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膜萃取技术及其应用  

膜萃取是一种以超临界流体代替常规有机溶剂对目标组分进行萃取和分离的新型技术，其原理是利用流体（溶剂）在临界点附近区域（超临界区）内与待分离混合物中的溶质具有异常相平衡行为和传递性能，且对溶质的溶解能力随压力和温度的改变而在相当宽的范围内变动来实现分离的。 超临界流体具有一系列重要的性质： 

1）超临界流体相当粘稠，其密度接近于液体，具有较大的溶解能力； 

2）超临界流体的扩散系数比液体大23个数量级，其粘度类似于气体，远小于液体。这对于分离过程的传质有利，缩短了相平衡所需时间，大大提高了分离效率，是高效传质的理想介质； 

3）具有不同寻常的、巨大的压缩性，使得压力的微小变化将会引起流体密度和介电常数的很大变化。 

由于二氧化碳具有无毒、不易燃易爆、廉价、临界压力低、易于安全地从混合物中分离出来，所以是常用的超临界流体。相对于传统提取分离方法（煎煮、醇沉、蒸发浓缩等）具有以下优点：萃取效率高、传递速度快、选择性高、提取物较干净、省时、减少有机溶剂及环境污染、适合于挥发油等脂溶性成分的提取分离。

膜萃取技术特点 

1）由于在临界点附近，流体温度或压力的微小变化会引起溶解能力的*变化，使革取后溶剂与溶质容易分离。 

2）由于超临界流体具有与液体接近的溶解能力，同时它又保持了气体所具有的传递性，有利于高效分离的实现。 

3）利用超临界流体可在较低温度下溶解或选择性地提取出相应难挥发的物 质，更好地保护热敏性物质。 

4）萃取效率高，萃取时间短。可以省却清除溶剂的程序，彻底解决了工艺繁杂、纯度不够、且易残留有害物质等问题。 

5）萃取剂只需再经压缩便可循环使用，可大大降低成本。 

6）超临界流体萃取能耗低，集萃取、蒸馏、分离于一体，工艺简单，操作方便。 7）超临界流体萃取能与多种分析技术，包括气相色谱、高效液相色谱、质谱等联用，省去了传统方法中蒸馏、浓缩溶剂的步骤。避免样品的损失、降解或污染，因而可以实现自动化。
结构特点及工作原理 
1、构组成：
①槽体 ②微气泡发生器  ③容器装置  ④配药装置⑤排泥槽  ⑥出水管 
2、结构特点：由于槽体制造上的特点，它是以高效率的溶气机理，经分置的微气泡发生器，将原水、溶气水及药品（一切线旋流进入）得以快速结合、释放、絮凝、升浮、微气泡均匀、密度大，至槽体中上部时，升浮速度趋于稳定零速度，形成立体微循环状态，保证了微气泡与废水中的絮凝体充分接触、结合。不论在结合过程中或已经结合的絮凝物，都不会受外力而被破坏其结合，絮凝物浮层稳定。
3、工作原理：
配药装置：药品经流量计、溶解、过滤、胶板泵送（按一定的工艺配比）至气浮槽内微气泡发生器，同时原水及经溶气水（为减少处理负荷，溶气水可用原水）分别进入气泡发生器，经溶水器装置的相对稳定的压力作用，高密度的溶气水与药水、原水能快速释放压、升浮，保证了微气泡与废水中絮凝体充分接触结合，微气泡带动悬浮物上浮之中上部时形成了稳定的浮层，立体微循环也趋于稳定，悬浮物在结合过程中不易受外力破坏其结合，清水在立体微循环作用下，在槽体中下部澄清区周围储存，经清水排出口排走。当絮凝物在槽体上平面形成稳定的浮层，且逐渐升高到一定水平面时，自然从带倾斜的排泥槽排走，无需增加动力设备，当需定时排污时，关闭各出水（清水阀）阀，液位即可上升，浮层全部排除。另外底部没有排污阀，沉淀底部的污物可定期排污。
设备气浮原理
⑴向水中通入空气，产生微细的气泡，使水中的细小悬浮物黏附在空气泡上，随气泡一起上浮到水面，形成浮渣，达到去除水中悬浮物，改善水质的目的。
⑵气浮的影响因素及提高气浮效果的措施，气泡直径越小，数量越多，气浮的效果越好；水中的无机盐类会加速气泡的破裂和合并，降低气浮效果；投加混凝剂会促进悬浮物凝聚，使其黏附在气泡而上浮；可加入浮选剂使亲水性颗粒表面转化为疏水性物质而黏附在气泡上，随气泡上浮。
2.气浮法的分类和适用范围 
⑴分类： 
①电解气浮法：运行时借助电极解作用，在两个电极区不断产生氢、氧和氯化气等微气泡，废水中的悬浮颗粒黏附于气泡上上浮到水面而被去除。工艺简单，设备小，但电耗大。
②散气气浮法：是空气通过微细孔扩散装置或微孔管或叶轮后，以微小气泡的形式分布在污水中进行气浮处理的过程。
优点：简单易行。缺点：气泡较大，气浮效果不好。
③溶气气浮法：包括加压溶气气浮和溶气真空气浮，加压溶气气浮是空气在加压条件下溶于水中，而在常压下析出。（国内外较常用）溶气真空气浮是空气在常压或加压条件下溶于水中，在负压条件下析出。 
⑵（气浮法）适用范围：
①分离悬浮油和乳化油 
②可代替活性污泥法的二沉池对曝气池出流混合液进行固液分离
③可分离工业废水中的有用物质（如纸浆） 
④可分离以分子或离子状态存在的物质（如金属离子、表面活性物质等） 
3.加压溶气气浮法
⑴系统组成：包括溶气系统、空气释放装置、气浮池
⑵工艺流程分类：
①全溶气流程  ②部分溶气流程  ③回流加压溶气流程
⑶溶气方式：
水泵吸水管吸气溶气方式、水泵压水管射流溶气方式和水泵-空气压缩机组合溶气方式
⑷加压溶气气浮的优点：
①加压情况下，水中空气溶解度大，能提供足够的溶气量，以满足不同的气浮要求； 
②突然减压释放产生的气泡直径小（20～100 ），粒径均匀，微气泡上浮稳定，对液体的扰动小，特别适用于松散絮体和细小颗粒的固液分离； 
③流程简单，维护管理方便。
⑸气浮池形式：
①平流式气浮池：被处理的废水由池一端的下部进入接触区，微气泡与废水进行均匀混合，使其中的悬浮颗粒黏附于气泡上，废水经隔板进入气浮分离区进行分离后，水中污染物随气泡一起上浮到水面上，经刮渣设备刮除。
②竖流式气浮池：优点：接触区在池中央，水流向四周分散，水力条件比平流式好， 缺点：构造较复杂。
⑹设计参数：有效水深、表面负荷、接触区上端和下端的水流上升速度、分离区向下的流速、气固比、气浮过程中空气的实际用量、回流比、减压释放出的微气泡直径等。  
生物氧化预处理原水设备的挂膜

    一般采用自然挂膜即可，生物膜生物种类和数量与污水处理相比不很丰富，但菌胶团、原生动物、游离细菌等各类微生物都有生长，生态情况是好的。生物膜呈棕黑色、灰黄色。菌胶团由荚膜球菌等组成。原生动物有微型纤毛虫，有时也见钟虫，轮虫、枝虫等；后生动物有线虫等。有藻类共生，进水端生物膜较出水端发育得好，各型处理设备生物膜发育情况大同小异。判别生物膜成熟与否，可测定NH3-N或OC的去除率，当它们的去除率分别为75%或15%时，即认为挂膜成功。由表2可见挂膜所需时间与水温有较好的正相关，水温为20℃时，需18天左右；水温下降10℃，所需时间至少增加1倍。

净水效率

    所有生物氧化设备的净水功能是氧化NH3-N，去除率zui高达到90%，因为NH3-N是可生化的。OC去除效率zui高不过30%～40%，说明只有可生化的部分能被去除。测得淮河水中可生化有机碳BDOC只占总有机碳TOC的35.4%。CODcr去除率也决定于BDOC5天生化需氧量BOD5，去除铰OC高些。生物氧化能去除部分水中三卤甲烷的前体--紫外吸收物质，降低Euv17.4%～40.2%。塔式生物滤池试验证明，去除原水中CHCI3和CCI4分别达到70%～100%和91.9%～100%，当原水中酚浓度为0.0033～0.0075mg/L时，可降至0.002mg/L。

    生物氧化池都能降低水的浊度和色度，生物氧化处理后水中胶体的电动电位有较大幅度降低（指负数的绝对值降低），这是有机物降解、生物繁殖分泌物的絮凝作用及pH变化造成的。因之经生物预处理后，后续处理可节约混凝剂30%～40%。

生物氧化处理后的pH值有一些变化，挥发性有机物，挥发酚及石油类产品亦有降低，有良好的的净化效果。