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生物氧化預(yù)處理技術(shù)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】：自來(lái)水廠；處理工藝；現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

1、我國(guó)自來(lái)水廠水處理工藝技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在常規(guī)的水處理工藝中，主要處理病原微生物的水源、膠體物質(zhì)和懸浮物。我國(guó)自來(lái)水廠一般采用混凝、沉淀、過(guò)濾和消毒常規(guī)工藝凈水技術(shù)（圖1），該工藝仍為國(guó)內(nèi)大多數(shù)自來(lái)水廠所采用?；炷に囍械幕炷齽┮话闶褂镁酆下然X、三氯化鐵和硫酸鋁等，至于助凝劑和混凝過(guò)程中的pH調(diào)節(jié)則很少使用。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已發(fā)展了多種適合各地情況的不同形式和性能的處理構(gòu)筑物，如快速混合、水力或機(jī)械攪拌的絮凝設(shè)施；不同結(jié)構(gòu)和型式的沉淀、澄清池；帶有氣水反沖洗、均質(zhì)濾料、多層濾料的過(guò)濾設(shè)施等，其中V型濾池已得到廣泛應(yīng)用。由于技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的限制，液氯是目前國(guó)內(nèi)水廠使用最多的消毒劑，也有水廠采用次氯酸鈉或二氧化氯作消毒劑。自來(lái)水水處理工藝上述常規(guī)工藝一直被我國(guó)自來(lái)水廠視為自來(lái)水凈水工藝的基本環(huán)節(jié)，以符合飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足人們對(duì)生活用水的需求。

1.1預(yù)處理工藝

預(yù)處理工藝是在常規(guī)處理工藝之前，預(yù)先用物理、化學(xué)、生物的方法對(duì)水源進(jìn)行處理，例如氧化作用、吸附和生物絮凝等，用于去除水中的氨氮、有機(jī)污染物、異臭、亞硝酸鹽氮及鐵、錳等，從而減輕常規(guī)工藝中的處理負(fù)擔(dān)，進(jìn)而改善和提高飲用水的質(zhì)量。

自來(lái)水廠在進(jìn)行凈水處理的過(guò)程中，都會(huì)采取預(yù)處理工藝對(duì)水源進(jìn)行預(yù)處理。自來(lái)水廠進(jìn)行預(yù)處理工藝主要分為化學(xué)氧化預(yù)處理工藝、生物預(yù)處理工藝以及吸附預(yù)處理工藝?；瘜W(xué)氧化預(yù)處理工藝主要采用臭氧氧化，臭氧預(yù)氧化能夠消除水中的浮游生物、病毒、細(xì)菌和孢子等一些可以導(dǎo)致疾病的微生物，在長(zhǎng)時(shí)間氧化的過(guò)程中還能夠滅除一些隱孢子蟲(chóng)等難去除的微生物，還有除藻和去除臭味的作用。生物預(yù)處理工藝主要是生物膜技術(shù)，這種技術(shù)手段能夠有效吸附水源中有害物質(zhì)和異味。另外生物膜在吸附微生物的過(guò)程中，還能加快微生物新陳代謝的速度，使得水源中有害物質(zhì)和微生物能夠在最短的時(shí)間內(nèi)溶解。吸附工藝主要手段是粉末活性碳，尤其m用于水質(zhì)季節(jié)性及突發(fā)性事故的水源凈化處理，粉末活性炭可以有效地去除水中色度、異嗅異味和溶解的有機(jī)污染物，提高供水水質(zhì)。

1.2 深度處理工藝

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)飲用水的要求也越來(lái)越高，在對(duì)水源進(jìn)行水處理的時(shí)候，僅僅采取常規(guī)工藝和預(yù)處理方法并不能全面清除水源中的有害物質(zhì)和病菌，因此在這個(gè)過(guò)程中還應(yīng)該進(jìn)行深度處理。這樣才能保證自來(lái)水達(dá)到直接飲用的狀態(tài)。采用顆粒活性炭進(jìn)行過(guò)濾是目前所有飲用水深度處理技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種深度處理技術(shù)，其根本原因在活性炭本身就具有一定吸附作用，能夠有效分離水中的雜質(zhì)，可以有效地去除水中色度、異嗅異味和溶解的有機(jī)污染物，對(duì)于提升飲用水水質(zhì)具有非常重要的作用。 活性炭濾池處理工藝的缺點(diǎn)是基建和運(yùn)行費(fèi)用較高，容易滋生細(xì)菌產(chǎn)生亞硝酸鹽等致癌物，不能夠適應(yīng)突發(fā)性污染或相對(duì)短期污染，并且如何判斷活性炭濾料失效，需要更換或者再生，目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一固定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，將成為今后給排水工藝的研究課題。

2、自來(lái)水廠處理工藝發(fā)展趨勢(shì)

隨著近年來(lái)水體污染的加劇，我國(guó)自來(lái)水廠水處理工藝面臨的挑戰(zhàn)也越來(lái)越大，主要有臭氧化副產(chǎn)物問(wèn)題，生物安全性問(wèn)題和藻類分泌藻毒素問(wèn)題。其中臭氧化副產(chǎn)物主要有兩種，溴酸鹽和次溴酸鹽，這兩種物質(zhì)都是對(duì)人體有害的物質(zhì)。生物安全問(wèn)題則由于所用于吸附原水有害物質(zhì)的活性炭長(zhǎng)期在水中會(huì)生長(zhǎng)大量的微生物，這些微生物中不乏有一些對(duì)人體有害的物質(zhì)，進(jìn)入到水中，無(wú)法被消毒物質(zhì)殺死，所以吸附工藝也需要相應(yīng)的改進(jìn)。至于藻類分泌藻毒素問(wèn)題，主要原因?yàn)樵粻I(yíng)養(yǎng)化，原水中藻類氧化使原本藻類中的有毒物質(zhì)釋放到水體中。這些問(wèn)題將是以后水處理工藝研究的重點(diǎn)方向。

自來(lái)水廠反沖洗廢水，雖然反沖洗廢水中無(wú)機(jī)成分占絕大多數(shù)，但其懸浮物濃度很高，如果將這部分水直接排入水體，不僅是對(duì)水資源的一種浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)受納水體造成污染。目前國(guó)內(nèi)只有少數(shù)水廠對(duì)排泥水進(jìn)行處理，取得了一定的效果。隨著環(huán)境保護(hù)力度的日益加大，自來(lái)水廠實(shí)施排泥水減量化、無(wú)害化和資源化處置勢(shì)在必行。但由于缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)不同水源、不同水處理工藝所產(chǎn)生的排泥水的處理工藝、脫水方式以及預(yù)處理藥劑的合理選取還有待進(jìn)一步研究。

結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)自來(lái)水廠水處理技術(shù)工藝的使用情況已形成以常規(guī)處理工藝為主體，預(yù)處理、深度處理工藝作補(bǔ)充的局面。隨著社會(huì)和科技的發(fā)展，自來(lái)水廠應(yīng)用預(yù)處理技術(shù)和深度處理技術(shù)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。隨著水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展和水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，一些安全性高、能耗省、藥耗低、占地少、操作管理簡(jiǎn)單的新處理技術(shù)工藝將是未來(lái)發(fā)展的方向。

【參考文獻(xiàn)】：

[1]曲琳.自來(lái)水廠水處理工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].民營(yíng)科技，2015（6）

生物氧化預(yù)處理技術(shù)范文第2篇

關(guān)鍵詞：凈水廠 微污染源 水 處理技術(shù) 現(xiàn)狀

中圖分類號(hào)：TU991 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）12（a）-0083-02

微污染主要是在水源中含有各種毒素以及各種有害物，部分水質(zhì)已經(jīng)和國(guó)家要求的地表水標(biāo)準(zhǔn)不相符合，在經(jīng)過(guò)一些特殊性的處理以后，可以被用作飲用水。微污染水源當(dāng)中包含很多化學(xué)性物質(zhì)，有機(jī)物、藻類、鐵、錳等，這種水質(zhì)的主要特征是含有高錳酸鉀指數(shù)超標(biāo)，并且伴有高臭味。最近幾年多個(gè)地區(qū)的水源受到了不同程度的污染，盡管有些部門一直在研究和實(shí)踐，但是還是面臨著微污染水中有機(jī)物含量高的威脅，所采取的過(guò)濾形式以及消毒處理也不能滿足人們對(duì)水源的有效使用。

1 凈水廠微污染源水處理技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 強(qiáng)化混凝沉淀方式

強(qiáng)化混凝沉淀方式是凈水過(guò)程中使用的主要方式之一，其中的本質(zhì)就是使用傳統(tǒng)的混凝原理，對(duì)水質(zhì)中含有的污染物進(jìn)行去除，在水處理的過(guò)程中很多專家學(xué)者都認(rèn)為此種工藝方式能夠?qū)λ|(zhì)進(jìn)行更好的控制，并且也是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的主要方式。使用強(qiáng)化混凝沉淀的方式需要強(qiáng)化混凝劑的添加量，讓膠體更加穩(wěn)定，主要是吸附作用的影響下讓膠體沉淀。還要加入一些助凝劑，起到強(qiáng)化吸附橋的作用，最后加入氧化以及混凝綜合作用的藥劑，在有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)條件下能夠?qū)炷l(fā)生的條件以及pH值進(jìn)行改變。

1.2 強(qiáng)化過(guò)濾方式

在過(guò)濾層吸附以及沉淀和篩濾的基礎(chǔ)上能夠?qū)⑺|(zhì)中含有的一些雜物進(jìn)行隔離，讓水得到澄清的處理。在當(dāng)前，使用的過(guò)濾方式主要有將濾料進(jìn)行替換，使用多層濾料的方式、使用改性濾料、水源在過(guò)濾池之前加入助濾劑、強(qiáng)化普通濾池的生物方面作用。有學(xué)者在自然界當(dāng)中篩選出來(lái)具有鐵、錳以及氨氮作用的優(yōu)勢(shì)菌，讓其在載體的表面，這樣才能不斷增強(qiáng)凈水的主要功能，在使用生物方式進(jìn)行過(guò)濾的過(guò)程中，所得出的鐵的濃度為每升0.24～0.60 mg，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)以后下降到每升0.05 mg，錳也由原來(lái)的每升7.26～8.37 mg，變?yōu)槊可?.5 mg。

2 現(xiàn)代化水源凈化預(yù)處理技術(shù)分析

2.1 化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)

化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)就是使用化學(xué)氧化劑，以此達(dá)到轉(zhuǎn)化和破壞以及降解水中污染物的目標(biāo)，進(jìn)而提升水源可生化的降解性。這樣也能夠改善混凝的基本效果，并且減少混凝劑的使用量，還能減少水源當(dāng)中的藻類。經(jīng)常使用的化學(xué)氧化劑主要有高錳酸鉀以及臭氧、過(guò)氧化氫等。有專家對(duì)預(yù)氧化進(jìn)行微污染的處理，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所得到的氧化劑在最佳的條件下，三種預(yù)氧化工藝流程都能夠和國(guó)家飲水標(biāo)準(zhǔn)相符合，在氧化以后要使用常規(guī)性的工藝將水中的污染物進(jìn)行剔除，能夠有效提升水質(zhì)，臭氧凈化水工藝方式是住宅建筑部門所推薦的有效飲用水氧化處理的方式之一[1]。

2.2 生物氧化預(yù)處理技術(shù)

使用常規(guī)性的凈水工藝方式需要增加生物處理工藝，并且借助微生物在新陳代謝方面的活動(dòng)，讓水源中的有機(jī)污染物被去除。生物預(yù)處理技術(shù)所去除的是水中的氨氮以及有機(jī)物，這是一種行之有效的辦法，有關(guān)研究已經(jīng)表現(xiàn)出來(lái)，在適當(dāng)?shù)臏囟纫约碍h(huán)境條件下，此種方式所去除的氨氮能夠達(dá)到80%以上，以此讓水中的氯消耗量得以減少，讓鹵代生物的生成量也被降低，與此同時(shí)還能極大地改善混凝的沉淀，讓混凝劑的用量也得以減少。當(dāng)前的生物氧化預(yù)處理設(shè)備使用的是生物鍋爐反應(yīng)器，生物轉(zhuǎn)盤以及塔式過(guò)濾器還有滲透方式的土地處理系統(tǒng)[2]。

2.3 吸附A處理技術(shù)

使用物質(zhì)的吸附換預(yù)處理技術(shù)對(duì)水源中所存在的污染物進(jìn)行去除，能夠讓水源的沉淀效果得以最大程度的改善。此項(xiàng)工藝方式使用的是吸附劑制漿，在進(jìn)行常規(guī)的凈水之前需要進(jìn)行源水混合，并且在絮凝池內(nèi)部進(jìn)行污染物的吸附，讓污染物在絮體上一同去除。吸附劑所使用的是活性炭還有沸石以及粘土等。此種方式在長(zhǎng)期使用下，所具有的弊端是費(fèi)用非常高，并且污泥的含量也比較大。

2.4 空氣吹脫法

在水中溶解的有機(jī)物，在實(shí)際的濃度上還有平衡性的濃度上存在一定的差異性，吹脫能夠?qū)l(fā)揮性的物質(zhì)分散到氣相當(dāng)中，以此讓有機(jī)物被揮發(fā)。此種方式的成本費(fèi)用非常低，并且操作上也非常簡(jiǎn)單、方便，能夠?qū)⑽廴疚镏械碾s物有效去除。使用吹脫方式能夠去除的雜物有30多種，但是這樣的方式對(duì)于一些難以揮發(fā)的有機(jī)物去除非常困難[3]。

3 深度處理技術(shù)分析

3.1 生物活性炭深度處理技術(shù)

生物活性炭的深度處理技術(shù)主要是使用活性炭的吸附，讓在水中生長(zhǎng)的一些活性炭生物進(jìn)行氧化。此項(xiàng)技術(shù)當(dāng)中，活性炭已經(jīng)充當(dāng)了吸附劑的作用，對(duì)一些生物的助長(zhǎng)有非常大的作用，能夠提升水處理的基本效果，延長(zhǎng)活性炭的積極性作用，以此起到比較好的使用效果，提升經(jīng)濟(jì)效益，減少運(yùn)行成本等。氨氮氧化物因?yàn)槭艿搅松锵趸淖饔镁湍軌驑O大減少氯氣的使用，并且極大地降低水源當(dāng)中THMS的生成量。此種方法在使用過(guò)程中需要避免使用被氯化，否則生物就不可能在活性炭上生長(zhǎng)，并且在各種水流的沖刷過(guò)程中微生物可能發(fā)生脫落的現(xiàn)象，對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生影響[4]。

3.2 臭氧活性炭深度處理技術(shù)

臭氧活性炭深度處理技術(shù)主要是讓活性炭和氧化作用聯(lián)合在一起，以此發(fā)揮出活性炭的吸附性性能，還能發(fā)揮出臭氧的氧化作用。在凈水的工藝當(dāng)中，存在很多小分子，這樣對(duì)活性炭的吸附有作用。大分子的有機(jī)物會(huì)讓活性炭的使用不是非常充分。臭氧活性炭深度處理的流程主要是臭氧氧化，活性炭的吸附，最后是臭氧氧化工藝方式。在加入臭氧的過(guò)程中，水源中所存在大分子被分解為小分子結(jié)構(gòu)，這樣的活性炭才更加容易被吸收[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該文對(duì)凈水廠微污染源水處理技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析和研究，并且對(duì)一些現(xiàn)代化的微污染處理技術(shù)也做了簡(jiǎn)要概括，在此過(guò)程中，微污染水處理技術(shù)還需要進(jìn)行不斷的探索和分析，經(jīng)過(guò)百年的凈水發(fā)展才能給人們的生活提供一個(gè)健康的用水環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱文倩，徐斌，林琳，等.微污染水源中溶解性有機(jī)氮組成規(guī)律及其水處理特性[J].中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2014，28（1）：130-135.

[2] 曾揚(yáng)，劉亮，黃蓉，等.凈水廠微污染源水處理技術(shù)現(xiàn)狀[J].廣州化工，2016，44（5）：164-166.

[3] 于佳卉，范功端，蘇昭越，等.超濾組合工藝對(duì)微污染原水的凈水效能中試研究[J].市政技術(shù)，2016，34（2）：144-148.

[4] 馬士禹，張?jiān)破G，唐建國(guó)，等.微納氣液界面水環(huán)境修復(fù)技術(shù)的原理與應(yīng)用[J].凈水技術(shù)，2014，14（4）：19-24.

生物氧化預(yù)處理技術(shù)范文第3篇

關(guān)鍵詞：焦化 廢水處理 技術(shù)

焦炭是高耗水產(chǎn)業(yè)，每年全國(guó)焦化廢水的排放量約為2.85 億t。焦化廢水是煤在高溫干餾過(guò)程中以及煤氣凈化、化學(xué)產(chǎn)品精制過(guò)程中形成的廢水，水質(zhì)隨原煤組成和煉焦工藝而變化，是一種典型的難降解有機(jī)廢水。其成分復(fù)雜，毒性大，它的超標(biāo)排放對(duì)人類、水產(chǎn)、農(nóng)作物都可構(gòu)成很大的危害?？傊?，焦化廢水污染，是工業(yè)廢水排放中一個(gè)突出的環(huán)境問(wèn)題，也是擺在人們面前的一個(gè)急需解決的課題。

目前焦化廢水一般按常規(guī)方法先進(jìn)行預(yù)處理，然后再進(jìn)行生物脫酚二次處理。但往往經(jīng)上述處理后，外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標(biāo)仍然很難達(dá)標(biāo)。針對(duì)這種狀況，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了許多比較有效的焦化廢水治理技術(shù)。這些方法大致分為物化法、生物法、化學(xué)法和循環(huán)利用等4類。

一、焦化廢水的預(yù)處理技術(shù)

焦化廢水中部分有機(jī)物不易生物降解，需要采用適當(dāng)?shù)念A(yù)處理技術(shù)。

常用的預(yù)處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝，其作用機(jī)理是通過(guò)厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生成易降解物質(zhì)。焦化廢水經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理后，可以提高難降解有機(jī)物的好氧生物降解性能，為后續(xù)的好氧生物處理創(chuàng)造良好條件。

二、焦化廢水的二級(jí)處理技術(shù)

（一）物理化學(xué)法

（1）吸附法

吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質(zhì)，使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水。

（2）利用煙道氣處理焦化廢水

由冶金工業(yè)部建筑研究總院和北京國(guó)緯達(dá)環(huán)保公司合作研制開(kāi)發(fā)的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國(guó)家專利。該技術(shù)將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進(jìn)行充分的物理化學(xué)反應(yīng)，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應(yīng)生成硫銨。

該方法投資省，占地少，以廢治廢，運(yùn)行費(fèi)用低，處理效果好，環(huán)境效益十分顯著，是一項(xiàng)十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡，這就在一定程度上限制了方法的應(yīng)用范圍。

（二）生物處理法

生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機(jī)物的方法。目前，活性污泥法是一種應(yīng)用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術(shù)。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機(jī)物充分接觸；溶解性的有機(jī)物被細(xì)胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產(chǎn)物（主要是CO2）。非溶解性有機(jī)物先被轉(zhuǎn)化為溶解性有機(jī)物，然后被代謝和利用。

生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設(shè)施規(guī)模大，停留時(shí)間長(zhǎng)，投資費(fèi)用較高，對(duì)廢水的水質(zhì)條件要求嚴(yán)格，這也就對(duì)操作管理提出了較高要求。

（三）化學(xué)處理法

（1）焚燒法

焚燒法治理廢水始于20世紀(jì)50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機(jī)物在爐內(nèi)氧化，分解成為完全燃燒產(chǎn)物CO2和H2O及少許無(wú)機(jī)物灰分。

焚燒處理工藝對(duì)于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實(shí)可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染，但是處理費(fèi)用昂貴使得多數(shù)企業(yè)望而卻步，在我國(guó)應(yīng)用較少。

（2）催化濕式氧化技術(shù)

催化濕式氧化技術(shù)是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機(jī)物氧化，最終轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于其催化劑價(jià)格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運(yùn)行，對(duì)工藝設(shè)備要求嚴(yán)格，投資費(fèi)用高，國(guó)內(nèi)很少將該法用于廢水處理。

（3）化學(xué)混凝和絮凝

化學(xué)混凝和絮凝是用來(lái)處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細(xì)小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對(duì)可溶性有機(jī)物無(wú)效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費(fèi)用低，既可以間歇使用也可以連續(xù)使用。

（4）臭氧氧化法

臭氧的強(qiáng)氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解為氧，不會(huì)造成二次污染，操作管理簡(jiǎn)單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點(diǎn)。同時(shí)若操作不當(dāng)，臭氧會(huì)對(duì)周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應(yīng)用于廢水的深度處理。在美國(guó)已開(kāi)始應(yīng)用臭氧氧化法處理焦化廢水。

（5）光催化氧化法

目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發(fā)展?jié)摿?。但是有時(shí)也會(huì)產(chǎn)生一些有害的光化學(xué)產(chǎn)物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對(duì)光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。

（6）電化學(xué)氧化技術(shù)

電化學(xué)水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或利用電極表面產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性活性物質(zhì)使污染物發(fā)生氧化還原轉(zhuǎn)變。目前的研究表明，電化學(xué)氧化法氧化能力強(qiáng)、工藝簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術(shù)。

（四）廢水循環(huán)使用

高濃度的焦化廢水經(jīng)過(guò)脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質(zhì)焦油后，送往熄焦池以供熄焦，實(shí)現(xiàn)酚水的閉路循環(huán)。從而減少了排污，降低了運(yùn)行等費(fèi)用。但是此時(shí)的污染物轉(zhuǎn)移問(wèn)題也值得考慮和進(jìn)一步研究。

三、結(jié)語(yǔ)

總之，我們應(yīng)根據(jù)焦化廢水的特點(diǎn)，深入研究先進(jìn)的處理技術(shù)，尋求既高效又經(jīng)濟(jì)的處理方法，降低運(yùn)行費(fèi)用，提高達(dá)標(biāo)率，改善環(huán)境質(zhì)量，減輕焦化廢水對(duì)各地水體的污染，實(shí)現(xiàn)水資源的循環(huán)利用。這既是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要解決的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，也是未來(lái)技術(shù)攻關(guān)所需要面對(duì)的的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

生物氧化預(yù)處理技術(shù)范文第4篇

[關(guān)鍵詞]飲用水；凈化處理；技術(shù)

中圖分類號(hào)：TU991.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）20-0050-01

引言

目前，水源普遍存在溶解性有機(jī)物增多、氨氮濃度升高、水體有異味、色度增高、藻類大量繁殖等問(wèn)題。在受污染水源水體中，同時(shí)存在膠體顆粒、無(wú)機(jī)離子、藻類個(gè)體、溶解性有機(jī)物、不溶性有機(jī)物、病原體等，而且它們之間并不是一個(gè)個(gè)完全獨(dú)立的子系統(tǒng)，而是相互聯(lián)系、密不可分的一個(gè)污染物復(fù)雜體系。當(dāng)受污染的水體作為飲用水水源時(shí)，就會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。作為供水行業(yè)而言，水污染帶來(lái)的負(fù)面影響直接波及到了安全供水問(wèn)題，給人民的身體健康、生活、社會(huì)安定都帶來(lái)很多問(wèn)題，引起了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。

一、飲用水相關(guān)技術(shù)分析

1.1預(yù)處理技術(shù)

預(yù)處理技術(shù)是指在常規(guī)水處理工藝前面。采用適宜的物理、化學(xué)和生物的處理方法，對(duì)水中的污染物進(jìn)行初級(jí)去除。減輕常規(guī)水處理工藝的負(fù)擔(dān)，提高污染物凈化效率，改善和提高水質(zhì)。

1.1.1化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)

化學(xué)氧化預(yù)處理技術(shù)是指向水體中投加化學(xué)氧化劑，氧化分解水中的污染物。常用的化學(xué)氧化劑有氯氣、臭氧、高錳酸鉀和紫外光氧化及其聯(lián)合工藝?；瘜W(xué)氧化法可有效降低水中的有機(jī)物含量，提高水中有機(jī)物的可生化降解性.有利于后續(xù)處理；可控制因水體污染而生成的微生物和藻類的生長(zhǎng)，提高混凝效果，但會(huì)使氯化后的出水致突變活性增加，且運(yùn)行費(fèi)用較高。目前只在一些有特殊要求的小型供水系統(tǒng)中有所應(yīng)用。

1.1.2生物預(yù)處理技術(shù)

生物預(yù)處理技術(shù)是去除污染水體中可生物降解有機(jī)污染物和氨氮、亞硝酸鹽、鐵、錳等無(wú)機(jī)污染物的一種行之有效的方法，對(duì)低濃度有機(jī)污染物有較好的去除效果，在適宜的環(huán)境溫度下，氨氮去除率可達(dá)80%以上，不僅能改善混凝沉淀性能，減少混凝劑用量.為后續(xù)常規(guī)處理工藝及深度處理減輕污染物負(fù)荷，提高系統(tǒng)凈化能力，而且還可以減少水處理中氯的消耗量.降低水中鹵代有機(jī)物的生成量，使整個(gè)處理系統(tǒng)出水更安全可靠。

1.1.3吸附預(yù)處理技術(shù)

吸附預(yù)處理技術(shù)是利用物質(zhì)的吸附性能或交換作用來(lái)去除水中污染物的方法。主要有粉末活性炭吸附、黏土吸附等。國(guó)外利用粉末活性炭脫色除嗅。已取得成功的經(jīng)驗(yàn)和較好的效果。但是粉末活性炭參與混凝沉淀過(guò)程后，殘留于污泥中，目前尚無(wú)很好的回收再生利用方法，只能作一次性使用，致使處理費(fèi)用較高，其實(shí)際應(yīng)用也只是在一些有特殊要求的供水系統(tǒng)中配置。

1.2強(qiáng)化混凝

強(qiáng)化混凝是指向水中投加適量的混凝劑并控制一定的pH值，通過(guò)電中和作用、吸附作用等來(lái)提高常規(guī)處理中天然有機(jī)物的去除效果，最大限度地去除消毒副產(chǎn)物的前驅(qū)物?；炷齽┓N類按化學(xué)成分可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)混凝劑。無(wú)機(jī)混凝劑主要是鐵鹽、鋁鹽及其水解聚合物，有機(jī)混凝劑主要是高分子物質(zhì)，按基團(tuán)帶電情況分為陽(yáng)離子型、陰離子型、兩性型和非離子型等。水體中有機(jī)物去除率的大小主要受混凝劑的種類和性質(zhì)、混凝劑的添加量以及pH值等因素的影響，然而過(guò)量的混凝劑會(huì)提高處理成本，增加污泥處理的困難。

1.2.1深度處理技術(shù)

深度處理技術(shù)是指在常規(guī)處理工藝后，采用適當(dāng)?shù)奶幚矸椒?，將常?guī)處理工藝不能有效去除的污染物加以去除，提高和保證飲水水質(zhì)。主要技術(shù)有活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭、光催化氧化和膜技術(shù)等。

1.2.2活性炭吸附

活性炭是一種多孔性物質(zhì)，具有很高的比表面積。其去除污染物主要靠的是微孔吸附作用?；钚蕴繉?duì)水體的色度、臭味有很好的去除作用?；钚蕴繉?duì)水中其他有機(jī)物也有吸附作用。許多研究發(fā)現(xiàn)活性炭對(duì)微量有機(jī)物的吸附作用有獨(dú)特之處?？奢^好地吸附一些殺蟲(chóng)劑，還可以去除水中的致突變物質(zhì)。但是，活性炭?jī)r(jià)格及高再生成本限制了其廣泛應(yīng)用。目前我國(guó)只有一些特殊城市和有特殊要求的供水廠采用活性炭吸附工藝。

1.2.3臭氧活性炭聯(lián)用

臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)是采用先臭氧氧化，后活性炭吸附，在活性炭吸附中又繼續(xù)氧化的方法，揚(yáng)長(zhǎng)避短，使活性炭充分發(fā)揮吸附作用。

1.2.4生物活性炭

生物活性炭是在活性炭上培養(yǎng)生物膜，使其同時(shí)具有生物膜去除污染物和活性炭吸附兩種特性。生物活性炭增加水中溶解性污染物的去除效率，延長(zhǎng)活性炭再生周期和降低三鹵甲烷的生成量。該技術(shù)只能用在氯化工藝前，否則不能形成微生物膜。

1.2.5光催化氧化

光催化氧化特點(diǎn)是氧化能力強(qiáng)，反應(yīng)前后氧化觸媒材料不發(fā)生變化。由于設(shè)備簡(jiǎn)單、初期投資和運(yùn)行費(fèi)用低。是供水深度處理中非常有應(yīng)用前景的處理方法。但實(shí)際應(yīng)用中必須尋求最佳的粉狀催化劑、使用后的回收及活性再生方法。通過(guò)在不同載體上如陶瓷、活性炭、纖維、玻璃、沸石和SiO2制備光催化劑，有效提高了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。利用自然陽(yáng)光照射實(shí)現(xiàn)水質(zhì)凈化和保持水質(zhì)不受微生物等污染。但是與常規(guī)水處理工藝相比，處理成本、設(shè)備體積、費(fèi)用等偏高，普及應(yīng)用還受到限制。催化劑固載技術(shù)的開(kāi)發(fā)，提高催化效果、設(shè)備小型化、系列化是該技術(shù)的關(guān)鍵。

1.3電化學(xué)凈化

電化學(xué)凈化是利用特殊材料的電極在水體里的脈沖放電，使水體中產(chǎn)生氧化自由基，可快速降解水體中的有機(jī)污染物。該技術(shù)克服了生物凈化方法速度慢、條件要求高及污染物濃度閾值的限制。

1.3.1膜濾

膜濾是指用高分子薄膜作介質(zhì)，以附加能量為動(dòng)力，對(duì)雙組分或多組分溶液進(jìn)行表面過(guò)濾分離的物理處理方法。按濾膜孔徑大小分為反滲透、超濾、微濾、納濾。膜濾技術(shù)去除污染物范圍廣。不需要投加藥劑，運(yùn)行可靠，設(shè)備緊湊，容易自動(dòng)控制。但基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，易發(fā)生堵塞，需要高水平的預(yù)處理和定期的化學(xué)清洗。市場(chǎng)上琳瑯滿目的飲水凈化設(shè)備有從歐美日等地區(qū)和國(guó)家進(jìn)口的，也有合資或國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)的。

1.3.2生物慢濾技術(shù)

生物慢濾技術(shù)是由不同粒徑的沙粒集配成過(guò)濾塔.沙粒表面上形成的生物膜及沙粒本身的過(guò)濾作用對(duì)水體中的污染物進(jìn)行凈化。該技術(shù)可使水體中的有機(jī)污染物、重金屬和病原菌等的去除率達(dá)到90%以上。面對(duì)水源水質(zhì)日益惡化的狀況。常規(guī)飲用水處理工藝已顯得力不從心。必將導(dǎo)致供水廠處理工藝的更新?lián)Q代。因此，除采用嚴(yán)格措施控制水源污染外.迫切需要研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)、高效的微污染飲用水處理技術(shù)及裝置。

結(jié)語(yǔ)

優(yōu)質(zhì)飲用水處理技術(shù)種類很多，其中包括許多現(xiàn)有的自來(lái)水處理技術(shù)，污水處理技術(shù)和新發(fā)展的處理工藝。飲用水除污染技術(shù)是物理、化學(xué)、生物多種技術(shù)的組合，其中膜技術(shù)、高級(jí)氧化、吸附技術(shù)是較有前途的三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其中生活污水處理技術(shù)正在從傳統(tǒng)常規(guī)的生物和化學(xué)等處理方法逐漸向更新更有效的方向發(fā)展。因此，在飲用水凈化處理技術(shù)的探索過(guò)程中，一方面是開(kāi)發(fā)新技術(shù)來(lái)處理的各類污水、廢水，實(shí)現(xiàn)污廢水的循環(huán)利用；二是要充分合理利用城市“三水”資源。

參考文獻(xiàn)

[1] 李京京，張魯江.中國(guó)農(nóng)村地區(qū)可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略研究（Ⅱ）中國(guó)農(nóng)村地區(qū)中長(zhǎng)期能源需求預(yù)測(cè)研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，1998（2）.

[2] 周懷東，彭文啟.中國(guó)地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào)，2004（4）.

生物氧化預(yù)處理技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：麥草；預(yù)處理；組分；溶解性能

中圖分類號(hào)：X712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）01-0033-05

Changes of Components and Dissolution Performance of Wheat Straw after Pretreated with Different Methods

YU Ji，YE Ju-di，LI Xiao-bao，ZHAI Shu-jin，SU Meng，YAN Wei，HONG Jian-guo

（School of Chemical Engineering， Nanjing Forestry University，Nanjing 210037， China）

Abstract： Wheat straw was pretreated in solution of sodium hydroxide， sulphuric acid and 1，2-ethylenediamine. The changes of components and structure of different solution were investigated. The change of crystallinity was characterized by X-ray diffraction. Results showed that wheat straw pretreated in solution of sodium hydroxide-sulphuric acid had the most decrease of crystallinity. Pretreated wheat straw can dissolve in NaOH/urea/thiourea aqueous solution. The dissolving property of wheat straw pretreated was compared. Results showed that wheat straw pretreated in solution of sodium hydroxide-sulphuric acid had the best ability of dissolution.

Key words： wheat straw； pretreatment； components； dissolution performance

收稿日期：2013-05-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家公益性行業(yè)（林業(yè)）科研專項(xiàng)（201204803）；江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程資助項(xiàng)目

作者簡(jiǎn)介：虞 霽（1987-），男，江蘇丹陽(yáng)人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)閺U棄物處理與資源化利用，（電話）15380924672（電子信箱）

；通訊作者，洪建國(guó)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事廢棄物資源化利用研究，（電子信箱）.cn。

作為自然界中含量豐富的可再生資源，木質(zhì)纖維的研究和應(yīng)用長(zhǎng)期以來(lái)受到研究者廣泛的關(guān)注。木質(zhì)纖維主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三部分組成。然而，由于分子間與分子內(nèi)氫鍵的大量存在，并且具有晶區(qū)和非晶區(qū)共存的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，木質(zhì)纖維很難溶于水和普通的有機(jī)溶劑，這大大限制了木質(zhì)纖維的工業(yè)應(yīng)用[1]。氫氧化鈉/硫脲/尿素/水溶液體系被認(rèn)為是纖維素的良好溶劑，具有溶解性能穩(wěn)定和溶劑易回收的優(yōu)點(diǎn)，因此，可以將氫氧化鈉/硫脲/尿素/水溶液體系應(yīng)用于木質(zhì)纖維的溶解上[2，3]。但是，由于木質(zhì)纖維的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使得纖維素、半纖維素、木質(zhì)素之間的連接很難被打破，不易被溶劑所觸及，因此，需要在溶解之前進(jìn)行一定的預(yù)處理。木質(zhì)纖維的預(yù)處理方法主要有物理法、化學(xué)法和生物法。物理法主要是機(jī)械粉碎，可通過(guò)切、碾、磨等工藝使生物質(zhì)原料的粒度變小，增加和試劑接觸的表面積，除此之外，還包括高能電子輻射處理、微波和超聲波處理、蒸汽爆破技術(shù)等[4]?；瘜W(xué)法主要包括氫氧化鈉溶液潤(rùn)脹、稀酸預(yù)處理、液氨預(yù)處理等[5]。生物法是利用分解木質(zhì)素的微生物除去木質(zhì)素以解除其對(duì)纖維素的包裹作用，能耗低，操作簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，但其處理周期長(zhǎng)，效率不高[6]。因此，采用乙二胺、氫氧化鈉和硫酸等對(duì)麥草進(jìn)行預(yù)處理，研究了預(yù)處理后麥草組分和結(jié)構(gòu)變化及預(yù)處理對(duì)麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水溶液體系中溶解性能的影響，以期提高麥草的處理效率。

1 材料與方法

1.1 材料

麥草（來(lái)自安徽泗縣，粉碎后過(guò)100目篩，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干后備用。麥草的總纖維素含量58.57%，木質(zhì)素含量30.98%，灰分含量10.45%）；氫氧化鈉、無(wú)水乙二胺、硫酸、硫脲、尿素等均為分析純。

D/max 2500型X射線衍射儀（采用CuKα射線，Ni濾波，λ=1.540 56×10-10m，掃描范圍2θ=6.0°～40.0°）。

1.2 方法

1.2.1 麥草的預(yù)處理

1）氫氧化鈉處理法。20 g麥草在200 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液中室溫?cái)嚢?4 h后，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，計(jì)算損失率，備用。

損失率=

■×100%

2）乙二胺處理法。20 g麥草在200 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75%的乙二胺中室溫?cái)嚢? h，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，計(jì)算損失率，備用。

3）硫酸處理法。20 g麥草加入到100 g一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸溶液中，煮至沸騰后一定時(shí)間，然后用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，計(jì)算損失率，備用。

4）氫氧化鈉-硫酸處理法。20 g麥草在200 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的氫氧化鈉溶液中室溫?cái)嚢?4 h后，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，加入到100 g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的硫酸溶液中煮至沸騰后一定時(shí)間，用大量去離子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干，計(jì)算損失率，備用。

5）微波處理法。20 g麥草加入到裝有155 g水的燒杯中，進(jìn)行微波處理一定時(shí)間后，加入氫氧化鈉、尿素、硫脲進(jìn)行溶解。

6）超聲波處理法。20 g麥草加入到裝有155 g水的燒杯中，將燒杯放入超聲儀中處理一定時(shí)間后，加入氫氧化鈉、尿素、硫脲進(jìn)行溶解。

1.2.2 麥草的溶解 將2 g處理后的麥草和200 g氫氧化鈉/尿素/硫脲/水（質(zhì)量比為8.0∶6.5∶8.0∶77.5）的溶液置于冰箱中預(yù)冷凍15 min，加入錐形瓶中混合均勻，置于-6 ℃恒溫循環(huán)器中攪拌3 h后離心分離，上清液用大量去離子水將纖維素析出，殘?jiān)糠钟么罅咳ルx子水洗滌至中性，在105 ℃鼓風(fēng)干燥箱中烘干并稱重，得到殘?jiān)|(zhì)量。計(jì)算殘?jiān)馁|(zhì)量占未處理前麥草質(zhì)量的比例并分析[7]。

殘?jiān)氖Ｓ嗦?■×100%

1.2.3 分析方法 總纖維素采用GB/T 2677.10-1995中的方法測(cè)定，木質(zhì)素采用GB/T 2677.8-1994中的方法測(cè)定，灰分采用GB/T 2677.3-1993中的方法測(cè)定，X射線衍射：D/max 2500型X射線衍射儀（采用CuKα射線，Ni濾波，λ=1.540 56×10-10m，掃描范圍2θ=6.0°～40.0°）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同預(yù)處理方法對(duì)麥草組分的影響

2.1.1 堿處理對(duì)麥草組分的影響 麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化可以反映出其組分的變化。采用5%NaOH和75%乙二胺作為堿處理劑，考察氫氧化鈉與乙二胺對(duì)麥草組分的影響。堿處理前后麥草各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表1。由表1可知，通過(guò)對(duì)未預(yù)處理的麥草與堿處理后麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較發(fā)現(xiàn)，堿處理后的麥草總纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大大提高，而木質(zhì)素與灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則下降。這是因?yàn)閴A處理可以有效地去除秸稈外層的果膠、蠟質(zhì)等物質(zhì)，而且木質(zhì)素溶于堿，使得木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，同時(shí)堿處理可以去除一部分灰分，所以總纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加。

2.1.2 酸處理對(duì)麥草組分的影響 采用硫酸處理麥草，考察了酸處理對(duì)麥草各組分的影響。硫酸處理前后麥草各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表2。由表2可知，通過(guò)對(duì)未預(yù)處理的麥草與酸處理后麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較發(fā)現(xiàn)，酸處理后的麥草總纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所升高，而木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有提高，灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)則相對(duì)下降；相同硫酸濃度條件下，總纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨著煮沸時(shí)間的增加保持不變或略有降低，而木質(zhì)素與灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)保持不變或略有提高。由此可知，硫酸處理可以提高麥草總纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，但是質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增幅均很小。這是因?yàn)槔w維素被木質(zhì)素和半纖維素包裹起來(lái)形成致密結(jié)構(gòu)，且外層還有果膠、蠟質(zhì)等物質(zhì)，硫酸雖然去除了一小部分的半纖維素和木質(zhì)素，但因?yàn)槿コ牧枯^少，造成的影響并不明顯；同時(shí)，硫酸與麥草中一些小分子物質(zhì)反應(yīng)，將這些包裹在的小分子物質(zhì)去除，使得總纖維素和木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所增加。

2.1.3 先堿后酸處理對(duì)麥草組分的影響 先采用5%氫氧化鈉室溫?cái)嚢杼幚?4 h后再用1%硫酸煮沸麥草，考察了先堿后酸處理對(duì)麥草各組分的影響。處理前后麥草各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表3。由表3可知，通過(guò)對(duì)未預(yù)處理的麥草、5%氫氧化鈉室溫?cái)嚢?4 h后的麥草和先堿后酸處理的麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于未處理的麥草而言，先堿后酸處理的麥草，總纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所升高但幅度不大，木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高，灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低；相對(duì)于5%氫氧化鈉室溫?cái)嚢?4 h后的麥草而言，總纖維素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降幅度較大，木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大幅度升高，灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有升高；隨著1%硫酸煮沸時(shí)間的增加，先堿后酸處理后的麥草的總纖維素、木質(zhì)素、灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大。這是因?yàn)橄葔A后酸處理可以將部分纖維素、半纖維素降解，使得總纖維素的含量相對(duì)于堿處理下降，并且先堿后酸處理可以使被降解的木質(zhì)素縮聚重新生成木質(zhì)素，因此木質(zhì)素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相對(duì)于堿處理反而大幅度增加[8]。

2.2 預(yù)處理后麥草在氫氧化鈉/尿素/硫脲/水的溶液體系中的溶解性能

由于不同預(yù)處理方式對(duì)麥草組分及結(jié)構(gòu)的影響，會(huì)導(dǎo)致麥草中總纖維素、木質(zhì)素以及灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，從而影響了預(yù)處理后麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解性能。圖1是各種預(yù)處理麥草的損失率及其在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解后殘?jiān)氖Ｓ嗦省?/p>

溶解性能可用溶解率表示，溶解率一般是以溶解后減少的質(zhì)量來(lái)計(jì)算的，嚴(yán)格來(lái)講應(yīng)該是總損失率，未經(jīng)處理原料中的小分子物質(zhì)等均計(jì)入在內(nèi)。處理過(guò)的原料中的小分子物質(zhì)已基本去除，特別是堿預(yù)處理的原料，因?yàn)閴A能溶解木質(zhì)素，堿預(yù)處理時(shí)麥草中木質(zhì)素有較多量溶解至堿液中，再用氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液溶解時(shí)溶解率就不如未處理原料。因此，以殘?jiān)Ｓ嗦蕘?lái)考察各種預(yù)處理對(duì)麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液中的溶解效果，即殘?jiān)Ｓ嗦试酱螅芙庑Ч讲睢?/p>

由圖1可知，各種預(yù)處理麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解后殘?jiān)氖Ｓ嗦示胁町?。原料、微波以及超聲波處理的麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解后殘?jiān)氖Ｓ嗲闆r基本相同，先堿后酸處理麥草溶解后的殘?jiān)孔钌?，總損失率為74.00%，減去預(yù)處理時(shí)損失率56.05%，在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中溶解率為原料的17.95%，而堿處理和酸處理后溶解的溶解率分別為17.28%和42.81%。僅從溶解率來(lái)看，用酸預(yù)處理后的麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解率更高。但從溶解后濾液析出情況來(lái)看，原料、堿處理、酸處理、微波以及超聲波處理的麥草溶解后濾液均無(wú)析出物。文獻(xiàn)報(bào)道氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系主要用來(lái)快速溶解纖維素，溶解后濾液加大量水后可以析出纖維素[9]。試驗(yàn)中濾液無(wú)析出物的原因可能有：第一，麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解以小分子和木質(zhì)素為主，纖維素未溶解；第二，體系中溶解了纖維素，但溶解的纖維素發(fā)生了降解。對(duì)預(yù)處理前后麥草及溶解后殘?jiān)M分進(jìn)行測(cè)定，分析溶解前后各組分的變化，可以幫助分析其真正的原因。由分析可知，有大部分木質(zhì)素以及近50%的總纖維素溶解在體系中，但濾液無(wú)析出物。這是因?yàn)榭偫w維素中包含了纖維素和半纖維素，溶解的應(yīng)以半纖維素居多，纖維素溶解較少，且溶解的纖維素可能降解為低分子物質(zhì)而無(wú)法析出。同樣計(jì)算分析可知，未處理、堿處理、酸處理、微波及超聲波處理麥草中均是溶解了小分子物質(zhì)、木質(zhì)素、半纖維素和少量的纖維素，但纖維素以降解為主。超聲波和微波預(yù)處理雖然對(duì)溶解體系的殘?jiān)Ｓ嗦视绊懖淮?，但從殘?jiān)M分看，跟未處理原料相比，促進(jìn)了木質(zhì)素在體系中的溶解。堿處理麥草在預(yù)處理過(guò)程中去除了大部分的木質(zhì)素，因此在復(fù)合溶劑中木質(zhì)素的溶解相對(duì)較少。

各預(yù)處理麥草溶解后殘?jiān)懈鹘M分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)見(jiàn)表4。由表4可知，對(duì)于先堿后酸處理，1 g麥草經(jīng)處理后得到0.439 5 g麥草，溶解前麥草中總纖維素、木質(zhì)素、灰分的含量分別為0.264 1、0.158 0、0.017 7 g；溶解后麥草殘?jiān)锌偫w維素、木質(zhì)素、灰分的含量分別為0.105 6、0.146 0、0.008 3 g。所以，先堿后酸處理后的麥草樣品中大部分總纖維素可以溶解在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中，而溶解的木質(zhì)素量很少。在預(yù)處理過(guò)程中，半纖維素已基本溶解在5% NaOH中，剩下的總纖維素以纖維素為主，所以溶解后減少的總纖維素主要就是纖維素。離心后濾液加入大量水后有較多白色析出物這一現(xiàn)象也證明了這一點(diǎn)。這可能是因?yàn)閴A處理后打開(kāi)了木質(zhì)素與纖維素之間的鏈接，溶解了大量的半纖維素木質(zhì)素、小分子物質(zhì)，使纖維素能溶于復(fù)合溶劑體系中。

因此，通過(guò)比較幾種預(yù)處理麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解性能，可以發(fā)現(xiàn)先堿后酸處理的麥草再在該體系中溶解總的效果最好，物理預(yù)處理麥草在該體系中的溶解效果不明顯。

2.3 預(yù)處理前后麥草、溶解后殘?jiān)臀龀鑫锏慕Y(jié)構(gòu)變化

麥草經(jīng)過(guò)預(yù)處理后，其化學(xué)組分發(fā)生了很大的變化，預(yù)處理后麥草的X射線衍射圖譜也發(fā)生了改變。未經(jīng)處理和預(yù)處理后的麥草秸稈纖維素的X射線衍射圖譜如圖2所示。由圖2可知，所有樣品的XRD圖譜均顯示出結(jié)晶區(qū)纖維素的結(jié)晶衍射峰，在2θ=34.8°處的衍射峰都較弱。經(jīng)化學(xué)處理后，2θ=16.5°和2θ=22.5°處的結(jié)晶衍射峰得到顯著加強(qiáng)。而且，與未經(jīng)處理的麥草相比，峰形變得更尖。結(jié)果表明，麥草經(jīng)化學(xué)處理后能降低其他無(wú)定型物質(zhì)的含量。這意味著經(jīng)化學(xué)處理后得到了純度更高的麥草纖維素[10]。

由溶解后殘?jiān)腦RD譜圖可知，經(jīng)溶解后，2θ=16.5°處的結(jié)晶衍射峰基本消失，2θ=22.5°處的結(jié)晶衍射峰顯著加強(qiáng)，這表明麥草經(jīng)過(guò)溶解后的殘?jiān)潲湶堇w維素的結(jié)晶度下降，形態(tài)正由纖維素Ⅰ向纖維素Ⅱ轉(zhuǎn)化。由析出物的XRD譜圖可知，濾液經(jīng)加水析出所得的纖維素2θ=16.5°和2θ=34.8°處的衍射峰都基本消失，2θ=22.5°處的結(jié)晶衍射峰明顯減弱，這意味著，經(jīng)水析出的纖維素結(jié)晶度下降，纖維素形態(tài)由纖維素Ⅰ轉(zhuǎn)化為纖維素Ⅱ，由平行鏈轉(zhuǎn)化為反平行鏈堆砌結(jié)構(gòu)，微晶取向基本保持不變，結(jié)晶度降低[11]。

3 結(jié)論

1）對(duì)麥草采用堿、酸、先堿后酸預(yù)處理，對(duì)處理前后的麥草秸稈組分進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，酸、堿化學(xué)處理方法能有效去除麥草秸稈纖維中的半纖維素、木質(zhì)素和小分子物質(zhì)，處理后的麥草秸稈總纖維素的含量得到提高。

2）不同的預(yù)處理方法會(huì)使麥草秸稈纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生不同變化，對(duì)其在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中的溶解性能也會(huì)產(chǎn)生不同的影響。未處理、堿處理、酸處理、微波及超聲波處理麥草在氫氧化鈉/硫脲/尿素/水的溶液體系中均以半纖維素、木質(zhì)素和小分子物質(zhì)溶解為主，纖維素的溶解以降解為主；先堿后酸處理的麥草再在該體系中溶解總的效果最好；物理預(yù)處理麥草在該體系中的溶解效果不明顯。

3）由X射線衍射圖譜可知，麥草纖維經(jīng)化學(xué)處理后能降低其他無(wú)定型物質(zhì)的含量。溶解后殘?jiān)睦w維素晶型在發(fā)生轉(zhuǎn)變，濾液經(jīng)水析出的纖維素結(jié)晶度很小，纖維素形態(tài)由纖維素Ⅰ轉(zhuǎn)化為纖維素Ⅱ。

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