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關鍵詞:化工工藝流程;萃取劑;原則;方法
化工工藝流程主要是通過化學反應將原材料轉變為產品的過程,包括原料處理(凈化、乳化、混合)、化學反應(氧化、還原、聚合)及產品精制(去除雜質及廢棄混合物)三個步驟,且每一個步驟都有固定的流程和要求,涉及到催化劑、萃取劑、原料選擇等諸多內容。萃取分離法在化工工藝流程中占重要地位,而萃取劑的正確選擇是保證萃取工藝安全運行且經濟合理的關鍵所在。本文共分為兩個部分,第一部分分析了化工工藝流程萃取劑選擇基本原則;第二部分重點探討了正確選擇萃取劑的有效方法,旨在給相關人員提供一定的借鑒作用。
1 化工工藝流程萃取劑選擇基本原則
萃取作為一種經典的分離手段,利用萃取劑把化合物從一種溶液中有效轉移到另一種溶液中,在這個過程中要選擇合適的萃取劑。根據多年來的化工生產經驗,總結出化工工藝流程萃取劑選擇要遵循物理性質及化學性穩定、毒性小、選擇性良好等原則,具體來說主要表現如下。
第一,物理性質及化學性穩定原則。化工工藝流程生產過程中涉及到很多化學反應,如氧化反應、還原反應等。為此需選擇物理及化學性質穩定的萃取劑,減少對化工工程生產流程的影響,保證萃取質量。
第二,毒性小原則。隨著化學化工工藝的不斷發展和進步,對化工生產質量提出更高的要求:優質、高效、經濟安全、毒性小。為此一方面要完善各項生產工藝,減少毒性。另一方面選擇毒性小的萃取劑,減少化工生產整體毒性,實行安全操作。
第三,選擇性良好原則。化工工藝流程萃取劑選擇性要良好,這樣可以有效擴大分離系數,且分離系數越大,萃取劑越合理。
第四,經濟實惠原則。現代社會提倡節能環保,化工工藝流程生產也不例外。在保證萃取劑質量的基礎上盡量選擇經濟實惠的萃取劑,節約成本,盡可能地以最少的成本投入獲取最大的經濟效益。
2 正確選擇萃取劑的有效方法
2.1 正規溶液理論選擇萃取劑
正規溶液理論作為萃取劑選擇的一種常見手段,具有形式簡單、操作方便等優點,但其不足之處在于使用范圍有限。具體來說,正規溶液理論可以根據純物質的性質直接判斷混合物的性質,在中低極性混合溶液中應用較多,可作為非極性分子(分子力為色散例)判斷的重要手段。但不適用于極性分子,主要是因為極性分子間力相對較復雜,可見該理論對萃取劑的選擇有一定的局限。為此很多學者建議在極性溶劑中采取內聚能形式,利用無限稀釋活度系數計算極性分析相關數值,在某些極性分子檢測中獲得成功,適當擴展了該理論的適用范圍,但仍然有使用限制。
2.2 unifac模型選擇方法
化工工藝流程萃取劑主要由有機物組成,雖然有機物類型多樣且混雜,但在某種程度上它們是由幾十種基團組成,于是很多研究者著手研究從幾十種基團中判斷混合物的性質,從而選擇萃取劑,這就是所謂的unifac模型選擇法。
unifac模型選擇法有兩種基本概念:①基團溶液。基團溶液主要是在基團貢獻模型基礎上發展而來的。②局部組成。局部組成概念是在擬化學理論的基礎上發展而來的,最初使用該概念的是uniquac 法。隨著時代的發展,unifac模型開始被提出并不斷完善,如gmehling 的修正模型、hooper 的修正模型、kikic 的修正模型等。其中以第一種修整模型最為重要,具有參數齊全、適用范圍相對較大等優點。隨后gmehling等人對該修正模型不斷改進和創新,最終得到簡化公式,根據該供述可以快速有效地獲得無限稀釋活度系數,在萃取劑選擇上有著較大的靈活性且精確度高,可作為化工工藝流程萃取劑選擇的重要手段。
2.3 nrtl 模型法
nrtl 模型是由prausnitz提出的,他意識到液體混合物中局部組成且混合過程不是隨機的,因此他增添了非隨機參數,提出基于液相分層的nrtl 模型法。隨后相關學者(如意大利學者vetere)對該模型法進行了一系列深入研究和拓展,使得nrtl 模型法除了在含
水體系中應用外,還可以在其他體系中運用,且預測精度較高。
2.4 選擇反萃取能力強的萃取劑
利用萃取劑進行化工萃取工藝時,若萃取過程中環境受到影響,那么萃取物質也容易發生變化(從有機物質轉變為水),這就要求萃取劑具有較強的反萃取能力。為此需根據化工生產工藝及實際條件選擇合適的萃取劑,且保證該萃取劑具有化學性穩定、毒性小、物理性質良好、經濟實惠等功能。
2.5 化工工藝流程萃取劑選擇注意事項
第一,控制萃取劑的含量。對混合物進行萃取時,應嚴格控制萃取物的容量,即萃取期間,其單位容量能夠對強保留分離物進行保留,該方式才能充分體現單位萃取劑的萃取能力。除此之外,萃取劑還具有保存有效成分的特點,即萃取期間,可以分離原材料中的雜質和有效成分。目前,市場上的萃取劑種類非常多,例如:醇、醛類中性萃取劑、羧酸類酸性萃取劑、螯合萃取劑、季銨鹽類胺類萃取劑等。由于萃取劑的過程存在差異,其萃取效果也各不相同。因此,進行實際萃取期間,根據萃取需要選擇合適的萃取劑,如利用萃取技術處理工業廢水時,可選擇環乙醇類、苯等萃取劑。本文筆者主要采用多種萃取劑處理酸化廢水,發現環乙醇類的萃取效果明顯高于其他種類的萃取劑。因此,筆者認為,當廢水的ph≥7時,可采用乙醇類萃取劑處理。
第二,低互溶性。基于對材料的萃取功能,應保證萃取劑的密度與材料的密度存在差異,即兩種物質相溶性較差。萃取劑具有油溶點低的特點,而水溶相對較好。取萃取劑對材料(水)進行萃取時,可以促使材料分層,有效避免乳化現象。因此,工業人員應基于材料的密度,選擇與其密度差較大的萃取劑進行工業萃取,能夠充分保證萃取質量。
第三,保證萃取劑化學性質穩定。萃取劑化學性質主要包括熔點、沸點、相對密度及腐蝕性等,保證上述這些化學性質符合要求,如熔點及沸點要低、相對密度要小、腐蝕性低等。舉例來說,煤化工污水中主要有害物質為酚,需通過合適的萃取劑把酚含量有效降低。目前煤化工萃取劑主要有重苯、二異丙基醚、粗苯等。其中重苯、粗苯等物質易揮發,易造成二次污染;二異丙基醚相對上述物質具有乳化性弱、揮發性弱等特點,因此煤化工污水處理可選取二異丙基醚。
3 結束語
萃取在化工工藝流程中占有重要地位,且萃取分離工藝的正常運行及經濟合理性與萃取劑的選擇有著直接的聯系。為此要根據化工工藝流程生產實際情況選擇化學性及物理性穩定、毒性小、選擇性高、經濟實惠、反萃取能力強的萃取劑。同時嚴格按照萃取工藝標準或要求操作,安全高效地分離化學物質,充分發揮萃取劑及萃取分離法在化工工藝流程生產中的作用。
參考文獻
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以手工制作為基礎的手工藝,其中的規范性、程式性、經典性因素體現了手工生產方式的基本文化特性。相對于產速、工廉、量大、劃一的工業生產方式及技術,它并不具有以經濟學尺度衡量的生產優勢,也不具有適應由批量化工業制造所主導的現代市場環境的競爭力。在集約化、批量化、自動化生產所構成的現代市場經濟環境中,許多傳統手工藝的存續狀態及其“巧奪天工”的核心價值備受沖擊,后繼乏人以致技藝失傳,管理無序以致惡性競爭,急功近利以致粗制濫造,竭澤而漁以致原料枯竭,作風失范以致品格下滑……因此,對手工藝的保護應該立體化,以全面保護其技藝體系。同時,政府也應該在原材料和能源保障、貸款、稅收、工商管理等相關方面給予手工藝特別的政策扶持,為之創造一個比現代工業生產更為優惠優厚的生產環境。另外,在生產過程中,保持工藝流程一體化、生產規模小型化、產品制作精致化,不以工業生產模式或現代創新理念,人為地干預或改造那些體現手工生產規律的傳統方式,對于保護傳承手工藝至關重要。
目前,在片面追求發展的過程中,工藝美術界包括有關政府主管部門存在一種錯誤的認識,以為“發展”就是搞大規模的批量化生產,就是追求和工業產品比拼產量和薄利多銷的規模化效益。這一方面導致原材料資源殺雞取卵式的消耗,一方面導致偷工減料、粗制濫造。傳統手工藝與天然原材料唇齒相依,其技藝特征以及產品品格與原材料的特性緊密關聯。天然原材料一旦枯竭,任何代替品都無法逆轉和挽救相關技藝的消亡。在重視生態文明和可持續發展的當下,應該充分地認識到傳統手工藝原材料的有限性或稀缺性,認識到手工藝與批量化、大眾化和快速生產的大工業產品的不同:手工藝的發展,不在于規模的大小和產量的多少,其根本在于質量和品格,在于如何把文化性、藝術性和技藝的精湛性強調、發揮到極致,通過匠心巧藝的充分投入和人文內涵的充分灌注,追求遠遠超過一般工業產品的文化附加值或者經濟學意義上的單位產出率,追求質量投入和產出的高效益比值。
因此,在手工藝生產實踐中,應該把握“保持為先,品格第一”的穩步發展原則,不能把“發展”問題簡單化、數量化、工業化。只有著力追求產品質量的好、制作工藝的精和美學品格的高,努力從“產品文化附加值的彰顯”、“傳統技藝保持性的增進”和“作品單位利潤率的提高”來理解和把握“發展”,每一位從藝者才能夠把保持手工藝的核心工藝技術作為共同恪守的原則和實踐目標:堅持使用本土的傳統原材料、堅持成型和裝飾環節的手工操作、堅持傳統的工藝流程和經典程式、堅持業界一貫奉行的純正作風和規范操守,手工藝發展才能立穩腳跟。
基于對“發展”的這種理解,無論是政府管理部門還是從藝者,還需要慎重地把握技藝方面的“創新”,要反對和抵制背離核心技藝或工藝傳統的“為創新而創新”的刻意和所謂“現代風格”的追求,避免以犧牲手工藝特色和品格為代價的跨地域文化的“同質化”。與此同時,還要采取切實有力的政策和措施,抑制或限制那些大量消耗本土原料但產品文化附加值、工藝品格保持度和作品單位利潤率低下的批量化低端產品生產,以維護手工藝的現實利益和長遠角度甚至代際角度的可持續發展。
關鍵詞:動態演示;流程模擬;教學模式;生產流程;課堂互動
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)20-0130-02
動態模擬仿真技術(Simulation)是一門包含多學科的綜合性技術,它以控制論、系統論、相似原理和信息技術為基礎,以計算機和專用設備為工具,利用系統模型對實際的或設想的系統進行動態演示[1-3]。仿真技術主要是以某種對象為參考藍本,利用機械制作或手工組裝將對象模擬一個實體的技術[4,5]。其誕生之初系用于軍事科研用途,其后運用于各個領域,包括高聚物反應過程的仿真模擬。用動態仿真的動畫流程全面展現高聚物反應過程[6-8],模擬高聚物的合成現場,使學生對學習理論知識不感到枯燥,反而有強烈的興趣。切實領導好學生的思考過程,發展學生的邏輯思維能力和獨立獲取知識、運用知識的能力。
一、教學過程中存在的問題
1.在傳統的高校工科專業教學中,學生從屬于被動的地位,教師授課以平面授課為主,講解方式單一。特別是專業課程,由于涉及的內容較多,學生之前所學的基礎知識不同,教材中所介紹的示例內容較為簡單,對相關的實踐環節的知識點也沒有過多提及,學生不能很好地理解所敘述的例子。
2.急于求成的現象。現代工程領域中,高度的自動化、連續化和集成化,甚至有些行業易燃、易爆、危險性大,生產過程在嚴密的監控下實施。
3.對于大多數的生產流程不能在課堂上重現,因此在工科教學的環節中,學生只能根據教材被動的看,被動的聽,只是接收平面、二維、靜態的畫面,無法提高學生理論聯系實際、分析問題和解決問題以及動手的能力,更難以深入實際。這也是工科教學中長期面臨的一個問題,為此急需一種適用的教學模式和教學手段來解決這一問題,進行教學改革,以期提高教學效果。
二、動態模擬仿真
隨著計算機的問世與科技的進一步發展,對高等教育和教學提出了不同以往的挑戰與要求。教學大綱的反復修訂對教師的授課模式有新的規劃,如何將經典、傳統的授課內容形象化,激發學生的學習熱情是擺在教師面前的首要問題。計算機仿真技術的問世與應用,改變了高校教育模式。全流程仿真技術的運用就是基于其原本的綜合呈現這一屬性,將機械仿真技術和計算機成像技術結合,通過合理的畫面演示及計算機圖像呈現,把對象主體活生生地展現出來[9,10]。這種技術在聚合物反應過程演示中運用得日益廣泛。通過模擬真實的現場工藝過程,逼真地將枯燥的生產環節及分析儀器等形象呈現于學生面前,讓學生感受真實的化工生產環境,極大程度地調動了學生的學習積極性和主動性,這種互動教學的課堂氛圍無疑提高了學生的學習興趣及對知識的掌握程度。
三、動態模擬仿真技術在教學中的應用
按照社會和企業的要求解構現行的學科課程體系,整合重構建立突出研發和生產能力培養的課程體系。根據職業能力的要求,確定教學項目,包括學習項目和拓展項目,采用小型生產進實驗室,大型生產采用全流程仿真系統模擬的形式,整個學習過程中知識和能力的訓練安排體現漸進性。以聚合物合成這一課程為例,闡述動態模擬仿真技術在教學中的應用。學生通過該課程的學習,弄清高聚物聚合原理與合成工藝的關系,對學生進行生產工藝觀點的培養,達到培養學生在教學科研和生產活動中分析問題、解決問題的能力的目的,同時對今后更深入的學習其他專業課打好基礎,具有重要意義。
1.理清聚合物合成的總的反應流程,如圖1所示。
2.具體再根據每一種聚合物的聚合特點,設計反應流程。以懸浮聚合為例,設計反應流程,如圖2所示。
3.最后建立聚合物合成動態仿真系統,設立專業教學資源庫。以計算機技術為依托,以文本資源、視頻資源和圖片資源為后盾,在學習課本知識的基礎上,觀摩動態仿真的流程,可使學生真正了解聚合物合成的過程,并留下深刻印象,學以致用。以前述步驟為基礎,創建聚合物合成動態模擬仿真系統,表1所示全流程動態仿真系統資源來源。
根據懸浮聚合的反應流程,設計如下仿真動態流程,視頻截圖如圖3所示。
為了更為形象具體的描述懸浮聚合的過程,采用聚氯乙烯的懸浮聚合樣本,繪制模擬仿真流程圖。
4.動態模擬仿真教學的總結。隨著現代社會行業結構的多樣化,對人才的需求提出了更高的要求,更注重人才素質的專一化、綜合化和個性化。這樣的就業需求對傳統的教學模式、人才培養方式提出了新的要求。就我們采用動態模擬仿真流程的教學過程中總結體會到,工科教學中仍然采用傳統的純黑板教學模式,十分的枯燥、單一,無法調動學生的學習積極性和主動性。采用動態模擬仿真的教學方式,使學生仿佛置身于生產流程的仿真環境之中,教與學互動,充分調動了學生的學習興趣和熱情,學習效率明顯提高,使枯燥的理論教學生動化、形象化,極大程度地加深了學生對工藝流程及設備的印象,學習效果事半功倍。
參考文獻:
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【關鍵詞】量身定制 想象力 門檻
在中職學校里,與其他注重動手能力的專業相比,化工工藝專業有其迥異的特點。如焊接工人操作一把焊槍,就可以學到一門手藝,化工工藝專業培養的目標是化工系統的操作工人,化工操作面對的是大系統,其特點是:(1)化工生產使用的原料、半成品和成品種類繁多。(2)化工生產要求的工藝條件苛刻,技術復雜。(3)生產規模大型化。 (4)生產方式的高度自動化與連續化。(5)高溫高壓,低溫深冷,易燃易爆,腐蝕性強,有毒有害物質多,安全要求高。
對照化工系統對操作人員素質的高要求,技校招收的學生,尤其是初中生,文化底子薄,見識少,想象力有限,學習操作焊槍等動手科目不難,要求其接受和理解結構龐大,技術復雜的化工系統,猶如要求學齡兒童跟姚明學扣籃,要是沒有必要的過渡期,其難度可想而知。
而現在技校的化工工藝教材,一律是按技術資料模式編寫的嚴謹面孔,羅列術語、理論、數據,需要讀者具備豐富的生產經驗和厚實的理論功底,才能通讀,與學生年齡段的思維方式、現有知識水平格格不入,學生看書高深莫測,學得苦不堪言。由此想到一部美國的影片。片中的籃球架,都是根據各年齡段量身定做,兒童版的,降低了高度,孩子們只要正常起跳,就能作出扣籃等高難度動作,籃球也是兒童版,孩子們的練習上手很快。因為成人的籃球太重太大,孩子們投籃很吃力,會練出錯誤的手型,直接影響到其成年后的發展。
面對成人版教材的孩子們,將如何應付考試的壓力?唯有死記硬背。代價就是在最應具發散思維的年紀,孩子們表現的毫無想象力。如老師問簡單的問題“密度大于水的化合物,放入水中將如何”,學生要么茫然沉默,要么人云亦云。可見以往所受的基礎教育,密度僅是一個死的名詞,而不是一個與生活有關的概念。應試教育扼殺了孩子們最寶貴的想象力、創造力、學以致用的能力。一方面是復雜的化工技術,一方面是相對素質較低的學生,現行的教材,和教學方法,顯得門檻過高了,不利于學生入門。我們是否應該做些變革,放下身段,降低門檻,接引學生進入化工之門?作為教師,可以在吃透教材的基礎上,重新編排,量才施教,授課時以學生能理解為原則,從學生的實際出發,挑選學生容易結束的內容作為切入點,用一些學生的多選一些切合學生的生活、喜聞樂見的例子,說話不妨貼近學生的模式。比如講流態化理論,如果用圖解法,先講吹風筒、柴灶;到鼓風機,煤爐;再放大,就成了流化床。流化床技術也是這樣發展而來。按這樣的思路,講的生動,學生就喜歡聽,只要稍加發揮想象力,就能理解了看似艱深的理論。這樣可以講透教材的知識。要是開始就如此照搬教材:
“……流態化技術在工業生產中的應用一般在容器中進行。在容器底部安裝分布板,分布板上盛有一定數量的固體顆粒。當氣體經過多孔板小孔通過固體顆粒層時,….固體顆粒開始膨脹松動,向上流動的氣體帶動每個固體顆粒都浮動起來……”
用個學生常常說的詞:暈!化工專家眼中的生動描述,在缺少閱歷的學生看來,云里霧里,令其死記硬背則食而不化,過了就忘。這就是中職學生的現實。哪怕是教授這樣對大學生講課,要求馬上理解也很難。
成人能理解的東西,因年齡、學識的限制,更因難以長時間的專注,要這個層次的學生接受,其難度不下于球場上去扣籃。
在編寫教材時,是否也可以考慮,專門為技校生,尤其是初中生,量身定制。中學生不容易接受長篇大論,可以多用短句,可以盡量多用圖解(彩圖,照片,FLASH),多舉例,用一些中學生的能接受的語言,減少費解的術語。化工講的是(物質)變化的過程,換種思維模式,并不難生動描述,化工技術也可以“戲說”得明白。化工技術的原理,源于生活,教材也應該從生活出發,多講身邊的化學。現階段對學生的要求,應該是初步理解化工,學習到化工生產的原理,和大致的過程。這是入門的基礎。現行教材里,那些嚴謹的術語表述,是對成熟的化工人的要求了。
教材為篇幅所限,要是求多求全,羅列很多門產品的生產技術,每種工藝只能泛泛而論,簡略的結果,是學生更難理解。比如中等職業學校教材《無機物工藝》,2008年2月出版的,與趙師琦版相比,省略了很多關鍵的技術過程,僅硝酸一章,關鍵設備的提餾塔省了,教師備課都覺得少了重要的環節,導致理解困難。學生更難看懂了。
教材的內容,應該精選經典的工藝,比如侯氏聯合法制堿工藝,精心編排,詳細講解,其設計思路的精妙之處,學習化工的辦法等,不拘一格,不求全面,而是用通俗易懂的方式講透。學通了具有代表性的工藝,其他的工藝,學生在工作中自己就有學習能力去學了。
化工工藝教材,主要部分無非就四大塊:生產的目的(任務);該生產的化學原理;根據該原理設計的核心設備;設備串聯成工藝流程。學生根據這四塊去理解化工,就基本全面了。教學和編寫教材,抓住這四塊,就能做到條理明晰,生動明了,而不會在化工生產的系統里轉得頭昏眼花。
另外,教材應該附帶光盤版。教材中涉及的工藝、設備,把其在工廠中生產的現實的場景,制成視頻資料。有條件的學校,可帶學生參觀現場。眼見為實,可以幫助學生建立對化工的想象的基礎:廠房的模樣,反應釜、各類閥門、泵、管道…..看到了實體,化工才是可以想象的實實在在的存在,不是空中樓閣。
授人以魚,不如授人以漁。化工職業教育的重點,應該是培養化工的思維方法,和讀書的方法,具體的實用技術是次要的。因為化工的多樣性,學校教育與學生未來的工作能無縫對接可能性很小,指望在學校就學到具體的“化工手藝”,是不現實的。真正的技術,得靠學生自己,在工作中去學習。化學和化工的基礎知識,和在書本和生產中學習的能力,是中職化工專業學生在校期間應該學到的主要的“技術”。
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關鍵詞:電吸附 電極 脫鹽 中水回用
1 原理
1.1 電吸附原理
電吸附技術(ElectroSorb Technology,簡稱EST),又稱電容性除鹽技術,是20世紀90年代末開始興起的一項新興水處理技術。
基本原理[1]是基于電化學中的雙電層理論,利用帶電電極表面的電化學特性來實現水中帶電粒子的去除、有機污染物的分離等目的。原水從一端進入正負極組成的空間,從另一端流出。原水在正、負極之間流動時受到電場的作用,水中帶電粒子分別向帶相反電荷的電極遷移,被該電極吸附并儲存在雙電層內。隨著電極吸附帶電粒子的增多,帶電粒子在電極表面富集濃縮,最終實現與水的分離,使水中的溶解鹽類滯留在電極表面,獲得凈化/淡化的出水。
1.2 電吸附技術工藝流程
電吸附技術工藝流程主要分為三個步驟:工作流程,排污流程,再生流程,其典型的工作流程如圖2所示。
工作流程:儲存在原水池中的原水通過提升泵打入保安過濾器,大于5μm的殘留固體懸浮物或沉淀物在此道工序被截流,水再被送入電吸附(EST)模塊。水中溶解性的鹽類被吸附,水質被凈化。
排污過程:排污過程其本質和再生一樣,是模塊的一個反沖洗程序,但水源有區別,排污過程用的是中間水池的水,即再生之后的濃水,這是一個有效的節水過程,因為經過再生之后的濃水尚未達到飽和,所以用再生后產生的濃水再次沖洗模塊,就節省了沖洗過程中的用水量,提高了產水率。
再生流程:就是模塊的反沖洗過程,用原水沖洗經過短接靜置的模塊,使電極再生。反沖洗后的水被送入中間水池,進入中水池的水等待下一個周期排污用。
2 電吸附技術的影響因素
2.1 電極材料
2.1.1 石墨電極
石墨作為一種經典的電極材料,具有良好的機械性能及可加工性,在電吸附初級階段得到了一定的發展。但隨著新型碳材料的出現,石墨電極逐漸被取代。
2.1.2 活性炭電極
2.1.2.1 顆粒活性炭(GAC)
GAC已經成為一種重要的電極材料應用于電吸附的理論研究和實際生產中。活性炭是微晶碳的變型,晶體表面的碳原子與體相碳原子處于不同的電子能級狀態。與石墨相比,活性炭具有更大的比表面積和吸附容量。而且,它的大規模生產使其成為一種方便易得相對廉價的電極材料。
2.1.2.2 活性炭纖維材料(ACF)
用ACF做電吸附劑的研究是近幾年興起的[2]。與GAC相比,ACF具有更大的比表面積和吸附容量,吸附質在ACF內的擴散阻力更小,ACF比GAC具有更大的外表面積,使更多的微孔可以直接與吸附質接觸,吸附質也可以直接再暴露于纖維表面的孔上進行吸附和脫附,更有效地利用微孔,迅速達到吸附平衡,并且更易于被加工成為各種形狀,如碳布、碳毯等。
2.1.2.3 炭氣凝膠電極
炭氣凝膠是一種新型的多孔材料[2],在過去十年中得到了廣泛的應用。炭氣凝膠由美國勞倫斯國家實驗室研制,它是由間苯二酚--甲醛聚合物凝膠裂解而制,可以根據需要制成不同的形狀,如塊狀、珠狀和薄膜紙狀。炭氣凝膠由許多納米開孔(3-30nm)和中間孔(
2.2 電壓
從理論上分析,電極上電壓越高,雙電層將越厚,出水離子濃度(以電導率的高低表示)也越低。但當電壓過高時,則有可能導致電解反應的發生,增加能耗。所以極限電極電壓應根據不同電極及不同處理溶液實驗而定,因為不同離子濃度溶液導電能力不一樣,因而發生電解電流,所對應的電壓也就會不同,不可一概而論。
2.3 產水率與鹽濃度
電吸附除鹽效果與產水率有關。通常在大流量情況下,除鹽效果比小流量差,這可能是因為在大流量情況下,離子到達電極被吸附的時間長于離子在吸附設備中停留時間所致。 說明在一定情況下,傳質過程控制著除鹽效果。因此,改善離子在溶液中的傳質過程將是一個重要課題。然而,在一定的條件下,電極的吸附量是恒定的,它不隨溶液流量的改變而改變,因此,在出水要求較高時,可采用小流量處理方式,相反在處理量大而出水要求相對較低時則采用較大流量,以節約設備及時間。
3 電吸附在污水深度處理領域應用
盡管電吸附深度處理技術的主要目的是為了脫除水中的鹽度,但人們在應用過程中卻發現,電吸附技術在去除水中COD濃度也有較好的效率[3]。推測COD去除的主要機理是:在電場作用下,原水中構成COD的鹽類、膠體顆粒及其他帶電污染物質在電極表面吸附富集濃縮,從而使產水COD濃度降低。應用實踐證明,電吸附技術在除鹽的同時可以去除部分COD,排放污水的COD濃度幾乎不濃縮,可以達標排放,無二次污染,屬于綠色環保工藝。
目前,愛思特凈化設備有限公司是國內從事電吸附水處理技術的主要單位,也在一些企業建立相應的處理裝置。表1、2為愛思特凈水設備有限公司處理某些電廠循環冷卻系統的排污水、鋼廠綜合廢水、造紙廢水、合成氨廢水、鋼廠冷軋廢水、石化油廢水的生化尾水的中試研究結果[1]。表1和2的結果表明,電吸附技術在脫鹽的同時,其對COD的濃度也有很好的去除作用,去除效率對進水水質有一定的依賴作用。
4 發展方向
4.1 電極材料的突破
尋找新型的電極材料,兼顧化學穩定性和使用壽命等考慮,提高電吸附系統的抗污染性能和脫鹽效率。
4.2 工藝結構的突破
優化工藝設計,調整內部模塊的構成,使流態分布更均勻,減少水頭損失,提高電吸附工程的可應用性。
4.3 適用水質的突破
針對多種代表性的水質,開發出更具工程應用型的電吸附模塊和系統,為大規模應用做準備。
【參考文獻】
[1] 韓 寒、陳新春、尚海利.電吸附技術的發展及應用[M].工業水處理,2010,30(2):20-23