环境保护与分离技术

环境保护与分离技术气候环境的恶化日益加剧，水环境的污染状况也令人担忧。农村昔日能游泳戏水、淘米洗菜的河流、池塘，而今变成污水盛放池、垃圾填埋场。人们刚刚从非典、禽流感的阴影中走出来，太湖蓝藻危机再一次是我们陷入担忧之中。正是在这样的背景下，人们对环境保护问题的关注，空前的集中。现代化工分离工程是一门新兴学科。在环境保护领域的应用也是刚刚起步，因此，对环境分离技术的进一步探讨，对于日后环保工作的开展，具有深远的战略意义。1高梯度磁分离技术在环境保护中的应用1.1高梯度磁分离技术的发展磁分离技术，即利用外加磁场的作用，使具备磁性的物质得到分离。本世纪20年代，各种类型的强磁选机相继问世，60年代末，第一台高梯度磁选设备由麻省理工大学磁体实验室科姆教授研制成功，70年代初，现代高梯度磁分离器出现。1.2高梯度磁分离处理废水1.2.1钢铁工业废水处理这是目前在三废治理中，高梯高磁分离应用最多的领域。钢铁工业废水中含有大量磁性微粒，可以直接采用该方法去除。70年代末，冶金部建筑研究总院环保所对高梯度磁分离处理轧钢废水进行了相关研究，1980年完成了半工业试验后，于1982年工业性正式运行。钢铁工业废水处理结果见下表。钢铁工业废水处理结果废水名称原水悬浮物浓度(mg/L)处理水悬浮物浓度(mg/L)去除率(%)磁场强度(KG)流速(m/min)碱式氧化炉洗涤废水***-*****.84.65冷轧废水47.*****.611.50.74铁屑池溢流废水***-*****.3192.7电炉废水3092.599.2102.1高炉煤气洗涤器废水***-*****.535高炉洗涤器废水***-*****.5155转炉煤气洗涤器废水*****.237.5转炉洗涤器废水*****.932.51.2.2城市污水处理一般的城市污水中，含有大量的非磁性污染物，因此，在采用高梯度磁分离技术对城市污水进行处理时，需要投加磁种与混凝剂。污水首先流经格栅，然后流入絮凝池，再通过高梯度磁分离器。美国麻省理工学院的研究者，对城市污水投加1000ppmFeo和硫酸铝，进行高梯度磁分离处理，实验结果良好。城市污水处理结果见下表。城市污水处理结果污染物处理前处理后去除率(%)悬浮物(mg/L)*****色度(度)***-*****浊度(JTU)*****细菌(个/100mL)2.8x101.8x1099磷酸盐(ppm)1.690.05971.3高梯度磁分离处理废气1.3.1烟气除尘冶金工业的粉尘污染非常严重。据统计，一座平炉每小时排出近0.5t的铁粉，一座33t的转炉一年排出2500t金属，这类烟气中含有大量的磁性粉尘，因此，可以用高梯度磁分离技术对这类烟尘进行处理。高梯度磁分离技术，可以将氧气顶吹转炉和电弧炼钢炉排出的烟流中的工业粉尘去除，而且除尘效率可达99%以上。1.3.2燃煤脱硫在工业上，采用物理方法去除煤中的无机物时，通常要将煤粉碎后才能使用。煤本身是逆磁性的，而无机物是顺磁性的，两者的磁性不同，因此，高梯度磁分离技术就成为燃煤脱硫的一种很好的方法。一些研究表明，应用高梯度磁分离技术可以脱去燃煤中的硫分和灰分。美国华盛顿州的塔科马已建成了处理能力为50t/d的生产性装置，对无机硫和灰分的去除率为90%以上。2、膜分离在环境保护中的应用2.1气体膜分离在环境保护中的应用气体膜分离技术于20世纪70年代开发成功，是一项新兴的高效分离技术。与其他气体分离技术相比，它具有以下优势：装置相对简单灵活，运行费用比较低，易于推广；操作条件温和，被分离物质不会发生相变，能耗较低；膜本身是环境友好型材料，分离过程不需要再外加其他的物质，因此不会对环境产生二次污染；可以和常规分离过程耦合，大大提高分离效率。2.1.1有机蒸气的分离和回收化学、石油及合成工业排放的废气中含有大量有机蒸气。有机蒸气具有商业价值，但如果将含有机蒸气的废气直接排放到大气中，会造成严重的环境污染。因此，分离和回收机蒸气有重要的意义。分离集成过程见下图。气体膜分离集成过程的一般流程混合气体经过压缩后进入冷凝器，冷凝下来的液体，有机蒸气可直接回收，剩余气体进入膜组件进行分离，未透过膜的气体只含极少量有机蒸气，可视具体情况排放或作进一步的处理。2.1.2酸性气体的分离和回收二氧化碳的大量排放是引起全球变暖的原因之一；而二氧化硫导致酸雨的形成，并使建筑物、管道等遭到腐蚀。所以从保护环境的角度，回收二氧化碳和二氧化硫非常有必要。用于分离二氧化碳和二氧化硫的膜技术大体可分为二种：气体吸收膜和气体分离膜。2.1.3气体膜分离在环保中的应用发展方向首先，聚焦于高效膜材料的开发；其次，开发基于膜的集成耦合技术来处理特定的环境污染物；第三，尽快将实验室成果应用于实际生活与工业生产，使气体膜分离技术，在环境保护与可持续发展领域真正发挥作用。2.2液膜分离在环境保护中的应用液膜分离是一种能达到专一分离目的崭新分离技术。自六十年代首创以来，发展迅速，并广泛应用于环境保护的各个领域。2.2.1有机废水的处理随着化学工业的高速发展，来自脱硫厂、化工厂的有机废水对环境的污染引起了人们的极大重视。采用液膜法处理有机废水，具有高效、快速、经济等特点。特别是用于处理含酚废水，效果非常