苯酚污水的处理方法范文

导语：如何才能写好一篇苯酚污水的处理方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

关键词：降酚菌培育；菌株筛选；降解机理；菌种改良；降解特性

中图分类号：X592 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20160732001

简介

苯酚及其衍生物属于芳香族化合物，是一种原生质毒物，与多数生物活性体接触可产生毒性[1]。随着现代工农业的快速发展，化工、焦化、炼油、合成纤维、医药等工厂排出的废水、废气、废渣中大多含有高浓度的酚类有机污染物，若处理不当不仅会导致生态环境的污染，也会对人体产生危害。当人体摄入过量的酚类物质时，体内蛋白质会变性，产生急性中毒症状，使人体中枢神经系统受损，导致死亡。鉴于苯酚对环境和人类造成的危害，各国相继将苯酚列入优先控制污染物的名单中。为有效降解含酚废水，国内外学者对废水中苯酚及其衍生物的降解进行了深入研究。目前处理含酚废水的主要技术有：物理-化学法、生物法、化学法、物理法。物理法和化学法适用于高浓度的含酚废水，但有设备投资高，能耗大，容易产生二次污染等缺陷[2]，且物理处理技术和化学处理技术对废水的处理工艺要求较为严格；而生物降解法具有耗能较少、效率高、成本低、无二次污染等特点，将在污水治理上得到更广泛的应用[3]。

1 降酚菌的降解机理

降酚菌对酚类物质的降解主要分为好氧降解和厌氧降解2种，多数情况下采用前者，且降酚菌好氧代谢途径较为复杂，如图1所示。降酚菌在好氧代谢过程中，苯酚及其衍生物在苯酚羟化酶的作用下被催化成相应的邻苯二酚，之后邻苯二酚在2种不同的途径和酶系统的作用下开环形成碳氢化合物[4]。由邻苯二酚2，3-双加氧酶的催化作用下间位开环转化为2-羟基粘糠半醛，经逐步转化后形成4-羟基-α-酮基戊酸，最终生成乙酸和丙酮酸等产物后进入三羧酸循环，进行糖代谢途径，最终被降酚菌分解；由邻苯二酚1、2-双加氧酶的催化作用下邻位开环转化为粘糠酸，沿β-酮基己二酸的途径降解，最终生成乙酰辅酶A、琥珀酸等产物进入微生物的三羧酸循环，继续被降酚菌利用[5]。此2种途径是微生物好氧降解苯酚的关键步骤，且在不同的降酚菌中这类双加氧酶具有高度的同源性。

研究表明，降酚菌在厌氧代谢过程中也能降解苯酚。如，Lack等[6]研究发现苯酚在厌氧代谢中是苯酚直接被羧化为4-羧基苯甲酸，使其转化为苯甲酰辅酶A，然后形成乙酸等小分子化合物，从而达到降解的目的，该途径被称作是Kolbe-Schmitt羧化反应。

2 降酚菌的培育和改良

酚类物质虽然是一种中强度的原生质毒物，但很多微生物为适应环境中的酚类物质，将酚类物质作为其生长、发育的碳源之一[7-8]。因此，被酚类物质污染的土壤和水源中含有较多的此类降酚特性的菌株，为获得纯种的降酚菌株进行研究和生产，需要将降酚特性菌株从酚类污染地分离，再进行具有针对性的培养、改良和育种，最后人为地投入污染地区进行微生物修复。

2.1 降酚菌的培养

降酚菌的传统培养方法主要是采用富集培养技术，此技术分为初代培养和次代培养2个阶段。将采集的标本置于富集培养基上进行初代培养，之后分离获得单一菌落；单一菌落投加到以苯酚为唯一碳源的培养基中进行次代培养，以逐量分批的方法提高培养基中苯酚的浓度，从而筛选出耐高浓度苯酚的高效降酚菌株。例如：郑贝贝[9]等利用富集培养技术从某焦化厂的焦化废水中筛选出的C3菌株为红球菌属（Rhodococcus sp.）细菌，该菌株可在28h内将浓度为600mg/L的苯酚完全降解，对浓度高达1000mg/L的苯酚同样具有高效的降解能力。

由于培养条件和培养基成分不同等原因，该方法具有一定的局限性。为了克服此局限性，高通量筛选技术、基因拼接技术等新的培养方法逐渐被运用到菌株的筛选和培养中。基因拼接技术又称为基因工程，该技术可通过对生物的基因进行重新组合和改造，产生符合人类需求的基因产物[10]。而高通量筛选技术则是以分子水平和细胞水平为基础，通过一次实验获得大量的信息，进而筛选出有价值的信息。同传统方法相比，新技术在分离培养菌株时不但灵敏快速、科学准确，而且较大限度的节省了实验材料，减小了培育菌株的操作误差，简化了实验流程。

2.2 降酚菌的鉴定方法

降酚菌株传统的鉴定方法主要是根据对菌种形态的观察、生理生化等表型特征来对菌种进行鉴定，其主要包括菌株形状、颜色、革兰氏染色结果，以及葡萄糖产酸实验、兼性厌氧实验、V.P实验、淀粉水解试验、甲基红实验等。根据菌株的鉴定结果，参考《常见细菌系统鉴定手册》[11]或《伯杰氏手册》进行比较和判断，从而实现对菌株的初步鉴定。但常规的鉴定方法具有步骤繁琐，耗时较长，准确性较低等缺点。张孝龙等[12]利用苯酚培养基对降酚菌分离和筛选，根据电子显微镜观察到的菌体形态、菌株生理生化特征和16SrRNA基因鉴定，对菌株进行初步生物学鉴定。经鉴定筛选出的菌株中Phe-03为壤霉菌属（Agromyces），Phe-05为棒杆菌属（Corynebacterium）。

近些年来，随着生物技术的精细化与现代分子生物学理论和技术的普及化，BIOLOG法、操作分类单元聚类分析、16SrDNA鉴定、全细胞脂肪酸分析鉴定系统和PLFA法等新的鉴定手段逐渐运用到降酚菌的菌种鉴定中。与传统方法相比，新的鉴定方法具有灵敏度高，分辨力强、速度快、无需分离培养纯种微生物、测定便捷等优点，一定程度的提高了鉴定效率。

2.3 降酚菌的改良

传统改良降酚菌的方法包括以紫外线、微波、激光等射线作为诱变介质的物理诱变和以烷化剂、抗生素等化学药物作为诱变介质的化学诱变。菌株经过诱变介质诱变后，降酚能力有较大幅度的提高。例如：冯思琦[13]等，从土壤中筛选出一株可降解高浓度苯酚的酵母菌菌株。对该菌株直接采用紫外诱变技术进行驯化和培育，结果表明：未经诱变的菌株在48h内对苯酚浓度为500mg/L的溶液降解率为96.3%，而经过紫外诱变后，36h内可将500mg/L苯酚完全降解。

针对降解酚类有机污染物，可将苯酚作为底物培养降酚菌，使培养基中的苯酚浓度以逐量分批的方法进行提高，以此方法驯化的菌株降酚能力会有明显的提升。例如：关海滨[14]等将扩大培养的菌株首先接入苯酚浓度为0.5g/L的培养基中培养，重复上述培养步骤，使培养基中的苯酚浓度逐步达到2.2g/L，成功得到一株具有较高降酚能力的菌株GDYW-0027。实验表明，该菌株在48h内对初始浓度为2.2g/L苯酚的降解率为86.73%。

虽然驯化可以提高降酚菌的降解能力，但由于苯酚浓度不断的提高，菌株降解苯酚的速率却逐渐降低。例如：菌株GDYW-0027[15]对0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L和2.2g/L质量浓度的苯酚溶液48h内的降解率分别为100%、96.98%、95.68%、92.61%和86.73%，苯酚降解率明显降低。

2.4 降酚菌的降解特性

利用降酚菌株处理高浓度含酚废水时，混合菌株降解苯酚的能力要明显大于单一菌株的降解能力，并且在苯酚浓度较高时仍具有较高的降解率。例如：李鲜珠[16]等从焦化厂污泥中分离出4株高效降酚菌。通过单一菌株和组合菌株对苯酚降解率的试验表明，在16h内4株混合菌株的苯酚降解率均高于单一菌株，混合菌株在降解苯酚时具有协同作用。沈锡辉[17]等分离到一株既可降解苯酚，又可降解萘及其它多种芳烃的红球菌PNAN5菌株（Rhodococcussp. Strain PNAN5），该菌株能以苯酚、对甲酚、萘和苯甲酸为唯一碳源生长，具有降解单环和双环芳烃的能力。该实验表明，以苯酚为唯一碳源培育出的降酚菌除了可以降解苯酚外，还可降解其它酚类物质及其衍生物。

3 生物法处理污水现状

目前，随着国内化工行业一体化进程不断加快，工业园区污水处理设施逐渐完善，一些大型化工园区污水处理设备和技术已达到国际水平。淄博市的建陶企业采用投加菌株的方法处理建陶企业的含酚废水[21]，针对企业废水的复杂程度，投加了28种不同的菌株，实验表明，6h内酚的去除率为89.1%，实现了回用水标准及国家城镇污水处理厂一级排放标准。Peyton等[22]以苯酚为模型化合物，利用耐盐微生物对高盐度的工业废水进行处理，并进行高盐（10%）对苯酚的生物降解动力学的探讨。实验表明，对苯酚的生物降解动力学为苯酚浓度（0-50mg/L）的零级动力学。

与传统的物化处理技术相比，新技术在废水的处理工艺上因其鲜明的特点而逐渐被应用于某些企业的废水处理中。在处理过程中由于针对性较强、效率高等优势，亦是将来废水治理的发展趋势。

4 问题及展望

含酚废水毒性高、来源广，严重威胁着人类的健康安全，是环境保护中不可忽视的问题。因此，筛选出对酚类物质具有高降解能力的微生物，对于含酚废水的生物修复具有深远的意义。从被污染环境中获得高效降酚菌后，研究其降解特性后，应用到含酚废水处理系统中，是现今处理含酚废水较为经济有效的途径之一。但大多数降酚菌株能够降解的酚浓度较低。而且，废水是一个十分复杂的混合体系，用单一菌种处理含酚废水，很难达到国家排放标准。因此，对于高浓度的含酚废水在生物学方面的研究，有待进一步的探索。

随着科学技术的快速发展，现代化技术手段逐渐被运用到高效菌株的培育中，如利用细胞融合技术处理菌株、生化技术培养菌株等。而且，利用细胞融合和基因重组等技术选育高效降解菌也已成为发展的趋势。高效菌株的研究和应用技术已得到蓬勃发展，可以预想，降酚菌株用于处理工业废水必将在实际应用中发挥出巨大的作用。

参考文献

[1]李许斌，张明亮，王鹏.含酚废水处理技术的研究与进展[C]. 辽宁省环境科学学会2012年学术年会，2012.

[2]丁朋晓，张连英，陈文波.含酚废水处理技术现状及进展[J]. 甘肃科技，2013，29（16）：25-27.

[3]郑晓英，王兴楠，陈卫，等.好氧颗粒污泥处理高浓度及难降解废水研究进展[J].水资源保护，2012，28（4）：64-68.

[4]王卓，王慧敏，刘东，等.煤化工高浓含酚废水萃取脱酚实验研究[J].化学工程，2016（2）.

[5]张春雷，陈菊香，梁晓冰，等.活性炭吸附法处理酚类废水的研究进展[J].广东化工，2014，41（21）：95-96.

[6]向述荣，林敏.苯酚的生物降解基因组成及其调控机制[J]. 微生物学杂志，2001，21（3）：48-53.

[7]徐玉泉，张维，陈明，等.醋酸钙不动杆菌PHEA-2的16SrDNA测序及其苯酚降解特性研究[J].高技术通讯，2000， 10（3）：12-14.

[8]Lack A，Fuchs G.Carboxylation of phenylphosphate by phenol carboxylase，an enzyme system of anaerobic phenol metabolism [J]. Journal of Bacteriology，1992，174（11）：3629-36.

篇2

关键词：苯酚；化学实验；创新优化

文章编号：1008-0546（2013）04-029-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

2012年10月，我县围绕市级课题《基于高中化学实验创新优化的实验教学有效性研究》，开展了《酚的性质和应用》的同课异构活动，进行高中化学实验创新优化教学研讨。本文展现了两位开课教师第一课时的教学内容、分析比较以及专家评委的相关建议。

一、两位教师的课堂片段

1.甲教师的教学片段

片段1：导入环节

：苯酚软膏的说明书。

：分析苯酚可能的物理性质和化学性质。

片段2：探究苯酚的物理性质

：展示纯净的和久置的苯酚固体；用冷、热水和有机溶剂溶解苯酚。

教师小结苯酚的物理性质，并说明苯酚易被氧化。

片段3：探究苯酚的酸性

：如何证明苯酚的酸性？

：可以用指示剂、碱溶液。

教师投影实验步骤并进行演示实验，最后展示预设的实验现象和结论。

：苯酚钠溶液中通入二氧化碳会有什么现象？

教师演示苯酚钠溶液中通入二氧化碳的实验，后用碳酸钠和碳酸氢钠溶液分别与苯酚混合的实验辅助说明生成的产物。

片段4：苯酚的检验

：如今，各种假冒伪劣产品已经是无孔不入，包括药物。想一想，用什么化学方法可以鉴定你买的苯酚软膏是不是假药呢？

教师介绍两种检验苯酚的方法，投影实验步骤，并进行演示。

在学生对苯酚与三氯化铁混合得到的深色溶液争论不休时，教师告知这是紫色；在看到浓溴水遇苯酚产生白色沉淀后，教师强调一定要用浓溴水检验。

片段5：苯酚的结构

：苯酚为什么具有这些性质呢？

：苯酚的结构式和模型，结构与性质的关系。

片段6：苯酚的应用

：生活中苯酚的图片和苯酚污水的资料。

资料：2011年运输苯酚的货车发生事故，泄漏的苯酚污染了新安江的水源，如何处理含苯酚污水的生活用水？

学生讨论各种方案，教师进行评价，并给出预设的最佳方案。

2.乙教师的教学片段

片段1：导入环节

问题1：乙醇的官能团是什么？涉及到氢氧键断裂的反应有哪些？

问题2：以甲苯为例，举例说明苯的同系物中苯环与烃基相互影响的反应实例。

过渡：苯环和羟基相结合又会发生什么样的相互影响？设计实验证明你的猜想。

：比较金属钠与苯酚和乙醇反应的剧烈程度；比较溴与苯酚和苯的反应。

片段2：探究苯环活化羟基

探究1：金属钠与苯酚和乙醇的反应

在学生设计实验方案的过程中，教师不断引导得出对比实验中“控制变量法”的思想。接着介绍并演示镁条与苯酚反应但不与乙醇反应，是最理想的金属。

探究2：苯酚的酸性

：资料1：苯酚的发现史、苯酚由于弱酸性被称为石炭酸。

：①从资料中找出说明苯酚羟基比乙醇活泼的新证据；②如何证明苯酚具有酸性。

学生讨论用pH试纸、紫色石蕊试液、碱溶液、碳酸钠反应。

：①冷水溶解苯酚、测定苯酚水溶液的pH值、向苯酚水溶液中滴入石蕊试液；②热水溶解苯酚；③向含酚酞的苯酚水溶液中滴加氢氧化钠溶液；④苯酚溶液中加入碳酸钠。

：苯酚溶液加入碳酸钠的现象与你预期的一样吗？这个实验能说明苯酚酸性大于碳酸吗？如何比较苯酚与碳酸的酸性？

：将二氧化碳通入苯酚钠溶液。

教师演示二氧化碳通入苯酚钠溶液的实验，结合两个实验现象推出产物只能是碳酸氢钠。

：资料2：电离出氢离子的能力顺序：碳酸>苯酚>碳酸氢根

片段3：探究羟基活化苯环

：经上述探究，苯酚是种弱酸，那么苯酚钠溶液中加入溴水会有什么现象？

：产生浑浊，生成苯酚。

教师演示该实验并将混合液置于热水中，发现白色沉淀没有溶解，故生成的并非苯酚，之后展示资料3，分析引导。

：资料3：苯酚遇溴水生成三溴苯酚，是一种白色沉淀，难溶于水。

：猜测并证明该反应属于取代反应还是加成反应。

教师演示实验：①测定反应前后pH值，发现酸性增强；②倒去试管中的白色沉淀，洗涤两次，加入少量蒸馏水，再滴加浓溴水，仍然看到白色沉淀；③对比稀溴水与苯酚溶液混合的现象。

：用溴水检验苯酚的注意事项和灵敏性。

：对比苯酚和苯与溴的反应。

二、两节课的比较分析

从实验创新优化和实验教学有效性的角度对两节课的设计思路和教学特点进行比较。

1.教材使用的比较

从教材的使用看，甲教师是传统的“教教材”，重视学科知识的传授，故课堂主体是教师，而乙教师体现出“用教材”的能力，突显学生能力的培养，学生也就成为课堂的主人。两种不同的态度决定了课堂中实验教学的不同地位和收获的效果。

2.教学设计的比较

从教学设计看，甲教师是用三个情境构成主线，分别引出苯酚的性质、苯酚的检验、苯酚污水的处理，发挥了情境的作用，也保证了一节课的完整性；乙教师从回顾旧知开始，促成学生知识的迁移应用，激发了学生对苯酚性质的探究兴趣，最后建构了新的知识体系，而苯酚的性质被安排在后面课时中。后者课堂主线是结构决定性质的思想，过程中还渗透了控制变量法、物质转化观、定性到定量等核心观念的教育。两种不同的教学设计决定了实验优化整合的不同方向，也决定了实验教学的不同呈现方式。

3.教学理念的比较

从探究理念来看，甲教师虽然也称为探究，但主要还是教师讲解为主，详细的实验步骤和结论都是教师的预设，属于按部就班的验证性探究，学生的生成几乎没有；乙教师则能通过问题的设计引发学生思考实验方案，再进行相应的验证，最终得出结论，促成了课堂思维的交流与碰撞。两种不同的探究理念使实验教学在对学生能力和科学素养的培养上有着不同的功能价值。

4.学情研究的比较

从学情研究来看，甲教师考虑到学生的层次调整了实验教学的方式，但过分降低了探究难度，以讲解为主的教学方式让学生处于比较被动的接受状态，扼杀了学生的学习激情和动态生成；乙教师的教学设计比较精彩，问题的综合性比较强，对学生的要求相对高一些。但从课堂实际效果来看，该教师对学生的定位有些高了。两位教师在整堂课中都是按照自己的预设完成了教学，但最终都没能达到预期的效果。无论对学情认识犯了哪种错误，实验优化整合的方向都会偏离学情，实验教学的效果都要打折扣。

三、专家评委建议

针对本次同课异构活动的主题是围绕“高中化学实验创新优化的实验教学有效性”，专家着重分析两节课堂中的实验教学情况。

1.简化实验也是一种创新

两位教师在课堂中呈现的实验均较多，评委指出是否能够进行必要的简化？实验的简化也是一种优化创新，它是建立在教师对教材分析解读基础上的删减或合并，需要教师具备很强的“驾驭教材”的能力。它可以使探究变得简约，使知识呈现变得清晰。如，在探究苯酚的弱酸性时，两位教师都已经用了pH试纸，是否能省去紫色石蕊试液？

2.实验设计要遵循科学严谨的原则

科学的实验方案是获得正确探究结论的前题。任何实验呈现的都是学科的特点，是真理的探索过程，是教师的理性思维。两位教师在课堂中的实验设计都融入了自己的思考，但还不够严谨，有几处存在明显的不合理：①甲教师在用石蕊试液测定苯酚溶液时，未注意到石蕊本身是种指示剂，所用量要少，怎能比待测液还多？②用三氯化铁检验苯酚时，甲教师所加三氯化铁溶液大大过量，这样的检测意义大吗？而且过量的三氯化铁造成学生对最终混合液的颜色争论不休，有说黑色、深蓝色还有暗紫色。甲教师却仍然按照自己的预设，坚持为紫色，失去了非常好的教育机会。事实上，此时她只要将试管中的混合液全部倒去，往其中加入蒸馏水，再滴加几滴三氯化铁溶液，就可以清晰地看到紫色的溶液，既有说服力，又能说明该检验方法的灵敏性很高。③在探究苯酚钠溶液与二氧化碳的反应时，甲乙两位教师分别采用了现场实验和视频的方式让学生观察到二氧化碳通入苯酚钠溶液中迅速变为浑浊，得出碳酸酸性大于苯酚的结论。但反思实验现象，不由想到：两个实验中二氧化碳气体和苯酚浑浊的生成速率均非常迅速，这里能排除盐酸的干扰吗？用稀盐酸代替浓盐酸来制备二氧化碳气体是否更合理些？

篇3

与大、中城市相比较，小城镇污水主要为生活污水（占50%以上），污水中悬浮物浓度较高，特别是一些小城镇排水系统不完善，大多采用明渠排水，雨水和地下水入渗现象严重，降低了污水中的有机物浓度。由于小城镇人口规模小，污水水量、水质都呈现出较为突出的时间不均匀性和水质不稳定性。

针对我国小城镇污水产生特点及小城镇自身经济发展特性，污水处理工艺技术的选择既不能完全照搬目前在大、中城市中广泛采用的城市污水处理工艺技术，也不能完全采用村庄居民点的污水处理方式，而必须按照经济、高效、简便、易行的原则进行选择。具体地说，即适宜小城镇采用的污水处理工艺应基建投资省、运行费用低、节能降耗明显；处理工艺具有较强的耐冲击负荷能力，去除效率高；处理工艺简便易行、运行稳定、维护管理方便，利用当地小城镇现有的技术与管理力量就能满足设施正常运行的需要；处理工艺具有一定的灵活性，能较好地适应现阶段达标处理排放要求与将来考虑进行再生利用需要的变化。

膜生物技术在猪粪废水处理中应用

项目简介：集约化畜禽粪便废水的污染量已经超过工业废水及生活污水，逐渐成为上海市地面水主要污染源。奉贤芦泾饲养场猪粪废水具有典型的高浓度、高SS、高NH3-N等特点，采用膜生物技术作为主要处理工艺，不仅避免了常规厌氧处理方法操作管理不便、系统酸化以及存在沼气爆炸安全隐患等弊病，而且从调试结果看，以膜生物反应器为主的整套废水处理设施处理能力大、净化功能好、脱氮效果稳定，且不会出现污泥膨胀等影响正常运行的现象。膜生物技术作为处理该类废水的一种有效方法值得进一步推广。

该项目具有以下特点：（1）处理出水水质稳定； （2）处理设备占地面积小；（3）处理效率高，抗有机负荷冲击能力强； （4）动力消耗低； （5）由于活性污泥不会流失，因此不会出现污泥膨胀影响正常运行的现象； （6）操作管理简单。

项目负责：上海荏源公司。

水解酸化-曝气生物滤池

处理小城镇污水

项目简介：中小城镇污水主要为生活污水和以有机废水为主的工业废水的混合污水，其水量较小，一般不超过5万m3/d，但是水质和水量波动较大。由于资金和技术、管理水平等多方面的原因，决定了在城镇污水处理厂必须经济、高效、节能和操作简便。目前国内很多中小城镇仍采用明渠排水，尤其是南方地区，大量雨水流入和地下水渗入，加之城镇生活水平不高等原因决定了污水中有机物浓度较低。因此，必须结合当地污水的水量、水质以及温度、气候、气象、地理、经济等实际情况选择适宜的处理工艺。

水解酸化―曝气生物滤池工艺在工程投资、占地和能耗上具有极大的优势，其可根据进出水水质要求的不同，分别采用的二段或三段处理工艺组合，且可根据水量的大小进行模块化设计，是适合我国国情的中小城镇污水处理新技术，具有很大的推广价值。

城市污水水解－厌氧－微氧

联合处理工艺

技术简介：在原位复合尼龙-6/炭纳米管（PA6/CNT）过程中，炭纳米管将以其外壁上连接的羧基官能团（－COOH）参与尼龙-6（PA6）的加成聚合反应，并阻碍PA6分子的长大。这在很大程度上削弱了基体强度。采用改进原位复合法复合PA6/CNT，可大大提高PA6分子的平均分子量，减轻炭纳米管对基体PA6强度的削弱，大幅度提高PA6/CNT复合材料的强度。研究结果表明：在总HRT不超过8.5h（水解2.5h、厌氧4.0h、微氧2.0h），平均温度为19℃，进水浓度为30050mg/L时，总COD和SS的去除率分别可达75％和80％以上。总出水COD、BOD、SS完全达到国家二级排放标准。微氧单元对厌氧出水中残余有机物去除效果良好，HRT不超过2h，DO控制在0.2"0.5mg/L左右，进水为150mg/L时，去除率可达53％以上。微氧污泥沉降性能良好，SVI＝38.8ml/g。水解－厌氧－微氧工艺在突出低能耗的前提下，达到了较高的有机物去除率，与现有的城市污水处理工艺相比有一定的优越性。

该工艺与“水解－好氧”、“厌氧－好氧”工艺相比，在总停留时间相当的情况下，微氧工艺的气水比为1：4左右，DO为0.2～0.5mg/L，减少好氧阶段的曝气量。在实验室条件下，整个系统每日仅从微氧池排出少量的污泥，污泥产率VSS/COD约为0.018，更进一步降低了能耗与污泥的处理费用。

技术负责：中国轻工局。

滴流床反应器处理有机废水研究

项目简介：滴流床用在湿式氧化工艺上处理废水的研究国内处在刚起步阶段。废水处理的对象主要是单一的模型废水如酚、取代酚、环已醇、琥珀酸和乙醒等。提出和广泛使用的反应器数学模型主要是一维恬塞流模型和一维轴向混合模型。滴流床反应器催化湿式氧化处理实际废水、滴流床反应器的流体力学、传质、传热对反应效果的影响、实际废水滴流床催化湿式氧化的反应器模型和清流床催化湿式氧化工业化放大等方面的研究还有待于深入进行。

大量研究已经证明湿式氧化(WO)是处理高浓度难降解有机废水的最佳方法之一，但WO过程中需要的高温高压以及对设备材质的高要求限制了它的推广应用。为了降低反应温度与压力，非均相催化剂的催化湿式氧化(Catalyticwetoxidation，简记CWO)技术研究与开发成为研究的热点。适合非均相催化湿式氧化的气液固三相反应器主要有滴流床(TBRs)、三相流化床和浆料反应器。

项目负责：同济大学污染控制与资源化国家重点实验室。

小城镇生活污水处理新技术

项目简介：小城镇生活污水低成本处理及回用是困扰新农村建设的难题之一，此前一直没有适合小城镇处理污水的合适技术。新出现的一体化地下厌氧耗氧处理装置，在工艺和设备方面有多项创新，占地面积小，整个设施为一体化地下构筑物，既克服了冬季运行中气温偏低造成的影响，又可在覆土后绿化或建设相应的管理用房。

该项目有耗能小、低投入、低运行费用、不产生二次污染、不使用任何化学药物、简易可行的自动操作等突出优点，平均消耗1度电可以处理约30吨的生活污水，直接运行费用仅0．05元／吨，适宜在广大小城镇和农村地区推广。

项目负责：天津科技大学化工学院庞金钊教授。

硅藻精土处理污水技术

项目简介：硅藻精土水处理剂工艺可适用于城市污水及垃圾渗滤液和各类工业废水处理。该技术在云南、贵州、广西、内蒙古建成污水处理工程,在各省环境监测中心站等部门的监测下，成功地把城市污水、多种工业废水处理达到国家排放标准或实现循环使用。去除率分别是BOD59292.8、CODcr95以上、SS99.9、TN78、TP90.7。

该技术既具有传统工艺的综合优点，同时弥补了各处理技术的不足的污水处理新工艺、新技术。

项目负责：浙江省水利局。

意义：该工艺提供了既经济又适用的最佳技术，组成专家组及中国硅藻土协会评定为国内首创。

氯化钠改性沸石吸附水中苯酚

项目简介：对于微污染含酚水处理，活性炭吸附有一定效果，但活性炭价格较高，再生费用昂贵，且每次再生损耗高达5%～15%。沸石是一种天然廉价的多孔矿物质，表面粗糙、比表面积大，吸附性能较强，用于处理氟、重金属离子已有成功案例。该方法根据改性后沸石吸附苯酚的效果确定了合适的改性方法；研究了pH值、苯酚浓度、处理时间、沸石用量等对钠型沸石吸附苯酚效果的影响；最佳条件下沸石处理低浓度含酚水的静、动态试验结果表明，改性沸石对低浓度的含酚水有良好的吸附效果。

项目负责：兰州铁道学院副教授王萍。

意义：沸石经氯化钠改性后，在酸性条件下对苯酚有较好的去除效果，可用于微污染含酚水处理，吸附苯酚后的沸石可用碱液再生，该方法操作简单，原料丰富，有较好的实际应用价值。

垃圾卫生填埋渗滤水控制与处理

技术简介：土地处理是利用土壤――微生物――植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能来处理污水，使水质得到不同程度的改善，实现废水资源化和无害化。因此，基于垃圾渗滤水土地处理的垃圾循环准好氧情填埋方式得到了越来越广泛地关注。垃圾循环准好氧性填埋方式是将收集到的渗滤水循环回到填埋场中利用填埋场自身形成的稳定系统使渗滤水中的有机物经过垃圾层和覆土层来降解，从而加速渗滤水的净化。在准好氧性填埋场中，有机成分（主要是BOD）能够很快降解，但是氮化物的降解速度却较慢。当通过将渗滤水循环到填埋场中，可以促进硝化和反硝化过程的进行，这样有机成分和氮化物得到更加有效地去除，从而减轻了渗滤水的污染负荷，并且有利于减少渗滤水的最终水量和促进垃圾在填埋场中的稳定化。

调查结果表明，所有的垃圾简单填埋处理后，在填埋场周围的地下水均受到污染，许多有毒害物质在一般地下水中不存在，却在填埋场周围的地下水中出现。因此，现代意义的垃圾卫生填埋处理已发展成底部密封型结构，或底部和四周都密封的结构，从而防止了渗滤水的流出和地下水的渗入，并且对垃圾渗滤水进行收集和处理，有效地保证了环境的安全。

项目负责：国家给水排水工程技术研究中心范洁。

CASS法处理含盐废水研究

项目简介：采用CASS生化处理系统处理含盐的海产品加工废水，处理效果比较理想。试验出水的COD可以达到《污水综合排放标准》(CB8987-1996)中的二级标准。因此可将本试验过程放大，应用于临海港建设的海产品加工厂的污水处理工程中。进水中Cl-的质量浓度在6300mg/L以下时，CASS系统可稳定运行，在Cl-的质量浓度超过8100mg/L时出水水质变坏，无法稳定运行。进水中Cl-的质量浓度在4500mg/L以下时，CASS生化处理系统的抗海水浓度波动能力比较强，遇见Cl-的质量浓度梯度为3600mg/L的冲击可以在短的时间（1个运行周期）内恢复正常；当废水中Cl-的质量浓度超过4500mg/L后，CASS生化处理系统的抗海水浓度波动能力减弱，遇到相同浓度的冲击时，所需要的恢复时间则较长。对比海水比例上升和下降两个过程的数据，可以发现相同的浓度梯度冲击下，对CASS生化处理系统而言，海水比例降低产生的冲击影响比海水比例升高产生的影响要大。

项目负责：大连机工机械环保研究所李琳琳。

意义：采用鱼品加工厂生产废水掺一定比例的海水作为试验用水，通过含盐量的不断增加研究系统的耐盐性，通过含盐量的降低和升高研究系统可以在1个运行周期内恢复正常运行。

水解酸化-接触氧化法

处理啤酒废水

项目简介：啤酒废水属中浓度的有机废水，实践证明，采用厌氧-好氧生物技术处理啤酒废水是可行的。啤酒废水悬浮物浓度较高，如果预处理措施不得当，则容易造成水解酸化池中布水系统发生堵塞或积泥。鉴于废水中的细小麦糟、麦皮等不溶性有机物占有相当比重，建议在废水进入水解酸化池前最好经过网目规格为60-80目的微滤机进行预处理，尤其是设布水器的工程务必如此。水解酸化池设计成池底设多孔布水管的上流式污泥床厌氧反应器，和UASB不同之处在于以弹性填料代替其三相分离器。若后续采用活性污泥法，则建议将好氧处理产生的剩余污泥排入水解池进行消化处理，这样不仅可以得到脱水性能良好的污泥，而且总污泥产量比传统工艺低20％-40％，没有条件采用强化预处理措施和设置布水器的，建议池底增设泥斗以便及时排除沉淀污泥。

项目负责：山东省轻工业设计院高级工程师周焕祥。

意义：好氧处理若采用阶段曝气措施亦即多点进水方式，就这样可消除池前端供氧量不足而池后端供氧量过剩的弊病，提高了生物处理效率，同时也降低了处理消耗。

粉煤灰处理含氟废水

项目简介：工业生产过程中使用含氟原料的工艺很多，如玻璃制造工业、电子部件制造工业、熔融盐电解工业、原子有工业、铸造工业及特种钢材处理等一些工厂经常会排放出含氟化物的废水。大量含氟废水排入水体，将会污染河流，特别是污染了饮用水水源。我国常用的含氟废水处理多采用加药和吸附两种方法，如加入石灰、镁盐、铝盐处理，或用羟基磷灰石、骨炭、活性氧化铝等吸附。但这两种方面多数工艺复杂、劳动条件差、费用较高。而作为工业废物排出的粉煤灰，侵占土地，淤塞河道，造成扬尘、严重污染环境。其处理通常是采用水力冲灰输送至贮灰场贮存。采用粉煤达处理含氟废水，具有以废治废和资源综合利用的好处。

粉煤灰具有一定除氟效果，对于高含氟废水具有较好的处理效果。影响粉煤灰吸附容量的主要因素依次为：原水氟浓度粉煤灰投量搅拌时间。除氟后的粉煤灰可烧制成砖。搅拌时间在生产中可选定30-40min，混合方法宜采用分步混合方法，以降低出水氟浓度，提高粉煤灰吸附容量。

项目负责：航天部第三研究院曹仁堂。

二段法改良工艺处理高浓度

难降解城市污水

项目简介：工业废水经过企业内部处理后与生活污水混合，进入城市污水处理厂进行生物处理是可行的，工业废水内部的难生物降解物质随同生活污水中易生物降解物质，通过所谓的"协同降解"作用一起降解掉了。高浓度、难降解的城市污水处理的最大问题是硝化菌的难以存活，第二大问题则是有机物的去除，第三个问题是化学除磷的实施。因此，相关的处理工艺应围绕着这三点进行技术上的突破。

奥贝尔氧化沟、二段法、AB法和延时曝气法都具有一定的耐冲击负荷的能力，但经过改进的二段法工艺一方面具有耐冲击负荷，更适宜于处理城市污水中化工废水比例高、废水成分复杂、处理难度大的特点，另一方面在难以生物除磷的条件下，更易于布置成多点投药，实现化学除磷。

项目负责：中国市政工程华北设计研究院陈立。

意义：在总结高浓度难降解的城市污水处理工程技术的基础上，通过试验提出了二段法改良工艺，并在高浓度难降解城市污水处理中硝化菌的难以存活、有机物的去除及化学除磷等技术上有所突破。二段法改良工艺一方面具有耐冲击负荷，更适宜于处理城市污水中化工废水比例高、废水成分复杂、处理难度大的特点，另一方面在难以实施生物除磷的条件下，更易于布置成多点投药，实现化学除磷。

铜冶炼含砷污水处理

技术简介：铜冶炼企业含砷污水处理采用硫化法和石灰乳两段中和加铁盐除砷工艺，能够达到预期目标，但污酸处理存在着处理成本高的问题，有待于新的处理工艺运用，目前国内已有院校试验电积法处理含砷污酸，其成本低于硫化法，将给企业带来明显的经济效益。目前铜冶炼企业含砷工业污水虽然经处理后做到了达标排放，但在处理水返回使用，降低处理成本方面仍有许多工作可做，这些工作与企业体制，管理水平有着明确的联系。做好这些工作可明显提高企业的经济效益和环境效益。

项目负责：铜陵有色设计研究院龙大祥。

意义：采用此办法，将对铜冶炼企业含砷工业污水的形成以及如何处理达标排放提出一条新的捷径，并确保不造成二次污染。

双功能陶瓷膜生物反应器处理废水

项目简介：利用膜生物反应器（MembraneBioreactor，MBR）处理废水正在受到人们的关注。而无机膜生物反应器（InorganicMembraneBioreactor，IMBR）则是在MBR基础上兴起的。IMBR的核心是采用无机膜，与有机膜比较，无机膜具有化学稳定性好、热稳定性高、机械性能优异、通量大、寿命长、容易清洗等优点，但也存在着制造成本高，运行费用大等问题，特别是容易堵塞的问题。本研究针对上述陶瓷膜容易堵塞的问题。提出了一种新的膜生物反应器的设计方案。即将陶瓷膜设计成U型管状，并置于反应器内，成为内置式膜反应器。该陶瓷膜既可以曝气，又可以进行抽滤，形成一种具有双重功能的陶瓷膜，在处理废水的同时不断地进行曝气/抽滤的切换。而曝气的同时又是对陶瓷膜的反吹，以解决陶瓷膜容易堵塞的问题，从而提高反应器处理废水时的效率。

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据统计，我国每年排出的工业废水约为8×108m3，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等[1]，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高，效果好等特点。

2、活性炭

活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。

2.1活性炭的分类

在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。

粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。

颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1].

2.2活性炭吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。

2.3影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标[2].吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。

活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。

污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2].吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。

当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

3、活性炭在污水处理中的应用

由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。

3.1活性炭处理含铬废水

铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随pH值的不同分别以不同的形式存在。

活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的Cr（Ⅵ）.活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基（-OH）、羧基（-COOH）等，它们都有静电吸附功能，对Cr（Ⅵ）产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr（Ⅵ），吸附后的废水可达到国家排放标准[4].

试验表明：溶液中Cr（Ⅵ）质量浓度为50mg/L，pH=3，吸附时间1.5h时，活性炭的吸附性能和Cr（Ⅵ）的去除率均达到最佳效果[5].

因此，利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr（Ⅵ）的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。

3.2活性炭处理含氰废水

在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物[6]，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。

活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多[7].但由于CN_、HCN在活性炭上的吸附容量小，一般为3mgCN/gAC～8mgCN/gAC（因品种而异）[6]，在处理成本上不合算。

3.3活性炭处理含汞废水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/L，高时可达2-3mg/L，然后再用活性炭做进一步的处理。

3.4活性炭处理含酚废水

含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明：活性炭对苯酚的吸附性能好，温度升高不利于吸附，使吸附容量减小；但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。活性炭的用量和吸附时间存在最佳值，在酸性和中性条件下，去除率变化不大；强碱性条件下，苯酚去除率急剧下降，碱性越强，吸附效果越差。

3.5活性炭处理含甲醇废水

活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不强，只适宜于处理含甲醇量低的废水。工程运行结果表明，可将混合液的COD从40mg/L降至12mg/L以下，对甲醇的去除率达到93.16%～100%，其出水水质可以满足回用到锅炉脱盐水系统进水的水质要求[9].

3.6炼油厂的深度处理

炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，在经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量从0.1mg/L（经生物处理后）降至0.005mg/L，氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L.

4、前景

随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求，活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。

例如，活性炭纤维（简称ACF）近年来在处理废水方面受到了科研工作者的重视，它的直径一般为5～20μm，其制备原理与传统的活性炭制备相同，即将纤维状碳在800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主，中孔很少，几乎没有大孔，比表面积可达2500m2/g.具有吸附和脱附速率决，吸附容量大，导电性高等特点。

实验表明，ACF对苯酚的吸附容量为248mg/g，吸附饱和后经多次再生吸附容量几乎不变，吸附性能比活性炭好。室温时，在酸性或中性条件下，向100mL浓度为282mg/L的含酚模拟废水投加活性炭纤维0.5g，恒温振荡30min，苯酚去除率可达91%[8].

最近，人们发现活性炭不仅有吸附特性，同时表现出催化特性，由此而发展起来的催化氧化法日益受到重视，其研究也在不断深化。为了提高处理效率，从研究催化氧化机理出发，改变活性炭的表面结构[9]，提高活性炭的能力，寻找理想的吸附剂。

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关键词：化学课堂教学；知识呈现方式；有效性；策略

文章编号：1005－6629(2008)04－0017－04中图分类号：G633.8 文献标识码：B

新课程的实施，着眼于学生在知、情、意等方面的发展，着眼于关注每一个学生的个性发展和可持续发展，而课堂教学应成为新课程实施的主阵地。新课程的设计和呈现，吸收了学习理论领域的研究成果，实现了教材设计的重大转化，在教材内容的设计和呈现上，充分考虑了知识的结构性和内在联系。苏教版以栏目设置作为教材内容的呈现方式，以“你知道吗”、“观察与思考”、“活动与探究”、“交流与讨论”、“问题解决”等为主要的知识呈现线索，将学生学习作为教材设计的中心问题，突出了学生的“学”，而在教师“教”的方面，给教师留下了足够的思考空间。但在新课程的实践过程中，由于缺乏对新课程理念和教学方法的充分认识，部分老师不能有效把握教材内容的呈现方式与实际课堂教学中呈现方式的关系，导致“教”教材的现象比较普遍，这在一定程度上影响着三维目标的实现。

下面以普通高中课程标准实验教科书苏教版・化学为例(以下简称苏教版・化学)，就化学课堂教学中知识的呈现方式，谈谈笔者在教学实践中的一些肤浅做法和体会，与同行共勉。

1 课堂教学中知识呈现方式的有效性

新课程的实施，需要实现以下三方面的变革，即实现教学内容的呈现方式、学生学习方式、教学过程中师生互动方式的变革。而教学内容的呈现方式的变革是前提与基础。在课堂教学对教材内容的处理上，一般有三个层次：第一层次是教教材，即授人以鱼；第二层次是处理教材，即授人以渔；第三层次是用教材，即悟其鱼识。笔者认为，在实际的课堂教学中，创新教材内容的呈现方式，用好教材，把握好教材内容的呈现方式(学中体现教)与实际课堂教学(教中体现学)中的呈现方式，其有效性体现在能否使“教”与“学”有机地结合起来，使三维目标得到更好地落实。

2 课堂教学中知识呈现的有效性策略

教育理念决定着教学行为，要突出课堂教学中过程与方法，我们必须反思与重建课堂教学的观念基础，建构主义认为：知识不能被动地接受传递和灌输得到，而是建构而成的；强调用情境呈现问题，营造解决问题的环境；强调帮助学生在解决问题的过程中活化知识，以事实性知识作为解决问题的工具；强调用产生于真实背景中的问题启动学生的思维。创造性地处理教材内容的呈现方式，寓“过程与方法”于呈现内容中，在学习基础知识和基本技能的活动过程中，促使情感、态度、价值观的形成和发展，所以，知识呈现方式需要多样性。

笔者认为，认真学习新课程标准和新教材，了解新教材的主要特点，把握新教材内容的呈现方式，研究新教材各栏目的重要功能，是用活新教材的前提；构建以人为本的教育理念，落实三维目标，是用活新教材的关键；转变教和学的方式，是用活新教材的基本途径。

2.1关注知识呈现方式的生活性

化学与生活关系密切，新教材内容的呈现在很大程度上联系生活、生产实际，使化学更贴近生活，而来源于生活产生中的化学知识，学生更希望得到解释和结论。如在分析Cl2与Ca(OH)2反应时，可以投影某化工厂生产漂白粉的产品说明书材料：

从材料中可以落实相关的知识目标，如：制备时的化学方程式，漂白粉的主要成分和有效成分，漂白粉的漂白原理，为什么用冷水配制，为什么配成的称之谓浊液，为什么要密封避光保存于阴凉处，为什么要随配随用，为什么有腐蚀性等。

2.2 关注知识呈现方式的问题性

通常我们对化学基本概念和性质等的教学过程重视不够，常常对概念的引入进行简单化处理，关注的是概念的基本要素及注意事项，使学生坐失了研究实验、辨析概念的机会，以致发生教学中的滑过现象，使得一些可能有探索价值的问题轻易地“滑过”。

如苏教版(化学1)P19关于萃取实验的呈现，先介绍CCl4的有关物理性质，然后实验演示，总结得到萃取的基本条件，这是教材内容的呈现方式，有利于学生的自主学习。笔者认为在实际的课堂教学中，可以对知识呈现方式进行必要的处理，步骤如下：(1)用苯代替CCl4，用碘水代替溴水，事先不提示苯的有关物理性质。(2)展示苯和碘水，让学生观察颜色，使学生有感性认识。(3)往碘水中缓慢滴加苯，让学生观察现象，同时分析产生该现象的原因(注意不要振荡，此时可以提出问题：从实验现象中可说明苯有哪些物理性质？让学生观察分析得到结论)。(4)振荡后观察实验现象并分析产生现象的原因(可以提出以下问题：溶液中的颜色是哪种物质呈现的？水层颜色变浅，苯层颜色变深，说明什么问题？)。(5)该实验操作的结果是什么？(使水和碘得到分离)。(6)提出萃取的概念，共同探讨萃取所需的实验条件。(此时学生可能会提出疑问：碘和水得到了分离，但碘和苯又混在一起。这个疑问恰恰成为分液和蒸馏的引入材料)。

2.3 关注知识呈现方式的情境性

以情境促问题，以问题促互动，在互动中学习解决问题的途径和方法，在活动中体验学习的乐趣、感受“化学美”，在互动中夯实化学基本概念和理论。在情境、问题、互动三者关系中，情境是前提，问题是基础，互动是手段，落实三维目标是最后的落脚点。所以，创设问题呈现的情境性，采用多样化的情境呈现方式，将极大地促进课堂生成的有效性。

例如，苏教版(化学1)对于物质的分散系这部分知识的呈现方式是比较直接的，主要原因是概念比较多，教材中先介绍分散系、溶液、浊液、胶体、电解质、非电解质、电离等概念，然后分头介绍电解质的电离和胶体的一些性质。笔者认为，如果在课堂教学中照搬教材中的呈现方式，会存在两个问题：一是以知识介绍为主，缺少一些情境，难以探究。二是学生对用微粒直径来定义概念感到抽象，难以理解。笔者在教学中利用一些实验情境，采取了以下呈现方式：(1)先展示一瓶FeCl3溶液，结合学生在初中已有的知识，指出溶剂及溶质，分析电解质和非电解质，以及电解质在水中的电离。适时提出在FeCl3溶液中实际存在的微粒是Fe3+和Cl-，其微粒直径一般小于10-9m(科学实验测定)(2)再展示一瓶含有悬浮颗粒的浑浊污水，学生已知是浊液。同时指出悬浮颗粒比较大，其直径大于10-7m(科学实验测定)。(3)提出分散系的概念，溶液和浊液都属于分散系。(4)对比实验：烧杯A中加入50mL冷水，然后滴加几滴FeCl3溶液；烧杯B中加入50mL水，加热到沸腾，然后滴加几滴FeCl3溶液。(5)实验分析：烧杯A中仍是FeCl3溶液，只不过是稀释了，所以浓度比原溶液的小，颜色明显变浅。烧杯B中发现颜色明显加深，说明分散质不可能是FeCl3， 根据不同组成物质情况及颜色判断应该是Fe(OH)3 产生的颜色，得到的分散系依然澄清透明，无沉淀现象。(6)实验：用光照射FeCl3溶液、含有悬浮颗粒的浑浊污水、烧杯B中制得的分散系，提出“丁达尔效应”。(7)提出胶体的概念(其微粒直径10-9m～10-7m之间)，同时完善分散系的种类。(8)知识提升环节：提供必要的信息(溶质在水中以分子或离子的形式存在，且微粒直径一般小于10-9m)，设计问题讨论：烧杯B中制得的胶体，其分散质是什么？

2.4 关注知识呈现方式的衔接性

最近发展区理论认为，新知识的教学需要确定学生发展的两种水平：一种是已经达到的发展水平；另一种是可能达到的发展水平，表现为“学生还不能独立地完成任务，但在教师的帮助下，在集体活动中，通过模仿，却能够完成这些任务”。这两种水平之间的距离，就是“最近发展区”。把握“最近发展区”，能加速学生的发展。

例如，苏教版(化学1)P40关于氯气的生产原理，一些教师在授课过程中按教材中的知识呈现体系进行。先介绍海水及海水中的主要物质NaCl，然后开门见山提出电解饱和食盐水来制取氯气，接下来就是实验演示。笔者在教学实践中是这样呈现的：(1)先复习回顾电解水的装置及有关问题(学生已有的知识水平)，同时补充阳极和阴极的概念。(2)如果把水改成饱和食盐水，进行电解(需要达到的发展水平)。(3)学生通过观察实验现象，结合溶液的元素组成分析，提出以下假设：阴阳两极所产生的气体有三种可能性： Cl2、O2、H2(最近发展区)。(4)逐一检验产生的气体(氧气和氢气的检验方法学生已掌握，氯气的检验对于学生来说还是个空白，由于氯气的性质在后面的教学中涉及，所以在这里需要一些信息提示)。(5)从元素组成及气体情况分析，还应该产生NaOH，通过滴加酚酞试液，观察哪极变红。同时书写化学方程式，指出阴阳极的产物。(6)点题：这就是工业制Cl2的方法，同时可以得到NaOH，这就是工业上称之谓重要的“氯碱工业”。(7)拓展：工业上需要大量的饱和食盐水，来源于海水，顺势介绍海水的情况及海水晒盐的简单过程。这样设计从学生已有知识出发，层层深入，不但过程严密，而且易于探究，避免了由于直接呈现导致的想探究而难以探究的尴尬局面，这样的呈现方式应该是有效的。

2.5关注知识呈现方式的探究性

篇6

摘要:

鲁奇加压气化废水中含有大量酚类化合物，分析酚类物质种类和含量对处理这类废水有指导意义。通过将水样溶于丙酮，使用无水硫酸钠小柱除去丙酮溶液中水分的方法对水样进行处理，前处理方法简单方便。使用GC－MS定性分析水样中酚类，并建立了8种酚类目标物的定量分析方法。结果表明，在0.2～20mg/L的范围内线性良好，回收率在72%～105%之间，相对标准偏差(n=3)为1.4%～7.9%。该方法简单可靠，适用于测定煤气化废水中酚类物质的含量。

关键词:

废水;酚类化合物;GC－MS;分析方法

现代煤化工项目中煤的气化是重要的工艺，其中鲁奇加压气化是比较成熟的气化工艺。气化产生的洗气废水含有酚氨等高浓度难降解有机污染物，这类废水中的酚类化合物组成复杂，危害大，影响范围广。美国EPA的129项优先控制污染物中有11项是酚类化合物［1］，我国水中优先控制污染物黑名单中酚类化合物也有6项［2］。含酚废水的处理是国内外煤化工行业中的重大课题之一［3］，分析酚水组成和含量对酚回收和废水处理等工艺有参考和指导意义。目前酚类的常用测定方法有溴量法、分光光度法、气相色谱法［4－6］，但存在着前处理复杂，测定流程繁琐等问题。利用丙酮和水互溶的性质，将酚水样加入到丙酮溶剂中，混合均匀后通过自制的无水硫酸钠小柱除去水分，并使用丙酮洗脱，得到含目标物的丙酮溶液，直接进GC－MS分析。克服了传统的液液萃取方法萃取效率不高，操作时间长，消耗较多有机溶剂等缺点。前处理方法简单方便，可以对煤气化酚水中主要的8种酚类物质同时检测。

1实验部分

1.1仪器与试剂岛津GCMS－QP2010Ultra气质联用仪，色谱柱Rtx－5MS(30m，0.25mm，0.25μm)。丙酮(色谱纯);无水硫酸钠(分析纯，使用前650℃灼烧4h);酚类化合物:苯酚、2－甲基苯酚、3－甲基苯酚、2，4－二甲苯酚、2，3－二甲苯酚、3，4－二甲苯酚、4－乙基苯酚、邻苯二酚。

1.2GCMS分析参数GC参数:进样口温度为150℃，氦气作载气，流速为0.8mL/min，1∶5分流进样，柱温起始温度为60℃，保持1min，5℃/min升至150℃保持2min。MS参数:EI离子源，Scan模式下扫描范围m/z=35～250，溶剂延迟2.5min，扫描时间3～16min。SIM模式下质谱条件如表1所示。

1.3酚水样品前处理为了将样品中的酚类物质提取出来，采用直接将样品与丙酮混合，再除去混合溶液中水分的方法。实际样品为某煤制天然气公司酚氨回收装置入口酚水。由于样品含酚类浓度较高，应少量取样。取0.20mL样品，加入到5mL丙酮中，混合均匀。使用自制的无水硫酸钠小柱:在10mL注射器内部底层铺一层玻璃纤维滤膜，加入2g经处理过的无水硫酸钠，在上面再加一层玻璃纤维滤膜，用5mL丙酮冲洗小柱进行预清洗。将上述酚水混合溶液分次加入到小柱中，并用丙酮清洗小柱，定容至25mL，待检测。上述步骤的目的是将水样中的目标物转移至有机溶剂丙酮中，并除去水分，同时稀释了样品。

1.4样品定性分析煤气化产生酚水中的酚类物质种类较多、含量复杂，用质谱检测器对酚水样进行定性。在Scan扫描模式下得到总离子色谱图如图1所示。通过对含量较高的8个目标物进行质谱谱图对比，确定样品成分。8个主要目标物组成及其保留时间如表2所示。

1.5定量分析在定性分析的GCMS方法基础上建立SIM扫描方法，并配制8种酚类系列混合标准溶液，质量浓度别为0.2、1、5、10、20mg/L。以峰面积定量，得到标准曲线，如表2所示。

2结果与讨论

2.1前处理方法的优化为使方法简单可靠，对前处理方法进行了优化，参考实际样品质量浓度范围，配置了8种酚类物质的空白加标溶液，各种酚类化合物的质量浓度为200mg/L。对取样量和无水硫酸钠用量进行了优化，当所取水样量＞0.4mL时，所需要的无水硫酸钠较多，且峰形变宽严重，综合考虑取样量为0.2mL。分别使用1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5g无水硫酸钠对样品脱水，发现当无水硫酸钠＜1.5g时，无法将水分脱除完全，使部分酚类物质无法转移至丙酮溶剂中，且会有柱流失的现象，使用大于3.0g无水硫酸钠时回收率降低，所以使用2.0g无水硫酸钠。

2.2方法可靠性对空白水样采用标准加入法，添加质量浓度为25、100、200mg/L，所得回收率和相对标准偏差如表3所示(n=3)。各目标物的加标回收率和相对标准偏差均良好，说明此样品前处理分析方法可靠。

3结论

为了分析水样中酚类物质，将水样与丙酮溶剂互溶，使用无水硫酸钠小柱除去样品中水分，建立了丙酮提取水样中酚类物质，气相色谱质谱联用仪同时检测8类酚类物质的分析方法。该方法前处理方便快捷，可靠性好，适用于含酚废水中酚类物质的测定。

参考文献

［1］田芹，江林，王丽平．水体中挥发酚测定中的流动注射分光光度法研究进展［J］．岩矿测试，2010，(2):161－168．

［2］奚稼轩．固相萃取－高效液相色谱法测定饮用水中酚类化合物［J］．环境监测管理与技术，2004，(2):235－236．

［3］余振江．煤气化过程高浓度酚氨污水化工处理流程开发、模拟与工业实施［D］．广州:华南理工大学，2011．

［4］高超，王启山，夏海燕．水体中酚类化合物测定方法的研究现状［J］．天津化工，2010，(4):41－42．

［5］朱霞．水体中挥发酚类测定方法的比较［J］．青海环境，2008，(2):84－87．

篇7

Abstract: Since twenty-first Century, China's industries have made great progress, especially in the field of light industry and heavy industry, real estate, have made great success. And then behind these industry development, a lot of fresh water is constantly consumption, sewage has been "manufacturing". How to do well the work of sewage treatment has become an important issue in current social development.

Key words: sewage treatment; treatment method; benefit analysis

中图分类号：U664.9+2

一、城市污水处理必要性分析

1.1 做好污水处理工作，美化社会环境。在当前，很多行业工厂由于生产需要，每天都排放大量污水。这些污水没有经过处理，或者只经过简单处理，就被排放到河流中去，污染了河道系统，大量鱼虾生存环境恶化，而自然生态环境是十分脆弱的，一旦被打破，就很难再还原。另外一方面，规模日渐庞大的现代城市每天的生活排放污水也相当可观，这些生活污水和工业污水一样，也破坏着社会环境。做好污水的处理工作，能够很大程度上降低污染程度，美化社会环境。

1.2做好污水处理工作，缓解用水压力。水资源是宝贵的，可再生的(水循环过程是具有其固定自然规律的，打破这一规律，水资源也会一去不复返)。现代大工业生产每天消耗大量淡水资源，污水不经过处理直接排放也会间接导致淡水资源的稀缺。做好污水处理工作能够从两个方面环节用水压力：污水经过处理可以循环使用；污水经过处理，大自然中的淡水不被污染，水资源就能够得以保证。

1.3做好污水处理工作，保护自然环境。由于污水的不断污染，自然界中很多动植物不断消失和灭亡，生态环境被很严重的破坏。做好污水的处理工作，能够保证现存的很多对水循环系统以来程度较高物种的生存，进而达到保护生态系统、保护自然环境的目的。

二、常见污水处理方法分析2.1物理处理方法。（1）格栅法：可分为人工清理的格栅（适用于中小型城市生活污水厂或所需截留的污染物较少时）和机械格栅（适用于大型城市生活污水厂或所需截留的污染物较多时）。（2）筛网法：筛网的去除效果，可相当于初次沉淀池的作用。（3）过滤：是以具有孔隙的粒状滤料层，如石英砂等，截留水中的杂质从而使水获得澄清的工艺过程。（4）离心分离法：它的作用是基于存在于水中的悬浮物和水的密度不同而产生的。主要设备有：离心机、水力旋流器及旋流池等。（5）沉淀池法：用于废水进入生物处理设备前的初次沉淀、生理处理后的二次沉淀及污泥处理阶段的污泥浓缩池。（6）浮上法：适用于颗粒直径很小，很难用沉淀法加以去除时，主要有电解浮上法、分散空气浮上法和溶解空气浮上法。

2.2生物处理方法。污水生物学处理具体来说是通过微生物所产生的酶，氧化分解有机物，从而使水得到净化。其中起主要作用的是细菌，污水中可溶性的有机物直接被菌体吸收；固体和胶体等不溶性有机物先附着在菌体外，由菌细胞分泌的胞外酶分解成可溶性物质，再被菌体吸收，通过微生物体内的氧化、还原、分解、合成等生化作用，把一部分有机物转化成微生物自身组成物质，另一部分有机物被氧化分解为CO2、H2O等简单的无机物，从而使污染物质得到降解。主要方法有：氧化塘法、活性污泥法、生物滤池法、厌氧处理法。

2.3水的化学处理方法。中和法；化学混凝法；化学沉淀法；氧化还原法；吸附法。

2.4城市污水处理的新模式。（1）生物膜技术：通过选育和培养高效的微生物菌种，制成制剂，高密度直接投放到待处理污水，形成生物膜，对污水进行降解和净化。（2）粉末活性炭吸附技术：粉末活性炭在污水处理中的使用已有70年左右的历史。自从美国首次使用粉末活性炭去除氯酚产生的嗅味以后，活性炭成为给水处理中去除色、嗅、味和有机物的有效方法之一。国外对粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明：粉末活性炭对三氯苯酚、二氯苯酚、农药中所含有机物，三卤甲烷及前体物以及消毒副产物三氯醋酸、二氯醋酸和二卤乙腈等等均有很好的吸附效果，对色、嗅、味的去除效果已得到公认。可用于提高污水处理厂出水水质。（3）曝气生物滤池法：该工艺是一种淹没式上向流生物滤池，其滤料为比重小于1 的球形颗粒并漂浮在水中。通过硝化和反硝化作用净化水质，其处理能力大大高于活性污泥法，并能达到很高的排放水质标准。

目前，在城市污水处理中，活性污泥法是被最广泛使用的方法之一，但其所产生的腥臭污泥问题仍然令人头痛。可尝试用污泥进行垃圾场填埋、作有机肥料等。

三、城市污水处理环境效益分析

3.1 污水处理工艺流程分析。工艺流程是环境效益分析重点论证的内容之一，环境效益分析需认真对污水处理的工艺流程进行分析和论述，并保证在满足进水水质要求的情况下，确保污水处理出水水质应严格遵守《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)和其修改单的要求，根据不同工艺对污水的处理程度和受纳水体的功能，确定常规污染物的排放标准，对城镇居民小区、郊区村镇、居民点、工业企业内的居住区的生活污水处理设施污染物排放也按国家标准执行。污水处理工艺及设施的选择，还应该从经济性能、技术性论、环境性论、社会性论等多方面加以综合比选，对不同的水处理方案从技术和经济角度进行分析和论证，并推荐排水达标的方案，各城市根据各自的特点，选择合适的处理工艺流程。

3.2 尾水对受纳河流的环境影响分析。污水处理项目自身产生的污水量很少，但是尾水排放量很大，如果将尾水量看作建设项目的排水量，按照导则要求确定评价等级显然不妥当，应根据实际情况区别对待。对受纳水体的环境影响还应该考虑超负荷污水溢流和事故排水对受纳水体的影响，必要时需要通过相应的预测模式进行计算，并分析影响程度。污水排放口附近有设置河流保护目标时，则要对排污口的位置选择及排放方式进行充分的方案比选论证，并推荐合理的排放口设置方案。如果城市污水处理的出水回用于农业灌溉，则应对污灌农田产生的影响进行分析，说明原来污灌农田改用处理出水灌溉后，对农田土地环境的改善作用及对农作物生长产生的影响。

3.3 恶臭对周边环境的影响分析。恶臭是污水处理期间的一个非常重要的环境问题，由于臭气对周围环境的影响而引发的诉讼时有发生。在污水处理过程中，产生的恶臭物质主要由碳、氮和硫元素组成。其恶臭成分一般分为5类：含氮化合物(三甲胺、氨、吲哚等)；含硫化合物(甲硫醇、硫化氢、甲基硫醚等)；卤素及衍生物(卤化烃等)；烃类(脂肪烃、芳香烃；含碳、氢或碳、氧、氢组成的化合物(低级醇、醛、脂肪酸)等。污水在污水厂的各个处理单元都会产生臭味，如泵房、沉砂池、曝气池、污泥浓缩池、脱水机房等工序，但进水部分(格栅间)和污泥处理部分(浓缩池和脱水机房)的恶臭尤为严重。产生恶臭的原因是由于在城市污水管网系统中，污水在下水管道中停留时间长，下水管道没有足够的溶解氧，污水中发生厌氧反应，产生硫化氢、氨气、甲烷等恶臭气体。污水处理产生的恶臭物质对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，有的芳香族化合物甚至使人体产生畸变、癌变。恶臭防护的途径一般包括3个方面：(1)在设计中减少恶臭物质的排放；在污水处理单元，一般可通过合理设计尽量减少污水流动过程以及在上游投放化学品来减少恶臭气体释放量；而污泥处理单元，则需要根据不同的污泥处理技术，采取相应的恶臭排放措施。(2)配备恶臭气体收集处理装置；如果没有足够空地来隔离恶臭影响，就需要通过选择合理的处理技术或是改变厂址周围用地性质来解决。合理的处理技术包括通过改进设计减少恶臭物质的排放，以及配备恶臭气体收集处理装置。(3)设置一定宽度的卫生防护带。恶臭防护通常采用设置卫生防护带的方式，以减缓恶臭对周边环境产生的影响。

篇8

煤化工废水主要来源于煤炼焦、煤气净化和化工产品回收利用等生产过程。这种废水中的水质以酚和氨为主，其中还含有300多种污染物质，主要有焦油、苯酚、甲酸化合物、氨、氰化物、COD、硫化物等，其中氨氮200-500mg/L，是一种具有难降解有机物的工业废水，十分典型。而CODcr的含量甚至高达5000mg/L。废水中易降解有机物主要是萘、呋喃、咪唑类等酚类和苯类，而难降解有机物则主要是喹啉、异喹啉、联苯等。煤化工废水的色度和浊度较高的原因是废水中含有各种生色集团和助色集团物质来使其色度和浊度高。

二、煤化工废水处理方法

煤化工废水处理工艺路线基本遵行：物化预处理+A/O生化处理+物化深度处理。

1.预处理

废水预处理大多是用隔油、沉淀、气浮等物化法，其中隔油法分为重力分离型、旋流分离型和聚结过滤型，而重力分离型又分为平流式（API）、斜管式（CPI）、平流斜管式（API-CPI）、平行波纹板式（CPS）、斜交错波纹管式（OWS）隔油池和重力沉降分离隔油罐等；气浮法则包括溶气气浮、扩散气浮和电解气浮等。若工业废水中含较高浓度的酚和氨，则需要对酚和氨进行回收预处理。对于酚的预处理方法一般有蒸汽脱酚法、吸附脱酚法、溶剂萃取法、液膜技术法、氧化法和离子交换法等，工业上常用溶剂萃取法做酚的预处理，溶剂为异丙基醚；对于氨来说，一般采用蒸汽汽提-蒸氨法。

2.生化处理

煤化工废水经过预处理后，再进行生化处理，一般采用厌氧/好氧法、厌氧/缺氧/好氧法、、生物接触氧化、载体生物流化床、序批式活性污泥、上流式厌氧污泥床和在活性污泥曝气池中投加活性炭等进行处理。一般来说，当用好氧法处理过后，需要针对废水的特性再进行再处理。

（1）厌氧/好氧法：厌氧/好氧是利用微生物的硝化和反硝化的作用进行脱氮、脱碳的原理的普通活性污泥法改进的方法。污水经过预处理后，在进行厌氧/好氧法处理，COD质量浓度和氨氮的质量浓度均会下降，其中较难降解的有机物萘、喹啉和吡啶的去除率分别为67%，55%和70％，而一般的好氧处理这些有机物的去除率不到20％。采用厌氧固定膜－好氧生物法处理煤化工废水，也得到了比较满意的效果。

（2）厌氧/缺氧/好氧法：厌氧/缺氧/好氧法中的厌氧处理，是为了把废水中难以降解的有机物变为链状化合物，长链化合物变为短链化合物。这种方法用于焦化废水处理，当焦化废水经过处理后，废水中的COD质量浓度、挥发酚的质量浓度和氨氮的质量浓度均会大幅度的降低，比如说：COD质量浓度会由3257mg/L降至143.5mg/L。

（3）载体生物流化床：载体生物流化床主要是运用生物膜法和活性污泥法基本原理由鼓风曝气系统和填料及筛网系统组成。利用载体生物流化床，不仅能够在生化处理前端高负荷脱除COD，生化处理后端高负荷脱除氨氮，而且还能代替BAF进行深度处理。载体生物流化床投资成本少，仅是活性污泥曝气池投资成本的70%，并且所占的面积也相对较小，仅仅占活性污泥曝气池的一半。其密度低，填料易丢失，需要专业人员进行专业性的技术操作。

（4）序批式活性污泥：序批式活性污泥是根据好氧、厌氧微生物自身的代谢机能，在进行好氧和厌氧交替反应过程中降解污水中的有机物和氨氮等污染成分的原理对传统活性污泥法进行改良后的产物。应用序批式活性污泥处理后的污水能够达到《合成氨工业水污染物排放标准》中一级排放的标准。

（5）上流式厌氧污泥床：上流式厌氧污泥床能够使大部分的有机物转化成甲烷和二氧化碳，并且能够利用反应器上部的分离器分离气体、液体、固体。生化法能够较好地去除废水中的苯酚类和苯类物质，但是对于一些难降解的有机物比如说喹啉类、吲哚类、咔唑类等效果较差。所以，近年来对煤化工污水防治技术研究方兴未艾,出现了生物膜反应器、湿式氧化、等离子体处理、光催化和电化学氧化等先进技术,这些技术已在某些煤化工企业得到实施或取得试验成果,由于应用成本普遍较高,所以还未大规模推广应用。

3.深度处理

经过生化处理的煤化工废水，出水的CODcr、氨氮等质量浓度大幅度下降；但是，因为存在难降解有机物，生化处理后的COD、色度等仍然没有达到可以排放的标准，因此，需要继续进行深度处理。深度处理方法主要有：超滤、反渗透、混凝沉淀、絮凝沉淀、活性碳吸附和化学氧化、MBR等。有研究发现，强化生物脱碳脱氮以臭氧生物活性碳技术作为深度处理单元和回收工艺来处理煤化工废水后，废水中的高COD、高氨氮质量浓度大幅度下降，具有很好的处理效果，其水质可以达到《城市污水再生利用工业用水水质》的标准。（1）臭氧生物活性碳技术通过对臭氧生物活性碳技术在深度处理过程中的强化生物脱碳脱氧及回用工艺处理煤化工废水时，发现了此工艺技术对于COD、高氨氮中所含油不容易降解煤化工废水的处理时，有着非常良好的废水处理效果，处理出来的水质符合《城市污水再生利用工业用水水质（》GB/T19923-2005）标准。

4.膜浓缩废水的蒸发处理技术

煤化工废水进行浓盐水处理时所用的浓盐水主要是来源于双膜处理后的反渗透浓水，含有盐质量浓度为3000-25000mg/L。一般采用膜浓缩和热蒸发技术来进行浓盐水的再浓缩。把含盐量较高的盐度提升到50000到80000mg/L之后，就进行蒸发处理，通常使用的是机械蒸汽压缩再循环技术，处理废水的过程中，所需要的热能，是由蒸汽冷凝以及冷凝水冷却时所产生的热能。处理过程中不会流失潜热。处理过程中只需要消耗一些废水（蒸发器内的）以及所产生的蒸汽和循环的冷凝水还有电能等。蒸发器将盐含量提升到了20%之上。所排出来的盐卤水被输送到蒸发塘通过自然地蒸发，结晶干燥后成固体，运到堆填区埋放。膜浓缩技术经常用于浓盐水处理的前段，可以将废水中的盐质量浓度提高到50000-80000mg/L，膜浓缩技术处理成本较低、规模大、技术成熟，能够减小浓盐水处理后续蒸发器的规模，这样能够降低成本并节约资源。伴随着环境保护的呼声高涨，在未来的煤化工业的发展中也将是低成本投入、高产量回报，降低污染，进行可循环的发展。使污染物可以减少量化、得到循环利用，提升资源的可使用率，将经济实现可持续化发展。

三、结语

篇9

关键词：二氧化锡；对硝基苯酚；催化氧化；降解

引言

对硝基苯酚是工业生产中广泛使用的一种有机物质，但是因其硝基和羟基与苯环的共轭作用，该物质属于难降解有机物之一，不易被好氧生物所降解，同时生物降解产生的亚硝基和羟胺也是致癌物，因此含有对硝基苯酚的废水处理一直是一个难点[1-4]。电催化氧化法用于处理难降解有机物具有很好的效果，文章采用改进的热氧化工艺制备了不同掺锑量二氧化锡电极，对对硝基苯酚在电极上的电催化降解TOC和电流效率进行了研究。

1 实验

1.1 电极制备

将SnCl4・5H2O的乙醇溶液和和SbCl3乙醇溶液按不同掺锑原子比进行混合得到不同掺锑量的溶液；将用10%草酸煮后蒸馏水冲洗干净的钛片浸泡于溶液中取出后于酒精灯上烘干，第一次重复浸泡和烘干十次，放入450℃恒温马弗炉中热分解10min，再冷却至室温；其余的浸泡和烘干采取递减的次数进行，使涂层最终的质量保证在5mg/cm2，最后放入马弗炉中于500℃下恒温焙烧1h，则得到不同掺锑二氧化锡涂层电极。将制备好的电极片用导电银胶与一根铜导线连接，留下工作面积后再把多余的电极面用硅橡胶或AB胶密封。

1.2 不同掺锑二氧化锡电极对对硝基苯酚溶液的电催化氧化降解实验

不同掺锑二氧化锡电极对对硝基苯酚溶液的电催化氧化降解实验在CHI660B电化学工作站上进行，采用恒电流方式。所得不同时间电解的溶液在TOC测试仪上进行测试。

2 结果与讨论

2.1 不同掺锑量二氧化锡电极对对硝基苯酚溶液降解的TOC测试结果

电催化氧化降解实验是在室温下对硝基苯酚溶液浓度为100mg/L，电解液的体积为200ml，支持电解质Na2SO4的浓度为0.1M，电流密度20mA/cm2，阳极电极面积均为7cm2，阴极均为14cm2钛板，阴阳极间距为1.5cm搅拌条件下进行的。由图1可见，随着降解时间的延长，所有电极降解后溶液的TOC去除率都呈现出逐渐升高的趋势，这说明不同掺锑量电极对对硝基苯酚皆表示出良好的电催化氧化活性，其中掺锑量最低2.357%和最高12.000%的电极开始时TOC的去除率较低，而6.450%的电极TOC去除率明显高于其它电极的TOC去除率。由图中曲线变化趋势来看，掺锑量为6.450%和4.517%的电极降解3h后，溶液中的TOC去除率已经达到50%，其它电极随着电解时间的延长溶液的TOC去除率也增加但增加的速度变缓。

2.2 不同掺锑量二氧化锡电极电催化氧化对硝基苯酚电流效率的比较分析

电催化氧化方法工业化的关键在于降低操作费用，而操作费用与降解有机污染物所需能量有关，这就要求提高电流效率。为了进一步比较不同掺锑量二氧化锡电极对对硝基苯酚的电催化氧化降解能力和效果，以TOC去除为指标表征对硝基苯酚矿化过程中电极的电流效率，计算公式见（1），式中η为有机物矿化的电流效率，Qt1和Qt2为不同电解时间所通过的电量，TOCt1和TOCt2为相应时间溶液中的总有机碳。

（1）

图2为不同掺锑量二氧化锡电极的电流效率对比图。图中横坐标为通电量，纵坐标为在每个时段单位通电量对TOC的平均去除率。从图中可看出在通电量为2000C之前（降解时间约4h），掺锑量为4.517%和6.450%的电极上对硝基苯酚的矿化效率较高，而两电极中掺锑量为6.450%电极的电流效率更高；其次是掺锑量为5.580%和10.500%的电极，而掺锑量为12.000%的电极上对硝基苯酚的矿化效率最差，这结论与TOC去除率结论一致。随着通电量的增加到4000C-5000C，即降解时间约为8-10h时，所有电极的矿化效率均下降，其中电流效率最低的恰好是掺锑量为4.517%、6.450%和10.500%的电极，与TOC去除率曲线比较可知，TOC去除率较高的电极越到降解后期有机物的矿化效率就越低，这是因为随着反应的进行，溶液中有机物的浓度已经下降，因而可降解的有机物已经很少，按上述公式计算所以电流效率是下降的。从图中还可以看出，掺锑量为7.300%的电极在通电量为1000C时，出现了一个低谷，分析其原因可能是此阶段有难降解中间产物的积累，随后在通电量为1500C左右出现了峰值，说明此阶段出现了较易降解的中间产物，因而电流效率较高。

3 结论

不同掺锑量二氧化锡电极对对硝基苯酚溶液TOC去除率结果表明，所制备的不同掺锑量的Sb-SnO2/Ti电极的电催化活性有区别，随着掺锑量的增加，电极的电催化活性呈先增加后减小的趋势，其中掺锑量为2.357%和12.00%的电极的催化活性最差，而电催化活性最好的电极掺锑量在4.517%和6.450%之间，而且这两电极对对硝基苯酚的矿化效率在低通电量时也是最好的。

参考文献

[1]Gilory， D.Stevens. R.The electrode position of lead dioxide on titanium[J]. J. Appl. Electrochem，1980，10：511-525.

[2]A. Dubey， V Rives， S. Kannan. Catalytic hydroxylation of phenol over ternary hydrotalcites containing Cu， Ni and Al[J]. J. Molecular Catalysis A： Chemical. 2002，181（1-2）：151-160.

篇10

关键词：对乙酰胺基酚；对硝基酚；合成

中图分类号：R914.5

文献标识码：A

文章编号：1672-979X(2010)09-0354-03

对乙酰氨基酚(4－羟基乙酰苯胺)为白色结晶或结晶粉末，无臭，味微苦，熔点168～172℃。对乙酰氢基酚是常用的解热镇痛药，解热镇痛效果与非那西丁相仿，其解热作用较阿司匹林持久且刺激性小，很少有过敏反应。由于许多国家限制或禁止使用非那西丁，对乙酰氨基酚的应用量增加。对乙酰氨基酚还可作为有机合成中间体用于合成贝诺酯等药物，也可用作过氧化氢稳定剂。目前，对乙酰氨基酚已成为国际医药市场上头号解热镇痛药，也是我国原料药中产量最大的品种之一。

目前国内以对硝基氯苯水解得到对硝基酚，经铁屑还原制得对氨基酚，用醋酐酰化获得对乙酰氨基酚。虽然技术成熟，工艺简单，但产品收率低，质量较差，毒性大，成本高。生产过程中产生大量含酚含胺的铁泥和污水，严重污染环境。文献报道的对乙酰氨基酚合成路线很多，现从工业化角度对其合成方法作一综述。

1以硝基苯为原料

严新焕等在有浓硫酸和十六烷基三甲基氯化铵的条件下，以Pd／C为催化剂，将硝基苯催化氢化为对氨基酚。对氨基酚不经分离，直接乙酰化合成对乙酰氨基酚，收率64.3％。流程见图1。

优点：流程短，原料易得，三废相对较少，从起始原料硝基苯到终产物可采用“一锅煮”法，收率尚可；缺点：原料硝基苯为易燃易爆液体，毒性大。浓硫酸随原料进入反应系统后与钯反应，使Pd／C催化剂失活，工艺不稳定，且提取时用的苯胺溶液易燃，有腐蚀性，属高毒化学品，可污染水体。

2以对硝基酚为原料

Mortis在醋酐和醋酸的混合液中，用0.05％～0.5％Pd／C为催化剂，将对硝基酚催化加氢制成对氨基酚，直接将对氨基酚乙酰化合成对乙酰氨基酚，总收率达75％～100％。

Wiezer等将反应改在带折流挡板的釜式搅拌反应器中连续进行，传热优于固定床反应器，产物可以连续移出，可使生产规模更大。

张维刚等用Pd／C为催化剂，采用固定床“一步法”连续合成对乙酰氨基酚，对硝基酚转化率为100％，对乙酰氨基酚选择性达95％以上。

方岩雄等以对硝基酚为原料，Pd／C催化加氢酰化一步合成对乙酰氨基酚，最佳溶剂为醋酸，用量为对硝基酚的2～5倍，对乙酰氨基酚收率可达95％。将催化剂改为Pd―La／c后，对乙酰氨基酚收率达到97％。流程见图2。

优点：可采用“一锅煮”法，不需分离纯化对氨基酚，避免了中间体对氨基酚的氧化，简化了工艺路线，降低了生产过程中的杂质含量，提高了产品纯度，产品质量和外观都有很大提高。反应可在固定床反应器或反应釜中进行，产物可以连续移出，适于大规模工业化生产。是目前国内外大力提倡的合成方法；缺点：酰化加热140℃，温度略高。

3以对氨基酚为原料

邵艳东等以对氨基苯酚和乙酸酐为原料，以锌粉为抗氧化剂，以活性炭为脱色剂，以稀乙酸为反应介质，采用微波辐射技术合成对乙酰氨基酚，产率可达81.2％。流程见图3。

微波辐射是新兴的绿色合成技术，微波能量能穿过容器直接进入反应物内部并只对反应物和溶剂加热，且加热均匀，防止反应物和产物因过热而分解。反应时间短，收率较高，操作简单，能耗小，污染少。

4以对羟基苯乙酮为原料

Davenpon等先将对羟基苯乙酮肟化，再经Beckmarm重排制得对乙酰氨基酚。刘宁等用此法将对羟基苯乙酮肟化后得对羟基苯乙酮肟，收率93.5％，然后用HB分子筛作为催化剂，以丙酮为溶剂，重排得对乙酰氨基酚，产率81.2％。Ghiaci等以丙酮为重排反应溶剂，用A1-MCM-41分子筛作为重排反应催化剂，催化剂中磷酸含量30％时产率达最高值。流程见图4。

优点：副产物少，产品后处理简单，污染小，收率较高(以对羟基苯乙酮计93.5％×81.2％=75.9％)。产品纯度高；缺点：起始原料对羟基苯乙酮来源较少，价格较高。肟化使用的盐酸羟胺毒性大，有刺激性。若使用强无机质子酸作为催化剂，腐蚀设备较重且分离困难。若使用HB分子筛作催化剂，则制备催化剂的时间太长。

5以苯酚为原料

吕布等以苯酚为原料，经乙酰化、Fries重排、肟化、Beckmann重排合成对乙酰氨基酚，收率分别为82％，68.6％，92.5％，50.5％。流程见图5。

优点：原料易得，价格低廉，污染较小；缺点：反应步骤多，原料、试剂品种多，致后处理繁琐，总收率太低(以苯酚计82％×68.6％×92.5％×50.5％=26.3％)。