《預(yù)氧化技術(shù)》教學(xué)課件

1、預(yù)氧化技術(shù)第1頁，共34頁。微污染水源水中含有溶解性有機(jī)物及藻類等物質(zhì),若不能在水處理工藝中加以有效去除,它們將在加氯消毒過程中生成三鹵甲烷、鹵乙酸及其他消毒副產(chǎn)物,影響飲用水的安全性。對(duì)水源水進(jìn)行預(yù)氧化處理通常能夠強(qiáng)化混凝沉淀工藝對(duì)有機(jī)物和藻類的去除。為什么要預(yù)氧化？第2頁，共34頁。預(yù)氧化的目的強(qiáng)化混凝有機(jī)物去除臭味去除控制消毒副產(chǎn)物去除重金屬第3頁，共34頁。常用的預(yù)氧化劑有氯氣(Cl2 ) 、二氧化氯(ClO2 ) 、臭氧(O3 ) 和高錳酸鹽復(fù)合藥劑( PPC) 等。Cl2 由于易與水中腐殖質(zhì)作用產(chǎn)生氯化消毒副產(chǎn)物現(xiàn)已不提倡采用;ClO2 的應(yīng)用也因能生成亞氯酸根(ClO2- ) 而

2、受到限制;O3 有較高的氧化能力并且對(duì)后續(xù)工藝不會(huì)產(chǎn)生不利影響; PPC 預(yù)氧化的助凝除藻效果較好且易于操作管理。因此,O3和PPC 預(yù)氧化得到了較為廣泛的研究。預(yù)氧化的分類第4頁，共34頁。1.期刊 ： 環(huán)境污染與防治 2007-6-15, 第29卷，第6期臭氧/高錳酸鹽預(yù)氧化對(duì)生物過濾凈水效能的影響（環(huán)境污染與防治），關(guān)春雨 馬軍 隋銘?zhàn)?鮑曉麗2.期刊 ： Journal of Environmental Sciences 2009 vol.21 p.872876Enhanced removal of organics by permanganate preoxidation using

3、 tannic acid as a model compound Role of in situ formed manganese dioxideZHANG Lizhu, MA Jun, LI Xin, WANG Shutao1第5頁，共34頁。原理O3可與水中天然有機(jī)物(NOM) 的不飽和鍵和芳香環(huán)結(jié)構(gòu)反應(yīng), 使其部分解聚, 產(chǎn)生醛類和酸類化合物,但是由于試驗(yàn)中O3 相對(duì)投加量較小,因此其加入后會(huì)在快速O3 消耗期與NOM 反應(yīng)而被消耗。因此,O3僅能強(qiáng)化去除少量含有共軛雙鍵和芳香環(huán)結(jié)構(gòu)有機(jī)物和較易被氧化有機(jī)物。PPC 中的KMnO4 能夠氧化水中部分有機(jī)物,但是其直接去除作用并不明顯。PP

4、C 能夠破壞膠體顆粒表面的有機(jī)涂層從而壓縮雙電層,同時(shí)KMnO4的還原中間產(chǎn)物新生態(tài)水合MnO2 具有很強(qiáng)的吸附能力,有利于絮體的形成。且Ca2+存在對(duì)于MnO2去除有機(jī)物具有很強(qiáng)輔助作用。Ca2+可以使MnO2表面電位降低，且在MnO2和有機(jī)物之間起連接橋的作用，使有機(jī)物更易被吸附。PPC 預(yù)氧化后混凝過程中生成的絮體密實(shí)、沉降性好。第6頁，共34頁。臭氧，高錳酸鹽預(yù)氧化與生物預(yù)處理工藝聯(lián)用O3和PPC（高錳酸鹽復(fù)合藥劑） 預(yù)氧化后水中的低分子量物質(zhì)含量上升,此類化合物容易穿過細(xì)胞膜和被新陳代謝酶攻擊,故水的可生化性也隨之增加,而在預(yù)氧化后進(jìn)行生物處理能夠有效去除可生物降解有機(jī)物,降低可生化

5、性, 同時(shí)也能控制水的色度和氨氮含量,因此預(yù)氧化與生物預(yù)處理聯(lián)用可以令二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),提高凈水效率。第7頁，共34頁。在運(yùn)行的初始階段,預(yù)氧化后續(xù)生物過濾出水濁度較高,隨著運(yùn)行時(shí)間的增加,陶粒上生物膜的活性逐漸增強(qiáng),生物過濾對(duì)水中顆粒物的吸附和粘附絮凝能力趨于穩(wěn)定。圖表說明：PPC 預(yù)氧化后續(xù)生物過濾(PPC 生物過濾) 出水濁度比O3 預(yù)氧化后續(xù)生物過濾(O3 生物過濾) 下降得快而且較為穩(wěn)定。第8頁，共34頁。與濁度不同,濾后水高錳酸鹽指數(shù)自運(yùn)行開始后一直保持穩(wěn)定,說明生物過濾對(duì)水中易氧化有機(jī)物的去除相關(guān)性不大;濾后水UV254 變化很小,說明難生物降解有機(jī)物很難在生物過濾中被去除; O3

6、生物過濾對(duì)DOC 的去除率稍高。O3 和PPC 預(yù)氧化后SUVA 相對(duì)于空白試驗(yàn)分別降低和升高(見表1) ,而O3 生物過濾出水SUVA 升高較明顯(見表2) ,說明O3 預(yù)氧化更有助于生物過濾對(duì)可生物降解有機(jī)物的去除。第9頁，共34頁。PPC 預(yù)氧化有助于后續(xù)生物過濾對(duì)N H4+-N 的去除。運(yùn)行后期PPC 生物過濾對(duì)N H4+-N的去除率明顯高于O3 生物過濾第10頁，共34頁。期刊：Industrial Water TreatmentMar. , 2003 Vol. 23 No. 3Experimental research of the removing of algae by pre

7、-oxidation with ferrate高鐵酸鹽預(yù)氧化、絮凝除藻的實(shí)驗(yàn)研究梁好, 韋朝海, 盛選軍, 易路景, 梁運(yùn)蓮2第11頁，共34頁。水體中滋生藻類時(shí), 由于藻體細(xì)胞的新陳代謝及光合作用, 常常使水體的pH 有所升高。由于混凝過程中的pH 是重要的因素, pH 直接影響水中膠體濁質(zhì)和藻類的電荷, 控制水中化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),同時(shí)pH 決定混凝劑的水解速率和混凝劑水解產(chǎn)物的類型、濃度和電荷, 控制金屬氫氧化物沉淀在水中的溶解度等。因此水的pH 變化會(huì)影響高鐵酸鹽預(yù)氧化、絮凝的除藻效果。圖3 是pH 為5, 7. 5, 10 時(shí)高鐵酸鹽對(duì)含藻水的沉后除藻效果對(duì)比。第12頁，共34頁。第13

8、頁，共34頁。從圖3 可以看出, 當(dāng)高鐵酸鉀投量都為1. 4mg/ L 時(shí), 隨著聚合鋁投量的增加, 三種水樣的沉后水除藻率也增大, 并且水樣的pH 越低, 除藻率越高, 說明在高鐵酸鹽預(yù)氧化、絮凝過程中, 高鐵酸鹽的氧化性起主要作用, 進(jìn)一步驗(yàn)證了高鐵酸鹽氧化還原電位在酸性條件下為2. 2 V, 高于在堿性條件下為0. 7 V 的研究結(jié)果。即隨著pH 的降低, 高鐵酸鹽的氧化能力增強(qiáng), 促使水中有機(jī)物分解和破壞,而且伴隨其在水中分解過程中可能產(chǎn)生高正電多聚水解產(chǎn)物, 最終形成的Fe( OH) 3 膠體沉淀, 使其不僅可以氧化水中某些有機(jī)物, 而且可以通過吸附和共沉的協(xié)同作用去除水中有機(jī)物。第

9、14頁，共34頁。 IntroductionClO2 oxidation prior to chlorination can reduce the levels of THM and total organic halogen (TOX) formation (Lykins and Griese,1986; Linder et al., 2006 ). Mixed results on HAA formation have been reported. HAA concentration remained constant upon addition of 2 mg /LClO2 follow

10、ed by chlorination (Harris, 2001 ), but Griese (1991) reported that ClO2 pretreatment reduced HAA formation.3第15頁，共34頁。Although ClO2 can reduce the formation of THMs, HAAs and TOX, the formation of emerging DBPs has not been studied adequately.第16頁，共34頁。objective (1) the changes of NOM properties wi

11、th ClO2 pretreatment. (2) the formation of regulated and emerging DBPs from ClO2 preoxidation and in combination with chlorination or chloramination. (3) the effects of ClO2 pretreatment on the formation of DBPs in bromide-rich waters.第17頁，共34頁。HAAs的ClO2預(yù)氧化前后的比較第18頁，共34頁。ConclusionClO2 primarily des

12、troyed the aromatic and conjugated structure of NOM and transformed large aromatic and long aliphatic chain organic structures to small and hydrophilic organics. 第19頁，共34頁。Conclusion The presence of bromide not only enhanced the formation of DBPs, but also shifted DBPs to more brominated species. In

13、creases in ClO2 doses enhanced the reduction percentages of THMs, HAAs and CH, but TCNM and TCP remained constant. 第20頁，共34頁。用混合加強(qiáng)預(yù)氧化的終端微濾的污染減排方法去除地表水的鐵和錳4第21頁，共34頁。 鐵錳在地表水中廣泛的存在，主要以離子形式存在。通常，水體首先被氧化，然后過濾去除氧化物。氧化需要符合排放要求。如果不經(jīng)氧化，亞鐵離子和錳離子會(huì)由于氧化變成不溶物，從而引起水體變色、產(chǎn)生氣味和變濁。因此在去除鐵和錳時(shí)，氧化是非常重要的步驟。 氧化和微濾手段結(jié)合是去除地表

14、水中鐵和錳的常用手段。在氧化過程中鐵和錳氧化物的特征能夠受攪拌強(qiáng)度所影響，隨后影響膜過濾的效果。為了優(yōu)化氧化過程，鐵和錳在氧化過程中攪拌強(qiáng)度的作用需要被檢測(cè)出來。足夠的氧化劑被加到一個(gè)之前準(zhǔn)備好的亞鐵溶劑，在不同的攪拌強(qiáng)度下隨著（或者沒有）錳離子的氧化，終端保持恒定的30min的膜壓差。一個(gè)定制的模塊被用在微濾中，這個(gè)模塊被管膜所包圍。膜過濾的電阻由串聯(lián)阻力模型計(jì)算出來。濾餅阻力決定了膜污染程度，這個(gè)過程由氧化物成分決定。在高強(qiáng)度的攪拌下，氧化物形成的更少更緊湊，導(dǎo)致濾餅阻力的減少，提高了滲透通量。錳被氧化加劇了膜污染。鐵-錳氧化物的形成，提高了疏水性，從而使?jié)B透通量迅速下降。在預(yù)先加氯法中，

15、終端不可逆的膜污染對(duì)于攪拌強(qiáng)度不敏感，同時(shí)由鐵-錳氧化物造成的不可逆的膜污染要比膜過濾循環(huán)過程中鐵氧化物更加嚴(yán)重。結(jié)果顯示，終端的膜通量能夠通過加強(qiáng)混合的預(yù)先加氯法而有效的加強(qiáng)，由于一個(gè)低濾餅壓縮率的通透的濾餅層的形成。第22頁，共34頁。不同攪拌強(qiáng)度和氧化時(shí)間下下，氯化過程后的鐵錳的殘余溶解量。在氯化微濾過程中，不同的攪拌強(qiáng)度，產(chǎn)生的不同的比阻。第23頁，共34頁。 結(jié)論：加強(qiáng)攪拌的氧化手段能夠提高在混合氯化去除地表水中的鐵和錳過程中的微濾效果。隨著增加攪拌強(qiáng)度，微濾中的濾餅阻力被減少，因?yàn)楦〉难趸锏男纬?，有更高的不?guī)則規(guī)格，造成更高的滲透通量。與錳離子相比，鐵錳氧化物濾餅更加的疏水，更

16、有可能污染膜。氧化物對(duì)于終端的不可逆的污染，在預(yù)先加氯法中，對(duì)攪拌強(qiáng)度是不敏感的。為了有效的解決預(yù)先加氯法/MF中膜污染問題，在預(yù)先加氯法中的充分混合也許是是一個(gè)解決辦法，因?yàn)樗芗訌?qiáng)可滲透濾餅層的形成，而不是過濾中的更低的不可逆的膜污染。第24頁，共34頁。Effects of preoxidation and carbonization technologies on tensile strength of PAN-based carbon fiber預(yù)氧化和碳化技術(shù)對(duì)于聚丙烯腈基碳纖維的拉伸強(qiáng)度的影響作者: Jing, Min; Wang, Cheng-Guo; Zhu, Bo; 等.來

17、源出版物: JOURNAL OF APPLIED POLYMER SCIENCE 卷: 108 期: 2 頁: 1259-1264 DOI: 10.1002/app.27669 出版年: APR 15 2008關(guān)鍵字：穩(wěn)定化 預(yù)碳化 拉伸強(qiáng)度 預(yù)氧化主要內(nèi)容：正確的預(yù)氧化時(shí)間、預(yù)氧化溫度以及預(yù)氧化拉伸率是制備高質(zhì)量的碳纖維的基本條件。本文主要研究預(yù)氧化與預(yù)碳化過程中溫度等因素對(duì)于碳纖維（CF）拉伸強(qiáng)度的影響，并就此做了一系列的試點(diǎn)試驗(yàn)及探討。5第25頁，共34頁。預(yù)氧化時(shí)間-密度、含氧率預(yù)氧化溫度-密度、含氧率碳化溫度-拉伸強(qiáng)度預(yù)碳化溫度-拉伸強(qiáng)度第26頁，共34頁。結(jié)論： 高強(qiáng)度的聚丙烯腈纖

18、維不一定總是可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度的碳纖維，這是因?yàn)轭A(yù)氧化和碳化的過程控制條件在聚丙烯腈纖維向碳纖維的轉(zhuǎn)化過程中也起著重要的作用。對(duì)于給定的聚丙烯腈纖維，制得的碳纖維的拉伸強(qiáng)度主要受一下七個(gè)參數(shù)的影響： 1.正確的預(yù)氧化時(shí)間和溫度能確保氧化纖維適宜的氧容量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在預(yù)氧化過程初始階段的拉伸導(dǎo)致聚丙烯腈大分子的去向和隨后的階梯結(jié)構(gòu)。以上的兩個(gè)條件為制備高質(zhì)量的碳纖維奠定基礎(chǔ)。 2.在實(shí)驗(yàn)溫度的變化范圍內(nèi)，碳纖維的拉伸強(qiáng)度的增加可以通過提高預(yù)碳化的溫度，在750時(shí)達(dá)到最大值。預(yù)碳化拉伸的應(yīng)用有利于保持在預(yù)氧化過程中建立起來的去向。還有一點(diǎn)需要注意，拉伸率一定要通過在線監(jiān)測(cè)謹(jǐn)慎控制，否則纖維可能會(huì)

19、斷裂。 3.隨著溫度的升高，在1200以下碳纖維拉伸強(qiáng)度的提升非常快，當(dāng)溫度高于1200提升就變的緩慢了。即使在碳化過程中，也需要對(duì)于拉伸進(jìn)行適當(dāng)?shù)木徍鸵灾苽渥顑?yōu)碳纖維。第27頁，共34頁。Effects of Pre-oxidation Conditions on Adsorption Performance of Activated Carbon FibersCAI Yu-lin,XU Shan-qing, DING XinJournal of Donghua University(Eng.Ed) Vol.29, No.3(2012)6第28頁，共34頁。IntroductionIn order to investigate the effects of pre-oxidation conditions on adsorption performance of activated carbon fibers, PAN fiber webs were adopted as precur