叫直饮水。
1.3直饮机
管道直饮机,是在饮水机的基础功能上增加进水自动控制器,使用时只需将管道直饮机与饮用水管道直接联接,实现自动进水,可直接饮用的饮水机。是现代住宅小区、写字楼供水的终端饮水设备。
1.4管道分质供水系统
管道分质直饮水及直饮机是将水处理装置与供水管网、管道直饮机有机的结合,在处理工艺上都有严格要求和卫生规范,工艺中除沉淀、吸附、过滤常规方式外,采用新的水处理材料及工艺,用铜锌滤料(KDF)替代石英砂;用臭氧(Ozone/Q3)与颗粒活性炭(Grancule Activated Carbon/GAC)结合成生物-活性炭法(Biological Activated Carbon/BAC)消毒方式替代普通活性炭(Activated Carbon/AC);用钛金属滤芯(HDF)替代聚丙烯(PPF);用超滤膜(Ultrafiltration Element/UF)作为预处理;用纳滤膜(Nanofiltration Element/NF)或卡提斯(CARTIS)替代通常的逆渗透膜(Revvrse Osmosis Element/RO),将水的利用率提高;将电量的消耗减少,产品水主要采用臭氧加紫外线杀菌器的最佳组合,增加电子(场)水处理器(微电解杀菌器),是管道分质供水系统管网循环杀菌的理想产品。对管网进行定期循环,经卡提斯(CARTIS)处理过的水溶氧量大,增加了水的活性,能抑制细菌生长,可持续保鲜,有效保证管网内水的新鲜与饮用卫生安全。系统的供水量严格遵守每天的按用水需求量设计,再加上管道直饮机内储存水容量不会大于3升(家用型)、30升(单位型),保持随时饮用随时补充新鲜水。国家《生活饮用水管道分质直饮水卫生规范(2002)》[2]标准(讨论稿)要求管道直饮水用户龙头出水任何时间必须符合《饮用净水水质标准(CJ94-1999)》[3]。由于直饮水水质纯净,口感甜润,每天的产水每天饮用完,管网系统每天定时用臭氧、紫外线杀菌、电子(场)水处理器消毒保鲜,水中含氧量的提高能预防直饮水的二次污染,使每天的直饮水新鲜可口。给水采用恒压变频水泵输送,满足高层建筑要求。分质供水非常适应于现代城市住宅小区管道直接饮用水的需求,从而提高人民生活质量。
1.5预处理装置
预处理装置是将自来水经臭氧氧化、活性炭吸附、5μm精度多级过滤,使原水达到初级净化的装置。其由臭氧水处理仪、原水罐、增压泵、铜锌沉淀过滤、活性炭吸附过滤、金属钛棒微孔精密过滤,经预处理后的水满足超滤膜净化处理,提供给予后置反渗透膜或纳滤膜进水要求。
1.6水质深度处理装置
水质深度处理装置是将经预处理后的水,由高压泵加压作用于反渗透膜(简称RO)或反渗透膜纳滤膜(简称NF)的反渗透功能达到纯净水的目的[9],电导率检测仪、臭氧装置、紫外线消毒杀菌器、和微电脑控制电器组合而成。通过去除水中有机物(如三卤甲烷中间体、胶体、悬浮物、微生物、细菌、藻类、霉类等)、热源、病毒、异色异味等,经处理的水质符合卫生部《生活饮用水卫生规范》[1]的有关规定和建设部《饮用净水水质标准(CJ 94-1999)》[3]。
1.5净水的制造方法:纳滤膜渗透法(简称NF)
纳滤渗透膜技术是介于反渗透膜与超滤膜性能之间的承前启后膜技术,作为一种新型分离技术,纳滤膜在其分离应用中表现出下列三个显著特征[7]:一是其截留分子量介于反渗透膜和超滤膜之间,为150~2000Å;二是纳滤膜对无机盐有一定的截留率,因为它的表面分离层是由聚电解质所构成,对离子有静电相互作用。三是超低压大通量,即在超低压下(0.1MPa)仍能工作,并有较大的通量。也是最先进、最节能、效率最高的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的压力下,借助于只允许水分子透过纳滤渗透膜的选择截留作用,将溶液中的溶质与溶济分离,从而达到净化水的目的。纳滤渗透膜是由具有高度有序矩阵结构的聚洗胺合成纳米纤维素组成的。它的孔径为0.001微米(相当于大肠肝菌大小的百分之一,病毒的十分之一)。利用纳滤渗透膜的分离特性,可以有效的去除水中的溶解盐、胶体、有机物、细菌和病毒等,纳滤膜比反渗透膜优异之处,在于除去有害物质相同之下,纳滤膜保留了水分子中人体所需生命元素。有纯净水的口感,矿泉水的微量元素。
2工艺流程与处理单元
自来水
高频臭氧
活性炭
铜锌滤料
钛金属
增压水泵
超滤膜
直饮水
紫外线
恒压水泵
卡提斯
纳滤膜
高频臭氧
高压泵
电子水处理仪
电脑控制
钛金属
循环水泵
管网用户
2.1生物活性碳(Biological Activated Carbon)
臭氧活性碳技术是目前国际上最先进的水处理工艺,在日、美、欧等发达国家已广泛采用,目前我国采用臭氧消毒处理是水处理消毒的发展趋势。臭氧与颗粒活性炭相结合的臭氧生物活性炭净水处理工艺(BAC法),包括三个过程:臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解。BAC法能高效去除水中的有机物,延长活性炭使用寿命。
活性炭(Carbon)是一种经特殊处理的炭,每克活性炭的表面积为500~1500平方米。活性炭有很强的“物理吸附”和“化学吸附”功能,解毒作用就是利用了其巨大的面积,将毒物吸附在活性炭的微孔中,从而阻止毒物的吸收。同时,活性炭能与多种化学物质结合,从而阻止这些物质的吸收。活性炭能够滤除水中化学有机物、重金属、色度、异味、氯离子等,主要功能改善口感。
生物活性炭[8],臭氧和活性炭处理的结合,一种电解自由基氧化、生物活性炭水处理技术,将需要处理的原水进入处理单元的电解部分,首先经过阳极产生的羟基自由基的氧化和阴极产生的氢自由基在阴极表面的催化加成,使有机物降解脱毒;同时阳极产生的分子态氧供给下一步生物活性炭利用,经降解脱毒后的处理水再经过生物活性炭处理后,有机污染物进一步去除,达到深度处理的目的。使用该技术处理水源水,可以使原水中的挥发性有机物由原来的11种降解至7种,TOC减少85%以上。可以使生活污水的COD减少75%以上。是一种新型的给水或有机废水深度处理的技术,在饮用水深度处理与难降解有机废水处理领域有着广阔的应用前景。生物活性炭的运行周期一般都达3至4年(使用寿命与水源水质有关);
2.2铜锌介质沉淀过滤器(KDF)
铜锌KDF滤料[5]是一种颗粒状高纯度合金,表面有着极强的抗氧化能力,近几年来流行的新型水处理过滤材料[3]。KDF滤料通过离子的氧化还原反应来工作。这种离子交换使许多有害物质成为无害物质,如使氯成为氯化物,重金属等附着在凯得菲KDF滤料上,从而降低了有害物质的含量,用KDF滤料进行水处理是一种简单、低消耗的方法,对于微滤、超滤、纳滤、反渗透膜、离子交换树指、颗粒活性碳等,KDF滤料介质能够保护这些昂贵的水处理组件不受氯、微生物、矿物质结垢的影响,提高系统的使用寿命。此外,KDF滤料能去除水中高达98%的可溶性重金属,如铅、汞、铜、镍、镉、砷,锑、铝等,因此可用于饮用水或其他水处理中重金属的超出的治理。另外,借助沉淀在KDF滤料上发生的氧化还原反应还可以降低水中的碳酸盐,硝酸盐、硫酸盐等。约10年内不用更换滤料(使用寿命与水源水质有关);
2.3钛金属微过滤器(HD)
钛棒过滤芯是以粉沫钛烧结而成,具有抗化学腐蚀,耐高温、耐氧化、寿命长,易清洗,可再生的特点,最近两年广泛地应用在水处理领域,是一种水的过滤中比较理想的滤芯,钛棒过滤器操作简单,拆卸方便,可在线完成清洗。采用5微米HD钛棒芯过滤,拦截大于5微米的物体,耐臭氧,主要功能延长膜的寿命,约2年内不用更换滤料(使用寿命与水源水质有关)。《循环管网回水用钛金属微过滤器,采用0.45微米HD钛棒芯过孔径大小滤,拦截大于0.45微米的物体,耐臭氧,约3年内不用更换滤料》。
2.4超滤(UF)膜净化处理器[6]
超滤膜是一种具有超级“筛分”分离功能的多孔膜。它的孔径只有几纳米到几十纳米,也就是说只有一根头发丝的1‰!就能筛出大于孔径的溶质分子,以分离分子量大于500道尔顿、粒径大于2~20纳米的颗粒。超滤以膜两侧的压力差为驱动力,以超滤膜为过滤介质,在一定的压力下,当原液流过膜表面时,超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及与孔径大小的小分子物质通过而成为透过液,而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧,成为浓缩液,因而实现对原液的的净化、分离和浓缩的目的,可有效去除水中的微粒、胶体、细菌垫层及高分子有机物质,达到保护纳滤膜的功效。
2.5纳滤(NF)膜深度处理器[5]
高压水泵(单泵,也可备一用),提供纳滤膜透过水的工作压力。促进水的渗透,保持产水率。
膜的分离孔径在10-6cm-10-7cm,能除去水中有机物(如三卤甲烷中间体、胶体、悬浮物、微生物、细菌、藻类、霉类等)、热源、病毒等物质,流体经前五级预处理后的水经反渗透RO膜或纳滤NF膜主机深层分离处理后,使有益于人体健康的水通过,不利于人体健康的水排除,脱盐率60-98%。,纳滤膜在产水过程中会截留大量的小于5微米的微粒,如不及时冲洗,在压力的作用下附着在膜表面形成污垢,严重影响膜的渗透。通过电脑定时对电磁阀的控制能及时冲洗膜表面附着的微粒,阻止膜表面污垢的形成,延缓膜的衰减,延长膜的寿命,约3年内不用更换膜元件(使用寿命与水源水质有关)。纳滤膜是超低压,大通量膜,较反渗透膜节电50%,节水10%,。
2.6卡提斯(CARTIS TM)载银活性炭技术
卡提斯粉末中共价键的银对活性碳起到保护和防止污染物腐蚀作用及抑制溶解化合物的毒性析出;粉末吸附余氯和溶解的化合物、重金属,细菌;每克卡提斯粉末面积相当于1500一2000㎡的足球场,卡提斯粉末使吸附的细菌不再变化,卡提斯粉末中共价键的银对于活性碳中细菌起到抑制其滋生作用,就是使其不在繁殖或增加细菌。卡提斯处理后的水在封闭管道里含有相似天然的催化能力;此时的灭菌功效靠卡提斯水中数以千计的微电磁场与水中矿物质相互作用和卡提斯粉末产生的其它方面等等的相关作用对水进行灭菌;同时强大的微电磁场可对输水管道进行清洗和减少结垢现象。因此卡提斯水在封闭管道和容器中的持续灭菌时间会更长。
经过大量的测试显示:卡提斯设备处理后的水,溶解氧可提高30%左右。卡提斯设备处理后的水,将对其水中的致病病菌(厌氧菌)非常有效地进行灭菌并抑制其繁殖。因此在一定的时间内,卡提斯粉末处理后的水口感和卫生指标都是最好的,充分发挥了卡提斯技术的功效。简单试验可以看出:卡提斯处理后的水会产生氧化作用,广泛应用于家庭和社区团体的直饮水、管道分质供水,满足所有对高质量用水的需求。
3电导率显示仪
在线随时动态显示净水生产的水质状态。
4高频臭氧水处理仪
4.1臭氧的杀菌特点[12]
臭氧处理生活饮用水,其主要的目的为消毒并降低生物耗氧量(BOD)和化学耗氧量(COD),去除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色,已达到全面生产应用的水平。饮用水的处理在使用臭氧设备时,臭氧的投加量一般在1-3mg/L,接触时间10-15分钟即可,可作为选型时根据用水量计算参考。化学耗氧量(锰法)(COD-Mn),溶解性有机物(DOC),紫外消光值(SAC-254nm)。臭氧的投加量的单位为PPm=mg/L。臭氧主要功能是能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡。因此,臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。此外,臭氧在杀伤微生物的同时,还能氧化水中的各种有机物,去除水中的色、嗅、味和酚等能抑制微生物的繁殖起到净化水的作用;延长CD活性炭、HD钛棒芯、UF膜、NF膜的使用寿命。
当臭氧水中的臭氧浓度达到灭菌浓度0.3mg/L时,消毒和灭菌作用瞬间发生,水中剩余臭氧浓度达0.3mg/L时,在0.5~1分钟内就可以100%的致死细菌,剩余臭氧浓度达到0.4mg/L时,1分钟内对病毒的灭活率达100%[10]。
臭氧氧化其它物质和有机质,最终生成无害的氧气、水和二氧化碳,剩余臭氧在常温下半衰期为20~50分钟,数小时后全部分解,还原为氧气。因而臭氧发生器也成为所有矿泉水、纯净水生产企业必选的先进杀菌消毒设备。纯氧气经电解生成臭氧气,经气液混合泵混合于水箱水中,臭氧气溶水效率达98%,增加了水中的活性氧。臭氧装置由制氧机、臭氧发生器、气液混合泵、储水罐组成。供水系统为了防止纯净水的二次污染,延长纯净水的存放时间,由微电脑通过气液混合泵自动完成臭氧气与净化水的混合,臭氧投加量为1-5mg/ L,接触时间为4-10min,维持臭氧气在水中浓度0.5-1mg/ L剩馀臭氧浓度。仅30秒起到最佳杀菌功效,杀菌率可达100%。臭氧杀菌不产生有害气体物质、无污染、无残留物,环保节能等优点;臭氧溶于水中,臭氧在水中分解时,所产生氢氧基具有强大的氧化力,可将水中的杂质如铁、锰、臭味、细菌、病毒等迅速清除,并将水分子变小,使水的味道甘甜。且自来水中的氯或卤代有机物也可完全消除。(详情请参照《臭氧对水质处理之特性》专栏)。并产生负离子。臭氧在水中约20分钟至30分钟会分解一半,因此臭氧在水中静止1小时后很快就会还原成氧气。臭氧是无毒物质安全气体,在浓度高于1.5mg/L以上时,人员须离开现场,原因是臭氧刺激人的呼吸系统,严重会造成伤害,为此,臭氧工业协会制定卫生标准:
国际臭氧协会:0.1mg/L,接触10小时
美国:0.1mg/L,接触8小时
德、法、日等国:0.1mg/L,接触10小时
中国:0.15mg/L,接触8小时
以上是人在臭氧化气体环境下的安全卫生标准,其浓度与接触时间的乘积可视为基准点。“应用臭氧一百多年来,世界没有发生一起臭氧中毒事件”。
臭氧浓度以重量百分比表示,分别取0~2.0之间八个数值,通过接触装置反应五分钟后的数据。
表1臭氧水浓度与臭氧浓度对照表为:
臭氧浓度 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.5 2.0
臭氧水浓度 0.35 0.55 0.75 0.85 1.15 1.65 2.15
以上结果表明,臭氧水的浓度与臭氧浓度成线性正比关系,制备高浓度的臭氧水必须先产生出高浓度的臭氧。因此,在现场使用过程中,很多单位采用了氧气作为气源来产生臭氧。在实验中当臭氧浓度(重量百分比)达到3.0时,臭氧水的浓度可达到15mg/L以上。
表2国内外公认的臭氧灭菌消毒的实验数据
臭氧消毒投放浓度投放时间病毒、病原体种类杀灭效率
10mg/m³ 20分钟乙型肝炎表面抗原
(HbsAg) 99.99%
0.5mg/L 5分钟甲型流感病毒 99%
0.13mg/L 30秒脊髓灰质炎病毒I型
(PVI) 100%
40µg/L 20秒大肠杆菌噬菌体
ms2 98%
0.25mg/L 1分钟猿轮状病毒SA-H
和人轮状病毒2型 99.60%
4mg/L 3分钟艾滋病毒
(HIV) 100%
8mg/m³ 10分钟支原体(Mycoplasma)、
衣原体(Chlamydia)等
病原体 99.85%
5恒压变频装置(单泵,也可一备一用或二备一用)
由微处理器、压力传感器、运算放大器、变频器、断路器、液位传感器、可编程序控制器、触摸显示屏人机操作界面组成。水泵按设定的压力变频运行,保证管网压力恒定不变,不用水时自动停机,用水时自动补水,维持管网流量恒定。变频器电子保护功能:过载保护、高低电压保护、瞬间跳电保护、逆转保护、过热保护、漏电保护、欠相保护、无水停机保护等,均可达到运动功能的显示,查找故障原因,并能达到自动复位的功能。恒压变频装置控制器应用的最大优势是,恒压、节电。
6紫外线杀菌器[10]
利用紫外线C波段《T253.7nm(240- 260nm)》对细菌、病毒等致病微生物具有高效、广谱杀灭的能力,就是以紫外线破坏及改变微生物的组织结构(DNA-核酸),使其丧失复制、繁殖的能力。抑制微生物活动力以达到杀菌作用的杀菌力取决于紫外线输出量的大小,紫外线输出量不低于300000μW/cm2时(在此强度下消毒时间不超过0.8秒),在额定水流量内瞬间杀菌灭各种细菌、病毒。杀菌率可达99%~99.99%。具有保鲜效果的富氧水再经紫外线杀菌器输出,不改变水的性状、原色、原味,不产生任何消毒副产物,能确保饮用水原汁原味,卫生安全,灯管寿命约10000小时,实际装置的设计照射量相当于D10×4,即50mw.s/cm2以上。
紫外消毒的杀菌原理是利用紫外线光子的能量破坏水体中各种病毒、细菌以及其它致病体的DNA结构,使各种病毒、细菌以及其它致病体丧失复制繁殖能力,达到灭菌的效果。
通常,水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是253.7nm。显然,紫外线的杀菌效果取决于紫外线的辐射强度和照射时间的乘积,即辐照剂量。表1列出了微生物不同杀灭率需要的紫外线辐照剂量值,试验水样染菌1×105cfj/L,水深2cm。
√楼主您好,根据您提出的问题,下面为您做详细解答:
空气废气净化可以通过许多不同的方法实现,比如,废气中的污染物可以通过过滤、重力分离、电沉积、冷凝、燃烧、膜分离、生物降解、吸收、吸附和催化转化等方法从废气中加以去除,z于是降污染物作为资源回收下来,还是将它销毁,这取决于用户的具体情况和污染物的物理、化学和生物性质。
1、吸收净化法
吸收是净化气态污染物z常用的方法。吸收法被定义为:用适当的液体吸收剂进行废气处理,使废气中气态污染物溶解到吸收液中或与吸收液中某种活性组分发生化学反应而进入液相,这样使气态污染物从废气中分离出来的方法;或者说,利用吸收剂将混合气体中一种或数种组分(吸收剂)有选择地吸收分离的过程称作吸收。
吸收常被分为物理吸收和化学吸收,其区别见下表:6686体育app苹果下载
2、吸附净化法
吸附是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物,使其中所含的一种或数种组分吸附于固体表面上,以达到分离的目的。吸附过程和吸收的区别在于:吸收后,吸收组分均匀的分布在吸收相中,吸附后,吸附组分聚积或浓缩敷在吸附剂上,只y一个非均相过程。
目前,吸附操作在有机化工、石油化工等生产部门已有较为广泛的应用。该方法在环境工程中的使用也很普遍,主要原因是吸附剂的选择性高,它能分开其他过程难以分开的混合物,有效地清除(回收)浓度很低的有害物质,设备简单,操作方便,净化效率高,且能实现自动控制。
吸附过程是一个动态过程,在这个过程中,吸附质从流体中扩散到吸附剂表面和微孔内表面上,释放热量,而被吸附在吸附剂的表面上。脱附过程是一个与吸附过程相反的过程。
吸附质在吸附剂表面吸附后,吸附质分子的内能因分子运动形式,如扩散、振动、旋转发生改变而降低,从而释放出能量,称之为吸附热。汽化热(或冷凝热)和结合热是吸附热的两个组成部分。吸附热大于物质气化热约1.5倍,不排除特殊情况的存在。总体说来,吸附热收到吸附量、吸附温度、吸附时流体空塔速度等因素的影响,如果不及时将吸附热引出去的话,其中被脱附分子所吸收的一部分热量会对吸附过程造成负面影响。
3、冷凝净化法
冷凝净化法即利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压这一性质,采用降温、加压方法使处于蒸汽状态的气体冷凝而与废气分离,以达到净化或回收的目的。
冷凝净化对有害气体的去除程度,与冷却温度和有害成分的饱和蒸汽压有关,冷却温度越低,有害成分约接近饱和,其去除程度越高。它特别适用于处理废气浓度在10000*10-6以上的有机溶剂蒸汽,不适宜处理低浓度的废气。在恒定温度的条件下通过提高压力的办法可实现冷凝过程,也可通过恒定压力的下降低温度来进行冷凝。废气通过冷凝可被净化,但室温下的冷却水无法达到高的净化要求,要想净化完q,需要降温、加压,这就使处理难度加大、费用增加。因此,通常将吸附、燃烧等手段与冷凝发联合使用作为净高浓度有机气体的前期处理,以达到实现降低有机负荷、回收有价值的产品的目的。另外,冷凝净化一般只适用于空气中含蒸汽浓度较高时,因此进入冷凝装置的蒸汽浓度可在爆炸极限以上,而且冷凝装置出来时的浓度可在爆炸下限以下,在冷凝中恰好是在爆炸上限与下限之间,这是不利于a全的一个缺点。
4、催化净化法
催化净化法是使气态污染物通过催化剂床层,在催化剂的作用下,经历催化反应,转化为无害物质或是易于处理和回收的物质的净化方法。催化净化法有催化氧化法和催化还原法两种。催化氧化法:是使废气中的污染物在催化剂的作用下被氧化。如废气中的SO2在催化的有机化合物的废气均可通过燃烧的氧化过程分解为H2O与CO2向外排放。催化还原法,是使废气中的污染物在催化剂的作用下,与还原性气体发生反应的净化过程。如废气中的NOx在催化剂(铜铬)作用下与NH3反应生成无害气体N2。催化净化特点是避免了其他方法可能产生的二次污染,又使操作过程得到简化,对于不同浓度的污染物都具有很高的转化率。其主要应用在于将碳氢化合物转化为二氧化碳和水,氮氧化合物转化为氮,二氧化硫转化成三氧化硫而加以回收利用,有机废气和臭气的催化燃烧,以及汽车尾气的催化净化等。其缺点是催化剂价格较高,废气预热要消耗一定的能量。
废气中污染物含量通常较低,用催化净化法处理时,往往有下述特点:1)由于废气污染物含量低,过程热效应小,反应器结构简单,多采用固定床催化反应器。2)要处理的废气量往往很大,要求催化剂能承受流体冲刷和压力降的影响。3)由于净化要求高,而废气的成分复杂,有的反应条件变化大,故要求催化剂有高的选择性和热稳定性。
5、生物法
在Genf-Villette(地名,1964年建起s个生物净化装置)d一次用生物净化装置净化废气。生物法处理废气技术在20世纪80~90年代得到了快速发展,荷兰和德国成为s批大规模应用生物技术处理废气的g家。随后,生物技术在废气处理中的应用也越来越广泛,目前使用的生物净化气体装置在欧洲已c过7500座,其中一半装置都用来处理污水以及堆肥臭气,关于可生化气体的净化原理和工程应用经验的一套重要体系也已经形成。生物净化技术弥补了传统物化处理技术的不足,传统方法需要专门的安q运行程序管理(如化学吸收),并且耗能高,经济投入高,相较之下,生物净化法属于清洁型的治理方法,成为废气治理特别是可生化废气治理的前沿和热点。
生物法废气净化技术是多学科交叉的环保高新技术。具体说来是一项低浓度工业废气净化前沿热点技术,它建立在已成熟的采用微生物处理废水方法上。国内已有的研究表明,低浓度工业废气已无法通过常规技术进行经济、有效地净化处理,但使用生物法废气净化技术处理低浓度工业废气却行之有效的,具有明显的技术和经济优势。
6、膜分离净化
膜净化法是混合气体在压力梯度作用下,透过特定薄膜时,不同气体具有不同的透过速度,从而使气体混合物中的不同组分达到分离的效果。压力差、浓度差以及电位差推动着膜分离过程的进行,膜分离技术是根据混合物中各组分的选择渗透性能的差异利用膜来分离、提纯和浓缩混合物的新型分离技术。能以特定形式限制和传递流体物质的分隔两相或两部分少有两个界面,这两个界面是两侧流体接触以及传递的桥梁。对流体来说,分离膜可以半透明也可以完q透过,但绝不能w全不透过。
膜分离的主要特点是实现混合物以及物质分子尺寸的分离,它将选择透过性的膜作为分离的手段。相变化不会发生在膜分离过程中(渗透蒸发膜除外),因此操作可在常温下进行,这就避免了浓缩和富集物质的性质因高温而改变的不利,在食品、医药等行业膜分离因此优点而被广泛使用。能耗少、成本低、效率高、无污染并可回收有用物质是膜分离的共有优点,对于同分异构体组分、性质相似组分,热敏性组分、生物物质组分等混合物的分离,膜分离方法十分适用,有时可以代替蒸馏、萃取、蒸发、吸附等化工单元操作。实践表明,若常规分离不能通过经济的方法实现,膜分离会成为一项非常有用的技术。将常规分离与膜分离相结合的技术更加经济有效。综合上述优点,膜科学和膜技术在近二三十年得到快速的发展,目前已成为工农业生产、国防、科技和人民日常生活中不ke缺少的分离方法,越来越广泛地应用于化工、环保、食品、医药、电子、电力、冶金、轻纺、海水淡化等ling域。
7、燃烧净化法
用燃烧方法来销毁有毒气体、蒸汽或烟尘、使之变成无毒、无害物质,叫做燃烧净化。燃烧净化仅能销毁哪些可燃的或在高温下能分解的有毒气体与烟尘,其化学作用主要是燃烧氧化,个别情况下是热分解。燃烧净化,可以广泛地应用于有机溶剂蒸汽及碳氢化合物的净化处理,这些有毒物质在燃烧氧化过程中浓度较高、发热量较大的可燃性有害气体(主要是含碳氢的气态物质),燃烧温度一般在600~800。C。燃烧法简便易行,可回收热能,但不能回收有害气体,易造成二次污染。
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膜分离技术法制取氧气如下:
膜分离技术的分类:
第1种:按照微观结构进行分类。膜分离技术可分为对称和不对称两种膜、单层和多层两种复合膜;
第2种:按照宏观结构进行分类,膜分离技术可分为平板、管式、中空纤维、卷式以及毛细管这五种膜。
膜分离技术制取氧气的原理:
通常膜分离技术都是利用有机聚合膜渗透选择性,从气体混合物中分离出富氧气体。理想的薄膜材料应具有很高的选择性和渗透性。
或者说是:利用空气中各组分透过高分子分离膜的渗透速率不同,在压力差驱动下,将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术称为膜法富氧技术。
膜分离技术是指利用人工合成的高分子膜使溶剂与溶质或微粒隔断,在膜两侧使水与水中成分或水中各类成分之间的运输推动力形成差异,把预去除的成分分离出去的方法。
与传统过滤器不同之处是,膜可以在离子或分子范围内进行分离,不需发生相的变化和添加助剂。
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