環境保護與分離技術

摘要：當今國際社會公認的、對21世紀可持續發展影響最大的三個問題是，資源問題、環境問題和人口問題，其中環境問題應擺在首要的位置。近年來，全球氣溫不斷上升，全球變暖日益加劇，人們的注意力逐漸轉移到環境保護問題上來。目前，環保界和理論界對加強環境保護做出的努力有很多種，本文選擇了其中的一種，即分離技術來進行相關探討。

關鍵詞：環境保護 分離技術 高梯度磁分離技術 膜分離技術

引言

氣候環境的惡化日益加劇，水環境的污染狀況也令人擔憂。農村昔日能游泳戲水、淘米洗菜的河流、池塘，而今變成污水盛放池、垃圾填埋場。人們剛剛從非典、禽流感的陰影中走出來，太湖藍藻危機再一次是我們陷入擔憂之中。正是在這樣的背景下，人們對環境保護問題的關注，空前的集中。現代化工分離工程是一門新興學科。在環境保護領域的應用也是剛剛起步，因此，對環境分離技術的進一步探討，對于日后環保工作的開展，具有深遠的戰略意義。

1高梯度磁分離技術在環境保護中的應用

1.1高梯度磁分離技術的發展

磁分離技術，即利用外加磁場的作用，使具備磁性的物質得到分離。本世紀20年代，各種類型的強磁選機相繼問世，60年代末，第一臺高梯度磁選設備由麻省理工大學磁體實驗室科姆教授研制成功，70年代初，現代高梯度磁分離器出現。

1.2高梯度磁分離處理廢水

1.2.1鋼鐵工業廢水處理

這是目前在三廢治理中，高梯高磁分離應用最多的領域。鋼鐵工業廢水中含有大量磁性微粒，可以直接采用該方法去除。70年代末，冶金部建筑研究總院環保所對高梯度磁分離處理軋鋼廢水進行了相關研究，1980年完成了半工業試驗后，于1982年工業性正式運行。鋼鐵工業廢水處理結果見下表。

鋼鐵工業廢水處理結果

廢水名稱原水懸浮物濃度(mg/L)處理水懸浮物濃度(mg/L)去除率(%)磁場強度(KG)流速(m/min)

堿式氧化爐洗滌廢水45001099.84.65

冷軋廢水47.61470.611.50.74

鐵屑池溢流廢水1501391.3192.7

電爐廢水3092.599.2102.1

高爐煤氣洗滌器廢水2004776.535

高爐洗滌器廢水2003582.5155

轉爐煤氣洗滌器廢水178597.237.5

轉爐洗滌器廢水178298.932.5

1.2.2城市污水處理

一般的城市污水中，含有大量的非磁性污染物，因此，在采用高梯度磁分離技術對城市污水進行處理時，需要投加磁種與混凝劑。污水首先流經格柵，然后流入絮凝池，再通過高梯度磁分離器。美國麻省理工學院的研究者，對城市污水投加1000ppmFeo和硫酸鋁，進行高梯度磁分離處理，實驗結果良好。城市污水處理結果見下表。

城市污水處理結果

污染物處理前處理后去除率(%)

懸浮物(mg/L)45980

色度(度)1502087

濁度(JTU)50394

細菌(個/100mL)2.8×101.8×1099

磷酸鹽(ppm)1.690.0597

1.3高梯度磁分離處理廢氣

1.3.1煙氣除塵

冶金工業的粉塵污染非常嚴重。據統計，一座平爐每小時排出近0.5t的鐵粉，一座33t的轉爐一年排出2500t金屬，這類煙氣中含有大量的磁性粉塵，因此，可以用高梯度磁分離技術對這類煙塵進行處理。高梯度磁分離技術，可以將氧氣頂吹轉爐和電弧煉鋼爐排出的煙流中的工業粉塵去除，而且除塵效率可達99%以上。

1.3.2燃煤脫硫

在工業上，采用物理方法去除煤中的無機物時，通常要將煤粉碎后才能使用。煤本身是逆磁性的，而無機物是順磁性的，兩者的磁性不同，因此，高梯度磁分離技術就成為燃煤脫硫的一種很好的方法。一些研究表明，應用高梯度磁分離技術可以脫去燃煤中的硫分和灰分。美國華盛頓州的塔科馬已建成了處理能力為50t/d的生產性裝置，對無機硫和灰分的去除率為90%以上。

2、膜分離在環境保護中的應用

2.1氣體膜分離在環境保護中的應用

氣體膜分離技術于20世紀70年代開發成功，是一項新興的高效分離技術。與其他氣體分離技術相比，它具有以下優勢：裝置相對簡單靈活，運行費用比較低，易于推廣；操作條件溫和，被分離物質不會發生相變，能耗較低；膜本身是環境友好型材料，分離過程不需要再外加其他的物質，因此不會對環境產生二次污染；可以和常規分離過程耦合，大大提高分離效率。

2.1.1有機蒸氣的分離和回收

化學、石油及合成工業排放的廢氣中含有大量有機蒸氣。有機蒸氣具有商業價值，但如果將含有機蒸氣的廢氣直接排放到大氣中，會造成嚴重的環境污染。因此，分離和回收機蒸氣有重要的意義。分離集成過程見下圖。

氣體膜分離集成過程的一般流程

混合氣體經過壓縮后進入冷凝器，冷凝下來的液體，有機蒸氣可直接回收，剩余氣體進入膜組件進行分離，未透過膜的氣體只含極少量有機蒸氣，可視具體情況排放或作進一步的處理。

2.1.2酸性氣體的分離和回收

二氧化碳的大量排放是引起全球變暖的原因之一；而二氧化硫導致酸雨的形成，并使建筑物、管道等遭到腐蝕。所以從保護環境的角度，回收二氧化碳和二氧化硫非常有必要。用于分離二氧化碳和二氧化硫的膜技術大體可分為二種：氣體吸收膜和氣體分離膜。

2.1.3氣體膜分離在環保中的應用發展方向

首先，聚焦于高效膜材料的開發；其次，開發基于膜的集成耦合技術來處理特定的環境污染物；第三，盡快將實驗室成果應用于實際生活與工業生產，使氣體膜分離技術，在環境保護與可持續發展領域真正發揮作用。

2.2液膜分離在環境保護中的應用

液膜分離是一種能達到專一分離目的嶄新分離技術。自六十年代首創以來，發展迅速，并廣泛應用于環境保護的各個領域。

2.2.1有機廢水的處理

隨著化學工業的高速發展，來自脫硫廠、化工廠的有機廢水對環境的污染引起了人們的極大重視。采用液膜法處理有機廢水，具有高效、快速、經濟等特點。特別是用于處理含酚廢水，效果非常好。

2.2.2無機廢水的處理

液膜法不僅可以處理有機廢水，而且在處理無機廢水方面也可以達到很好的效果。間歇和連續性實驗結果表明，相對于目前常規的含氰污水處理方法，采用液膜法處理含氰廢水，具有設備簡單、經濟、易達到排放標準等優點。

參考文獻：

[1]劉茉娥.膜分離技術應用手冊[M].北京：化學工業出版社，2001.

[2]費維揚，艾寧，陳健.溫室氣體二氧化碳的捕集和分離——分離技術面臨的挑戰與機遇[J].化工進展，2005，24(1).

[3]何春紅，劉家祺，張曉輝. PDMS/PVDF中空纖維復合膜分離有機蒸氣/氮氣的研究[J].天然氣化工，2005，30(5).

[4]王慧，杜洪，王彥俊.膜分離技術在聚丙烯尾氣回收中的應用[J].化學工業與工程技術，2006，27(3)