環境治理基本技術
?生化分解 ?高級氧化 ?光氧催化 ?電化分解 ?水熱分解 ?膜分離 ?蒸發濃縮 ?吸附分離 ?吸收分離 ?蓄熱燃燒
■生物技術在環境治理上的應用
? 固體廢棄物的生化處理
? 污染土壤的再生
? 污水凈化處理
? 廢氣凈化處理
? 各種有害化學物質的分解
高級氧化法AOPs(又稱加速氧化)不直接使用過氧化氫、臭氧等氧化劑,而是將它們與紫外線、超聲波照射等相結合以產生氧化能力更強的羥基自由基(OH-),以降解水中難分解性有機化合物的一種方法。羥基自由基在適當的條件下對有機物的氧化分解能力(例如pH值)的氧化能力比單純的過氧化氫、臭氧等更強,可促進電子轉移反應、脫氫反應、不飽和雙鍵的加成反應等。這些反應可降低污水中有機物的濃度,從而達到污水凈化的目的。
高級氧化技術包括氧化劑的高效產生技術和氧化劑的有效利用技術兩部分。我們主要著重于高級氧化系統的設計和運行,代表性的技術有不產生鉄泥(Fe(OH)3)的新型芬頓氧化工藝。
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由于二氧化鈦等光催化劑為半導體,因此當它接收光能時,它的價態電子會被勵起成高能態并發出電子。 如果此時接收到的能量足夠高,則價態帶中的電子(e-)會躍起形成傳導帶,參與氧和有機物的氧化反應。由于電子躍升的能量是從光獲取的,所有獲取的能量與光的波長有關(即E=hv=hc/λ)。對于二氧化鈦光催化劑而言,電子躍升需要比紫外線的波長(400nm)短的波長,因此,通常的光氧催化裝置均使用紫外線燈作為光源。隨著技術的進步,最近能利用可見光的光氧催化劑也已經出現。
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電化分解法是向溶解有被分解對象物質的水溶液施加一定的電壓,在陽極和陰極之間產生一股電流,從而使被分解對象物質在陽極發生氧化反應,而在陰極發生還原反應, 最終分解成無害物質的一種方法。電化分解法的關鍵是電極材料,要求電極具有能產生強氧化性活性氧(O2-)或自由羥基(OH)的電極電位,并在此電位下電極材料不發生溶解。
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水的臨界溫度(Tc=374℃)和臨界壓力(Pc=22.1MPa)以上的區域稱為“超臨界水”。盡管超臨界水具有極高的反應性和溶解能力,但需要使用昂貴的耐腐蝕合金作為設備材料。 相對而言,普通不銹鋼材料可用于180-250℃的過熱水,因此用途廣泛。使用過熱水的高分解力和溶解力來液化和溶解固體或分解有害物質的過程稱為“水熱處理”,而利用過熱水的催化能力合成有價值的材料的過程被稱為“水熱合成”。水熱處理在環境治理方面主要有如下表所示的用途。
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膜分離在環境治理方面的運用非常廣泛。膜分離技術不僅可用于水處理,還可溶于廢氣處理和廢液處理。圍繞污水處理,至今已開發出了精密過濾膜(MF)、超濾膜(UF)、反滲透膜(RO)等。膜的材質也多種多樣,有有機高分子膜、無機膜、陶瓷膜、金屬膜等。我們利用膜分離的產品有利用中空纖維膜活性污泥法污水處理系統,利用反滲透膜的地下水飲用化處理系統等。
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蒸發濃縮技術可用于各種高濃度工業廢水、廢液的減重減容、資源回收、物質分離等方面。蒸發濃縮技術的關鍵是如何減少蒸發過程的能耗和維持設備的連續無故障運轉。在節能方面主要的技術有多效蒸發、蒸汽機械再壓縮蒸發(MVR)、熱泵蒸發。我們可根據客戶的物料和共用工程條件設計最合理、最節能、性能可靠的蒸發濃縮系統。我們運用蒸發濃縮技術在廢液濃縮、廢酸回收、各種產品的濃縮脫水方便已有很多的業績。
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吸附是利用某種特定固體物質對液體或氣體中不同成分的吸引力(范德華引力)的差而進行選擇性吸附分離的一種界面現象。氣相吸附時被吸附物質在吸附劑表面被凝縮成液體,而液性吸附時被吸附物質從溶解狀態被轉換成不溶解或難溶解狀態從而被分離出來。此外,微孔結構的吸附劑還可通過毛細管現象使氣體凝縮變成液體,進一步增加了吸附劑的吸附能力。以上現象稱為物理吸附, 其過程是可逆的,通過改變條件可使被吸附物質從吸附劑上解吸出來。與物理吸附相對應的還有化學吸附?;瘜W吸附是通過吸附質與吸附劑發生化學反應從而使被吸附物質從混合物中分離出來,化學吸附一般是不可逆的。
工業使用的吸附劑包括無機吸附劑、有機吸附劑、沸石分子篩等多種, 根據被分離物質的物化特性選擇合適吸附劑是吸附分離裝置設計的關鍵。
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吸收分離是利用被分離物質在吸收液中的溶解度的不同而進行物質分離的一種方法。吸收分離分為物理吸收和化學吸收。吸收分離在環境治理領域的應用主要有VOCs回收、除臭、除塵、排煙脫硫、氨氣回收、CO2分離等。我們利用吸收法開發的產品主要有水膜式滌氣塔、以植物油脂衍生物為吸收液的溶劑回收和廢氣處理工藝、汽提法氨回收工藝等。此外,我們還正在開發以離子液體為吸收液的物質分離和精制技術。
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蓄熱燃燒法適用于含高濃度VOCs廢氣的處理。蓄熱燃燒裝置的關鍵是蓄熱材和自動控制元件設備。我們可根據不同廢氣組成和廢氣量設計最合理、最省輔助燃料的RTO系統,包括VOCs予濃縮系統、燃燒排氣脫硝、除塵系統等。我們的國內外合作伙伴可為我們提供關鍵材料和元件設備。