活用理化知识，净化一方水土——探讨如何运用高中理化知识处理工业废水

活用理化知识，净化一方水土——探讨如何运用高中理化知识处理工业废水

陈一帜

摘要：本文针对化工废水的基本特征和处理现状，运用高中所学理化知识，探讨了化工废水的各种处理方法，并简要列出了各种方案的具体应用。

关键词：污水处理物理处理法化学处理法

东营市是全国第二大油田——胜利油田的所在地，是著名的油城。石油化工在带来巨大经济效益的同时，也不可避免地带来一系列污染。又加上近年来蓝区、东营港工业区的的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加。因此，对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。作为一名新世纪的高中生，我觉得有责任有义务我家乡的环保尽绵薄之力，下面就是我利用自己所学的理化知识及课外研究的成果，就工业废水处理方法进行一下分析探讨。

（一）物理处理法

物理处理法是通过物理或机械作用分离或回收废水中不溶解的呈悬浮状态的污染物的废水处理方法，其处理过程不改变污染物质的化学性质。物理法废水处理技术通常有过滤、沉淀、离心分离、膜分离、吸附、萃取等方法。

1.沉淀分离法

沉淀分离法就是利用污水中的悬浮物质和水密度不同的原理，借助重力沉降作用，使悬浮物自然沉淀而从水中分离除去。

2.萃取法

萃取法是利用与水不相溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到废水净化和回收有用物质的目的。王晓兵等[1]研究了叔胺N235、乙苯和煤油组成的萃取剂萃取含羧酸工业废水，经三级萃取酸的萃取率达96%以上，萃取相经精馏使甲酸与萃取剂分离回收，其它的酸经稀碱反萃分离，使萃取剂再生重复使用；萃余液进一步经活性碳吸附后，COD降到可进入生化池处理。魏凤玉等[2]以TOA为萃取剂、白煤油为稀释剂络合萃取处理环氧树脂废水，废水经三级错流萃取COD和Cl－的去除率分别达到97.6%和92.0%，达到了废水处理目的。萃取法具有处理水量大，设备简单，便于自动控制，操作安全，成本低等优点。

3.吸附法

吸附法是采用多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或使废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中污染物质吸附于多孔物质表面等而除去[3]。孙莹[4]等使用改性粉煤灰处理含铬废水，结果表明用氢氧化钙改性的粉煤灰对Cr6+废水处理有良好的效果，Cr6+去除率达到97.87%。丑华[5]等采用活性炭或硅藻土吸附法对物理化学实验产生的不同浓度多组分含铜有色废液进行处理，在760nm污物去除率最高可以达到97.77%，COD为0.025g·L-1，色度、pH、COD均低于国家排放。

4.膜分离法

膜分离法是利用特殊的半透膜将废水分开进而使某些溶质或溶剂渗透出来的方法的统称。常见的膜分离法主要有微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)、反渗透(RO)、渗析(D)、电渗析(ED)、渗透蒸发(PV)、液膜(LM)等方法。Murthy等[6]采用纳滤膜，处理Ni2+质量浓度为5mg·L-1和250mg·L-1废水，镍的最大去除率为98%和92%。于飞芹等[7]采用电渗析法对含硫废水处进行处理，试验结果表明，硫化物去除率可达98%以上。石中亮等[8]研究了用乳化液膜分离技术处理造纸工业废水，在最佳条件下，造纸废水的COD去除率可达85%以上，色度去除率达98%以上，具有较大的推广应用价值。

（二）化学处理法

1.化学沉淀法

化学沉淀法是向废水中投加可溶性化学药剂（即沉淀剂），与水中呈离子状态的无机污染物起化学反应，生成不溶于水或难溶于水的化合物，析出沉淀，使废水得到净化。化学沉淀法多用于去除废水中的重金属离子，如汞、铬、铅、锌等。化学沉淀法有氨氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、钡盐沉淀法、铁氧体沉淀法。

徐志高[9]等以MgCl2·6H２O和Na２HPO4·12H２O为反应沉淀剂，在最佳工艺条件下，对锆铪分离中试车间的高浓度废水进行处理，氨氮的去除率>95%。景明霞[10]针对包头地区稀土冶炼工艺产生的氨氮废水，通过化学沉淀法对其进行初步处理，通过单因素实验选取最佳控制点，氨氮去除率为92.4%。

2.高级氧化法

高级氧化技术(AdvancedOxidationProcesses，简称AOPs)是近20年来水处理领域兴起的新技术，通常指在环境温度和压力下通过产生具有高反应活性的羟基自由基来氧化降解有机污染物的处理方法[11]。高级氧化技术的关键是产生高活性的羟基自由基，一般采用加入氧化剂、催化剂或借助紫外线、超声波等多种途径产生。（1）湿式(催化)氧化法

湿式氧化法(WetAirOxidation，简称WAO)是在高温(150～350℃)高压(0.5～20MPa)的条件下，利用空气或氧气作为氧化剂，氧化水中呈溶解态或悬浮态的有机物或还原态的无机物，达到去除污染物的目的[12]。湿式催化氧化工艺(CatalyticWetAirOxidation，简称CWAO)是在WAO工艺的基础上添加了适宜的催化剂，降低了反应温度和压力，提高了反应速度，缩短了反应时间，提高了氧化效率[13]。国内近来出现采用微波催化湿式氧化法新工艺的研究[14]，即采用间歇微波催化湿式氧化工艺，使废水经Fe-C预处理、曝气氧化后，再考察30%H2O2、FeSO4·7H2O、自制TiO2催化剂加入量和微波辐照时间等因素对COD去除效果的影响，实验结果表明，经处理后COD大于90%。

（2）超临界水(催化)氧化法

超临界水氧化技术是把温度和压力升高到水的临界点(Tc=374.3ºC，Pc=22.05MPa)以上时，使水成为一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质，在此条件下，非极性的有机物和气体能和水以任意比例互溶，实现对污染物的分解[15]。蔡毅等[16]使用2.0L的超临界水氧化反应器对丙烯腈生产过程中排放的高浓度剧毒有机废水进行处理实验研究，实验结果表明，当反应温度为650°C，压力为28MPa，氧气过量为理论量的200%，反应时间为180s时，COD最高去除率可达到99.998%。

（3）化学(催化)氧化法和光(催化)氧化法

化学氧化法是指通过O3、H2O2、ClO2及KMnO4等氧化剂，将废水中呈溶解状态的污染物氧化为微毒或无毒的物质，或者转化为容易与水分离的形态，从而达到处理的目的。化学催化氧化是在催化剂和氧化剂共同作用下氧化有机物。光化学氧化是通过氧化剂在光的辐射下产生氧化能力较强的自由基而进行的。根据氧化剂的种类不同，分为UV/H2O2、UV/O2及UV/H2O2/O3等系统[17]。Esplugas等[18]比较了化学氧化和光化学氧化中几种工艺对含酚废水的处理，结果表明，Fenton试剂的降解速率最快，O3氧化处理费用最低。随着人们环保意识的不断增强，为提高污水治理的规模效益和综合效益，污水处理技术在不断被研究和发展，往往在不同阶段将几种方法组合起来，效果更佳。

参考文献：

[1]王晓兵,胡国强.溶剂萃取法对甲酸废水的处理研究[J].辽宁石油化工大学学报,2009,29(3):15-18.

[2]魏凤玉,吴六四.络合萃取法处理环氧树脂生产废水[J].合肥工业大学学报:自然科学版,2005,28(11):1443-1445.

[3]赵灵霞.印染废水的物化处理技术[J].广东化工,2009,36(8):175-176.

[4]孙莹,李素芹.吸附法处理含铬废水的研究[J].工业安全与环保,2009,35(3):11-13.