水的物理处理-广州大学

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抗生素生产废水的处理技术研究

艺处理不同种类的抗生素制药废水。并提出展望。
关键词：抗生素；制药废水；物理处理；化学处理；生物处理中图分类号：Ｘ７０３．１文献标志码：Ａ
ＮｅｗＰｒｏｇｒｅｓｓｉｎＴｒｅａｔｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓｏｆＡｎｔｉｂｉｏｔｉｃＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＷａｓｔｅｗａｔｅｒ
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ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ，ａｉｒｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎａｎｄｍｅｍｂｒａｎｅｉｆｌｔｅｒ．Ｃｈｅｍｉｃｌａｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃｏｎｓｉｓｔｓｏｆｏｘｙｃｈｌｅｏｉｒｄｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｆｅｒ－ｒａｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ，ｉｒｏｎ—ｃａｒｂｏｎｍｉｃｒｏ—ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ，ａｄｖａｎｃｅｄｏｘｉｄａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄＳＯｏｎ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｃｏｎ－ｔａｉｎｓａｅｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ａｎａｅｒｏｂｉｃｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｉｑｕｅｅｔｃ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈａｔｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｌｌａｋｉｎｄｓｏｆｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｓｈｏｕｌｄｂｅａｄｏｐｔｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｃｔｕｌａｔｅｃｈｎｉｃｌａａｎｄｉｆｎａｎｃｉｌａｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．

水的物理化学处理原理

水的物理化学处理原理
水的物理化学处理原理是指通过物理和化学方法来去除水中的杂质、改善水的质量。

常见的水的物理化学处理方法包括：
1. 混凝：混凝是指将水中悬浮的颗粒物聚集在一起形成较大的颗粒，以便于后续的沉淀或过滤。

混凝通常使用化学混凝剂，如铁盐、铝盐或聚合氯化铝等，使颗粒物之间产生静电吸引力，从而使其凝聚成团。

2. 凝聚：凝聚是指利用颗粒物之间的物理作用力使其聚集成较大的聚团，以便于后续的沉淀或过滤。

常见的凝聚方法有板框过滤、离心沉淀和静态沉淀等。

3. 溶解气体的除气：通过加热、增加气体接触面积或降低水压等方式，利用溶解度的差异，将水中的气体除去。

4. 活性炭吸附：活性炭是一种对有机物有较强吸附能力的吸附剂。

将水通过活性炭层，可以将水中的有机物、异味物质等吸附在活性炭表面，从而提高水的纯净度。

5. 水中的杂质通过化学反应转化或沉淀，如pH调节、氧化还原反应、络合反应等。

6. 过滤：通过过滤杂质颗粒物的方法来净化水质，常见的过滤材料有石英砂、
陶瓷、活性炭、滤纸等。

这些处理原理可以根据水质的不同进行组合应用，以提高水的质量。

水的物理、化学及物理化学处理方法

水的物理、化学及物理化学处理方法简介（一）物理处理方法利用固体颗粒和悬浮物的物理性质将其从水中分离去除的方法称为物理处理方法。

物理处理法的最大优点是简单易行，效果良好，费用较低。

物理处理法的主要处理对象是水中的漂浮物、悬浮物以及颗粒物质。

常用的物理处理法有格栅与筛网、沉淀、气浮等。

（1）格栅与筛网格栅是用于去除水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。

格栅通常有一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。

筛网用以截阻、去除水中的更细小的悬浮物。

筛网一般用薄铁皮钻孔制成，或用金属丝编制而成，孔眼直径为0.5~1.0mm。

在河水的取水工程中，格栅和筛网常设于取水口，用以拦截河水中的大块漂浮物和杂草。

在污水处理厂，格栅和筛网常设于最前部的污水泵之前，以拦截大块漂浮物以及较小物体，以保护水泵及管道不受阻塞。

（2）沉淀沉淀是使水中悬浮物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离，使水质得到澄清。

这种方法简单易行，分离效果良好，是水处理的重要工艺，在每一种水处理过程中几乎都不可缺少。

按照水中悬浮颗粒的浓度、性质及其絮凝性能的不同，沉淀现象可分为：自由沉淀、絮凝沉淀、拥挤沉淀、压缩沉淀。

水中颗粒杂质的沉淀，是在专门的沉淀池中进行的。

按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。

（3）气浮气浮法亦称浮选，它是从液体中除去低密度固体物质或液体颗粒的一种方法。

通过空气鼓入水中产生的微小气泡与水中的悬浮物黏附在一起，靠气泡的浮力一起上浮到水面而实现固液或液液分离的操作。

其处理对象是：靠自然沉降或上浮难以去除的乳化油或相对密度接近于1的微小悬浮颗粒。

浮选过程包括微小气泡的产生、微小气泡与固体或液体颗粒的粘附以及上浮分离等步骤。

实现浮选分离必须满足两个条件：一是必须向水中提供足够数量的微小气泡；二是必须使气泡粘附与分离的悬浮物而上浮达到分离。

03废水的物理处理法

• 隔油法及其设施
– 隔油主要用于对废水中浮油的处理，它是利用水中油品与水密度的差异与水分离并加以清除的过程。 – 常用的隔油池有两类——平流式隔油池与斜流式隔油池
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隔油
• 平流式隔油池：废水自进水管流入，经配水槽进入澄清区。密度小的油品上浮在水面，经池另一端的集油管收集并导出池外。密度大的固体杂质则沉到池底，然后经污泥斗排出。 • 波纹板式隔油池：经预处理(除去大的颗粒杂质)后的废水，经溢流堰和整流板进入波纹板间，油珠上浮到上板的下表面，经波纹板的小沟上浮。
0.70 0.45 - 0.55 5 - 60
30 45 45
Drain Effluent
Wash water
• 4. 离心分离
– 含固体悬浮物的废水在离心设备中做快速旋转运动时，质量大的固体颗粒由于受到离心力作用而被抛到外圈，与壁面碰撞而沉降，达到与废水分离的目的 – 离心分离设备有：水力旋流器、离心机 – 水力旋流器：废水在水泵的压力或进出水的压头差作用下以切线方向进入设备，造成快速旋转面产生的离心力 – 离心机的主要部件则是一高速旋转的转鼓。
1. 提供对废水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化； 2. 减少进入处理系统废水流量的波动（目的：使处理废水时所用化学品的加料速率稳定，适合加料设备的能力） 3. 控制废水的pH值，稳定水质 4. 防止高浓度的有毒物质进入生物化学处理系统 5. 保证系统的正常运行 6. 控制向城市排水系统污水的排放，以缓解废水负荷分布的逆化。
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5. 磁力分离
• 利用磁场力的作用，对水中悬浮的磁性粒子的引力而捕获磁性粒子 • 同时，可促进悬浮物的絮凝作用。

水的物理化学处理方法(课件)

• • •
1）物理吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生分子间力的吸附为物理吸附，没有选择性。的吸附为物理吸附，没有选择性。 • 物理吸附主要发生在低温状态下，放热较小。物理吸附主要发生在低温状态下放热较小。低温状态较小 • 可以是单分子层或多分子层吸附。可以是单分子层或多分子层吸附。 • 解吸容易。解吸容易。 • 影响物理吸附的主要因素是吸附剂表面积和细影响物理吸附的主要因素是吸附剂表面积和细孔分布。孔分布。
2）化学吸附的特点
• 吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸化学键力附称为化学吸附。附称为化学吸附。 • 有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种选择性，物质有吸附作用。物质有吸附作用。 • 吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。放热量较大 • 在低温时，吸附速度较小。低温时吸附速度较小较小。 • 吸附牢固，解吸困难。吸附牢固，解吸困难。
3）离子交换吸附的特点
• 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表静电引力面的带电点上，面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。的其他离子。 • 吸附力为静电引力 • 有一定的选择性 • 吸附热与物理吸附相近
2、影响吸附的因素
5、吸附法在处理废水的应用
应用范围：应用范围：脱色，除臭味，脱除重金属、脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物和放射性元素等。放射性元素等。作为离子交换、膜分离等方法的预处理，作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体物及余氯等，机物、胶体物及余氯等，作为二级处理后的深度处理手段，作为二级处理后的深度处理手段，保证回用水的质量。

水资源利用与保护智慧树知到课后章节答案2023年下广州大学

水资源利用与保护智慧树知到课后章节答案2023年下广州大学广州大学第一章测试1.引水工程可解决水资源的（）问题。

A:时间分布不均 B:水质差 C:空间分布不均 D:高程差答案:空间分布不均2.水资源的特性包括（）。

A:时空分布的不均匀性 B:利用的多样性 C:资源的循环性 D:储量的无限性答案:时空分布的不均匀性;利用的多样性;资源的循环性第二章测试1.全球多年平均年蒸发量（）全球多年平均年降水量。

A:小于 B:无关系 C:等于 D:大于答案:等于2.我国用水量占比最大的是（）。

A:农业用水 B:生态用水 C:工业用水 D:居民生活用水答案:农业用水3.小循环是指水在大气圈、水圈、岩石圈之间的循环过程。

（）A:错 B:对答案:错4.水源污染将造成“水质型缺水”，加剧水资源短缺的矛盾。

（）A:错 B:对答案:对5.人为水循环可引起自然水循环中水量和水质的改变。

（）A:对 B:错答案:对第三章测试1.降水量的年际变化程度常用（）表示。

A:最小降水量 B:均方差 C:最大降水量 D:极值比答案:极值比2.充满于上下两个稳定隔水层之间的含水层中的重力水是（）。

A:包气带水 B:上层滞水 C:潜水 D:承压水答案:承压水3.我国河流的补给包括（）。

A:冰川、融雪水补给 B:海水补给 C:地下水补给 D:降雨补给答案:冰川、融雪水补给;地下水补给;降雨补给4.按照孔隙类型，含水层类型可分为（）。

A:岩溶含水层 B:孔隙含水层 C:均质含水层 D:承压含水层答案:岩溶含水层;孔隙含水层5.地下水流速较快，流速常用“m/s”来表示。

（）A:错 B:对答案:错6.降水补给的河流Cv值大于地下水补给的河流Cv值。

（）A:错 B:对答案:对第四章测试1.下列属于化学性水质指标的是（）。

A:温度 B:pH C:细菌总数 D:色度答案:pH2.下列哪一项不属于我国饮用水水质指标中的微生物指标。

（）A:病毒 B:菌落总数 C:耐热大肠菌群 D:总大肠菌群答案:病毒3.下列哪一项属于农田灌溉用水水质基本控制项目。

广州大学人工湖环境监测

广州大学人工湖水质监测方案一、监测对象和目的1、监测对象广州大学人工湖2、监测目的广州大学湖水作为地表观赏性用水，其水质状况对珠江水体和学生健康有着一定的影响，通过制订对广州大学湖及进出口河流水体经常性的监测，掌握水质情况及其变化趋势，从而为该水域进行科学的水体管理。

基础资料的收集与实地调查1、基础资料的收集①水体的水文、气候、地质和地貌资料广州大学人工湖坐落在广州大学的正中央，包围着广州大学图书馆，外面是教学楼。

它是建于2004年的一个景观湖，长达300米左右，宽最大达30多米，最小也有8米，深达1.5米。

湖中河床较为平缓，流速及其缓慢，很难觉察到它正在流动，近似静止状态。

湖的中间有一个人工的小绿岛，沿着两岸的是绿葱葱的各种各样的树。

一座棕红色的带有文化气息的木桥横跨在湖上，旁边还有一个精心设计的小亭。

广州大学人工湖的气候属于亚热带季风气候，年日光照时间比广州其他地区均少，大约有480-775小时之间，夏季多为东南风和偏南风，冬季多为北风和偏北风，极高气温37.4摄氏度。

②水体沿岸城市分布、工业布局、污染源：水体沿岸半部分是教学区，污染源主要是生化楼以及工程实验北楼的废水污水排放，含有各种有机物以及氮、氨、磷等无机物。

③水体资源的利用作为珠江的一个支流，广州大学人工湖的供水来源主要是珠江水，在雨季可以为珠江分担排水，减少水灾，此外其水源还有降水和地下水。

该湖水的污染来源包括由珠江上游携带的各种污染物、在学校两岸树木的施肥农药的流失和在广州大学就读的学生的生活排污。

2、实地调查在收集基础资料的基础上，为了熟悉监测水域的环境，了解起环境信息的变化情况，使制定监测方案和后续工作有的放矢地进行，我们打算到广州大学人工湖进行实地调查。

1、流速及其缓慢，湖水的更新比较缓慢，受到污染的时候自净能力较差，容易造成水体污染。

遇到雨季的时候，水就会明显上涨，水位上升，一时间很难下来。

2、由于人工湖地势较平缓，流速较慢，但受气候以及风向影响而改变，冲刷河床力度较弱，所以两岸草地土壤较结实。

磁性分子印迹材料去除环境水体中的2,4-二硝基苯胺

磁性分子印迹材料去除环境水体中的2,4-二硝基苯胺孙慧;李韵灵;顾航;常向阳;李晓晴;陈诗丽【摘要】为去除环境水体中的2,4-二硝基苯胺(DNAN),本研究结合分子印迹技术与磁分离技术,制备对DNAN有特异性识别作用、并易于分离再生的磁性分子印迹聚合物(MMIPs)复合材料.通过扫描电子显微镜(SEM)、动态吸附试验和静态吸附试验等手段分别对磁性材料的表面形貌、选择性及吸附特性进行表征.结果表明,用二乙烯基苯(DVB)为交联剂制备的磁性分子印迹材料(DVB-MMIPs)具有较高的吸附容量.通过对DVB-MMIPs进行Scatchard分析发现,该MMIPs存在高亲和位点和低亲和位点2种结合位点,高亲和位点的最大吸附量Qmax为6.98×10-6 mol·g-1,平衡解离常数KD 为4.68×10-6 mol·L-1;低亲和位点的最大吸附量Qmax 为5.71×10-4 mol·g-1,平衡解离常数KD 为1.40×10-3 mol·L-1.该磁性MMIPs对模板分子具有选择吸附性能,能够成功和方便地去除环境水体中的DNAN污染物,回收率较高,并克服传统吸附材料选择性低、难以再生重复利用的弊端.【期刊名称】《广州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(016)003【总页数】7页(P76-82)【关键词】Fe3O4磁性微球;分子印迹聚合物;沉淀聚合;2,4-二硝基苯胺【作者】孙慧;李韵灵;顾航;常向阳;李晓晴;陈诗丽【作者单位】广州大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广州大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广州大学环境科学与工程学院,广东广州510006;广州大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广州大学环境科学与工程学院,广东广州 510006;广州大学环境科学与工程学院,广东广州 510006【正文语种】中文【中图分类】O631.3分子印迹技术是为获得在空间结构和结合位点上与目标分子完全匹配的聚合物的实验制备技术，是集高分子合成、分子设计与识别、仿生生物工程等众多学科优势发展起来的一门新型交叉学科.分子印迹聚合物(Molecular Imprinting Polymers, MIPs)是为目标分子“量身定做”的高分子材料，因此具有选择性好、物理和化学稳定性好、抗干扰能力强、使用寿命长以及应用范围广等优点[1-4].尤其是分子印迹微球具有规整的形状和良好的动力学特征，因此已广泛应用于环境科学相关的色谱分离、固相萃取(SPE)以及传感器等研究领域[5-11].制备分子印迹聚合物微球最常用的方法是沉淀聚合法，利用聚合物的刚性表面，使其在特定的溶剂中彼此分散，从而形成粒径均匀并高度交联的聚合物微球.如果将磁性材料包裹在聚合体系中，便可利用沉淀聚合方法制备出磁性分子印迹聚合物微球(Magnetic Molecularly Imprinted Polymers, MMIPs)，它同时兼备一般分子印迹聚合物和磁性材料的共同优点，既具有选择性识别作用，又具有优良的磁性.传统的MIPs在完成识别吸附过程后，需要利用离心或过滤等繁琐的步骤将吸附溶液和MIPs进行分离.而复合磁性微球在外加磁场作用下则具有快速分离的特性，被称为“动态粒子”，在完成对模板分子“主动”识别后，利用外加磁场很容易地与基质分离，操作简单，分离时间短.这种可逆可控的快速分离特性，使得磁性分子印迹聚合物微球广泛应用于生物医学领域的酶的固定、细胞分离、靶向给药、产物提纯分离，以及环境废水、工业污染物的处理等方面[12-19].2,4-二硝基苯胺(DNAN)是分散染料、中性染料、硫化染料和有机颜料的中间体，用于生产硫化深蓝3R、分散红B、分散紫2R等染料，也用于其它有机合成，如生产农药二硝散以及用作印刷油墨的调色剂和制取防腐剂.工厂排放的废水废气是主要污染源，储运过程中的翻车、泄漏、容器破裂等事故，也会造成地表水与地面水的污染.由于DNAN蒸气压较低，因此在水中和土壤中不易挥发，存在时间较长.DNAN属于 6.1 类毒性物质[20-21]，对眼睛、粘膜、呼吸道及皮肤有刺激作用，吸收进入体内导致形成高铁血红蛋白而引起紫绀，因而被列为“水中优先控制污染物”，俗称“黑名单”.合成纤维的印染工业废水中由于含大量氯化铵盐，该废水不能直接生化处理，常用方法是调节pH 值后蒸发析盐处理，但这种处理方法会产生大量固废[22].本研究结合分子印迹技术与磁分离技术，以DNAN为目标物，合成了能选择性吸附环境水体中DNAN污染物，并易于分离再生的磁性分子印迹材料，解决了传统吸附材料无选择性、难以分离及再生繁琐的问题.1.1 仪器与试剂氯化亚铁、氢氧化钠、聚乙二醇(PEG)600、偶氮二异丁腈购于天津市大茂化学试剂厂，三氯化铁、乙腈、冰醋酸、甲醇购于天津市致远化学试剂有限公司，2,4-二硝基苯胺(DNAN) 购于Aldrich(Milwaukee, WI, USA)，2,4-二硝基苯肼购于BDH(Poole, England)，二乙烯基苯、二甲基丙烯酸乙二醇酯购于阿拉丁试剂公司，氨鲁米特购于大连美仑生物技术有限公司，甲基丙烯酸购于天津大茂化学试剂厂.除特别说明外，所有试剂均为分析纯，实验用水均为去离子水.实验所用仪器：数显恒温水浴锅(HH-1，金坛市杰瑞尔电器有限公司)，紫外分光光度计(754，上海菁华科技仪器有限公司)，低速台式离心机(TDL-60C，广州市深华生物技术有限公司)，电热恒温鼓风干燥箱(DGG-9053AD，上海森信实验仪器有限公司)，电子天平(BS224S，北京赛多利斯仪器系统有限公司)，恒温振荡仪(ZHWY-100B，广州科桥实验技术设备有限公司)，数控超声波清仪(KH-300DE，昆山禾创超声仪器有限公司)，扫描电子显微镜(JSM-7001F，日本电子株式会社).1.2 Fe3O4磁流体的制备先配制0.5 mol·L-1的FeCl2溶液、0.25 mol·L-1的FeCl3溶液和1 mol·L-1的NaOH溶液.将50 mL H2O加热至60℃并恒温，然后加入10 g PEG，待其完全溶解后，加入FeCl2溶液10 mL、FeCl3溶液40 mL；待其混合均匀后，逐滴加入NaOH溶液40 mL，60℃反应4 h，得到棕黑色Fe3O4 粒子的悬浮液，静置24 h后分去绝大部分的上清液，即为Fe3O4 磁流体.1.3 磁性聚合物复合微球的制备在100 mL的圆底烧瓶中加入DNAN 1 mmol、MAA 3.95 mmol和乙腈 30 mL，于室温下在超声仪中振荡20 min后静置过夜.然后在三口烧瓶中加入10 mL 乙腈溶液， PEG 2 g，60 ℃恒温待其溶解，再加入DVB 或 EDMA 20 mmol 和 AIBN 40 mg，磁流体10 mL，转入混合液，超声震荡30 min，使磁流体充分分散，然后通N2 5 min以除去氧气.最后在60 ℃进行聚合12 h，取出冷却至室温.用冰醋酸与甲醇混合溶液(体积比为1∶9)作为洗脱液，反复洗涤聚合物至上清液中检测不到DNAN，然后使用磁铁使其与基质分离，置于烘箱中干燥备用.磁性非印迹聚合物的制备方法同上，只是在制备过程中不加模板分子.1.4 磁性分子印迹微球吸附性能的研究1.4.1 最佳吸附时间分别称取60 mg的MMIPs和MNIPs于玻璃样品瓶中，分别加入6.00 mL5×10-6 DNAN标准溶液，每振荡一段时间，用磁铁静置分离，以水为参比，1 cm石英比色皿，分别于波长340 nm处，用紫外可见分光光度计测上清液的吸光度，直到吸附饱和为止.1.4.2 Scatchard 分析配制浓度分别为1.50、3.00、6.25、10.00和12.50 μg·mL-1的DNAN溶液，用紫外可见分光光度计在340 nm处测定其吸光度，绘制出浓度-吸光度的标准曲线.分别取适量DNAN标准储备液溶液配成浓度为1.50、3.00、6.25、12.50、25.00、50.00、75.00、100.00 及120.0 μg·mL-1的DNAN标准系列的溶液，另分别称取40 mg的MMIPs于9个10 mL 的磨口锥形瓶中，分别加入上述标准系列的溶液4.00 mL，室温震荡6 h后，分别于波长340 nm处，用1 cm的比色皿测其上清液的吸光度.将吸附DNAN后的MMIPs溶液用磁铁分离，取出上清液，用去离子水稀释一定倍数后, 用分光光度法在340 nm 波长下测定平衡吸附液中DNAN的浓度.根据吸附前后溶液中DNAN的浓度的变化计算聚合物的结合量Q (即单位质量吸附剂的吸附量, μg·g-1)，其结果用于Scatchard分析.吸附量计算公式Q=(C0-C)·V/m,其中: C0 为DNAN溶液的原始浓度(μg·mL-1); C为吸附后的浓度(μg·mL-1); V为所加DNAN溶液的体积(mL); m 为吸附剂的质量(g)；Q是单位质量吸附剂的吸附量(μg·g-1).1.4.3 pH对吸附的影响称取0.005 g DNAN粉末，用乙腈定容到25 mL，即为200×10-6的DNAN标准储备液；取2.5 mL 200×10-6的标准储备液于100 mL的容量瓶中，分别用pH=2、5、7、9、12的缓冲溶液稀释至刻度线，摇匀，则为pH值分别为2、5、7、9和12的5×10-6 DNAN标准溶液.分别称取60 mg磁性分子印迹微球于5个玻璃样品瓶中，分别加入6.00 mL pH值分别为2、5、7、9和12的5×10-6的DNAN标准溶液，振荡6 h，用磁铁分离，以水为参比，1 cm石英比色皿，分别于波长340 nm处，用紫外可见分光光度计测上清液的吸光度.1.4.4 选择性实验准确称60 mg磁性分子印迹微球分别置于4个玻璃样品瓶中，分别加入8.00 mL 50×10-6的DNAN、邻氨基苯甲酸乙酯、氨苯乙哌啶酮和对羟基苯甲酸乙酯，振荡吸附6 h，用磁铁分离后得上清液，以水为参比，1 cm石英比色皿，分别于波长340 nm、240 nm、240 nm、255 nm处，用紫外可见分光光度计测量上清液的吸光度.1.5 磁性印迹聚合物在实际样品净化中的应用取广州大学自来水以及大学城中心湖水样，用印迹磁性聚合物处理.60 mg磁性分子印迹微球分别置于玻璃样品瓶中，分别加入6.00 mL水样，振荡吸附6 h，用磁铁分离后得上清液，以水为参比，1 cm石英比色皿，分别于波长340 nm及240 nm处，用紫外可见分光光度计测量上清液的吸光度.2.1 磁性分子聚合物的电镜分析采用SEM对所制得的磁性分子印迹微球(MMIPs)和磁性分子非印迹微球(MNIPs)进行外貌表征.结果见图1，聚合物都呈球形.图1(a)、1(b)分别是以EDMA作交联剂制备的磁性分子微球EDMA-MMIPs和EDMA-MNIPs，粒径分别为1.5 μm及2.5 μm左右，微球有粘连的现象；图1(c)、(d)分别是以DVB作交联剂制备的磁性分子微球DVB-MMIPs和DVB-MNIPs，经测量磁性印迹聚合物微球平均粒径大约在40 nm左右，磁性非印迹聚合物微球的平均粒径大约为56 nm左右.整个微球中未出现明显的分相，说明印迹聚合物微球有较高的Fe3O4含量.2.2 磁性聚合物微球的吸附性能本实验考察了pH值分别为2、5、7、9和12时，磁性分子印迹微球吸附效果的变化.吸附后的溶液用磁铁将磁性微粒和溶液进行分离，磁性微粒被吸附在磁铁周围，而溶液变得非常清澈，说明制备的微球具有很好的磁性.结果表明，以不同交联剂(EDMA/DVB)制备的2种磁性分子印迹微球都在pH=5的条件下出现最高吸附率，吸附效率分别为 91% 和96%；以EDMA为交联剂制备的磁性分子印迹微球在pH值分别为2、7、9和12条件下，吸附率基本相同；当pH为2～9时，以DVB为交联剂制备的磁性分子印迹微球(DVB-MMIPs)的吸附效果受pH条件的影响与EDMA-MMIPs相似，但是在碱性条件下(pH=12)吸附率降低至60.4%.推测是因为功能单体MAA的pKa约为4.6，所以在pH=5的溶液中，功能单体与模板分子之间会产生较明显的的氢键以及离子键的协同作用，因此，在pH=5左右时，分子印迹微球对模板分子的吸附能力较强，即在弱酸环境中有较好的吸附效果.本文研究了2种交联剂制得的微球对5×10-6 DNAN水溶液的动态吸附效果，由图2可见，EDMA-MMIPs与DVB-MMIPs的平衡吸附率都能达到90%以上，不过EDMA-MMIPs能较快达到吸附平衡，以EDMA作交联剂制备的磁性分子印迹微球(EDMA-MMIPs)在10 min左右就可以达到吸附平衡，而且在10～60 min时间段内，其吸附率基本无明显变化，说明以EDMA作交联剂制备的磁性微球能迅速吸附DNAN.与EDMA-MMIPs相比，以DVB作交联剂制备的DVB-MMIPs，吸附速率较慢，吸附率随着时间的增长而升高，30 min可达到吸附平衡，最终吸附容量为95%左右.分析其原因，EDMA-MMIPs的疏水性适当，可以很好地分散在水中，因此吸附速度较快，能够在10 min内达到吸附平衡；而DVB-MMIPs的疏水性较强，在水体中不易分散均匀，所以吸附速度较慢，但另一方面，正是由于其疏水性，所以对有机物DNAN的亲和性大于水分子，因此DVB-MMIPs与EDMA-MMIPs相比较，在水中表现出较大的吸附容量.为了最大程度地去除水中的DNAN，选择DVB-MMIPs用于实际样品处理，并对其理化性能进一步分析.根据实验1.4部分的步骤，利用DVB为交联剂制备的磁性微球进行动态吸附实验.结果见图3，磁性印迹聚合物(DVB-MMIPs)与磁性非印迹聚合物(DVB-MNIPs)对DNAN都有吸附作用，但是对于30 μg的DNAN，磁性印迹聚合物只用30 min就能够达到95%的吸附量，而非印迹聚合物吸附1 h后，吸附量仅达到79%，说明印迹聚合物比非印迹聚合物吸附能力强，可以在较短时间内吸附大量的DNAN，吸附容量较大.2.3 MMIPs的识别机理以及Schachrd分析印迹聚合物的识别能力决定于聚合反应前模板分子与功能单体形成的配合物的稳定程度，以及模板分子与功能单体之间作用的形式.由于DNAN的2个硝基为吸电子基团，-NH2具有较强的碱性，所以在与MAA(pKa为4.6)形成配合物时，会同时发生静电和氢键的协同作用.推测印迹聚合物的形成过程以及识别过程,见图4.为了研究印迹聚合物的结合特性，用平衡吸附实验的方法测定了聚合物的结合量Q对不同DNAN溶液的初始浓度的变化曲线(图5).在许多受体结合实验中由于非选择性结合的线性增加，结合量对初始浓度的关系曲线往往难于达到饱和.然而图5显示了DNAN在高浓度下结合量趋于饱和，表明对于模板聚合物由选择性结合位点产生的专一性结合明显大于其非选择性吸附作用.也就是说，DNAN主要是靠特异性结合而吸附在数量有限的选择性位点上.根据Scatchard方程：Q/[平衡浓度]=(Qmax-Q)/KD (KD：聚合物平衡离解常数；Qmax：表观饱和结合位点数)，以Q/[平衡浓度]对Q作图，结果见图6.观察图6可知道，Scatchard图并不是线形的，说明模板聚合物对DNAN的亲和力并不是均匀的，但是图中2个明显的部分有较好的线性关系，表明在所研究的模板分子浓度范围内，模板聚合物主要形成2种不同类型的结合位点.由Scatchard 曲线的斜率和截距可分别求得聚合物高亲和位点以及低亲和位点的离解常数KD和饱和结合位点数Qmax，结果见表1.在所研究的模板分子浓度范围内，模板聚合物主要形成2种不同类型的结合位点，高亲和位点的最大吸附量Qmax为6.98×10-6 mol·g-1，平衡解离常数KD 为4.68×10-6 mol·L-1；低亲和位点的最大吸附量Qmax 为5.71×10-4 mol·g-1，平衡解离常数KD 为1.40×10-3 mol·L-1.2.4 选择性吸附实验为了考察磁性印迹材料的选择性，具有相似结构的邻氨基苯甲酸乙酯、氨苯乙哌啶酮和对羟基苯甲酸乙酯用磁性印迹材料进行吸附，结果表明，当各干扰物质含量分别为0.4 mg时，吸附效率分别为18.53%、14.32%及4.76%，已经接近吸附饱和状态，而DNAN吸附效率仍在90% 以上(图7).如图所示，印迹聚合物比非印迹聚合物具有较好的选择性，对模板分子具有较高的吸附容量，但对于结构差别较大的其它物质吸附容量较低，因此，可以对模板分子起到富集纯化的作用.以上结果说明，本实验合成的磁性印迹聚合物具有特异识别特性.2.5 磁性印迹聚合物在实际样品净化中的应用因为广州大学城的湖水和自来水中均未检测出DNAN，故将30 μg DNAN添加到水样中考察方法的准确度和实际样品的净化能力.结果(图8)表明，DVB-MMIPs 对湖水中DNAN最大的去除率可达92.74%，对于自来水中DNAN最大去除率可达93.87%，而在去离子水中的去除率为95.70%.测量自来水及湖水的pH值, 分别为7.2和7.9，电导率分别为258 S·m-1和492 S·m-1，说明复杂水样的基质不会影响到印迹聚合物对DNAN的去除能力，无论在自来水还是湖水中，印迹聚合物都保持较高的吸附能力，对DNAN的去除能力接近在纯净水样中的去除率.吸附了DNAN的磁性粒子，用10% HAc/甲醇处理，可以将DNAN从磁性粒子上洗脱下来，使材料再生，继续进行水体中染料的吸附和去除.而且用有机溶剂洗脱出来的DNAN，能够很容易的进行浓缩，回收得到较纯净的DNAN染料中间体，可以在工业生产中继续加以利用.为了去除水体中的DNAN染料，本研究利用沉淀聚合法制备出磁性印迹聚合物.结果表明磁性印迹聚合物存在特异性结合位点，能够选择性吸附DNAN模板分子，具有较强的净化环境水体中DNAN污染物的能力. 此外，吸附了DNAN的磁性粒子，用10% HAC/甲醇处理，可以完全将DNAN从磁性粒子上洗脱下来，不但可以使材料再生，而且能够回收得到较纯净的DNAN染料，在工业生产中继续加以利用.本吸附材料克服了传统材料选择性差、难以分离、再生繁琐等的问题，可望应用于复杂环境水体的净化研究中.【相关文献】[1] NAKLUA W, SUEDEE R, LIEBERZEIT P. 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水质工程学Ⅱ
第三章污水的物理处理
主讲：方茜教授
内容
格栅
沉淀的基本理论
沉砂池
沉淀池
沉淀池的改进与强化
§3.1 格栅
一、功能和作用：
用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的物。

对后续处理构筑物或水泵机组有保护作用的处理设备。

二、分类：
按形状：平面格栅、曲面格栅
按栅条间距：粗、中、细三种格栅
按清渣方式：人工清渣、机械清渣
三、格栅的计算：
§3.2 沉淀的基本理论
一、概述
1.概念：
沉淀是水中的固体物质（主要是可沉固体）在重力作用下下沉，从而与水分离的一种过程。

¾功能：
a.一级处理系统中,是主要工艺,处理效率的高低由沉淀的效果来控制。

b.二级处理系统中具有多种功能。

2.沉淀的分类：
根据污水中可沉物质的性质、凝聚性能的
强弱及高低，沉淀分四类：
（1）自由沉淀：污水中悬浮固体浓度不高，而且具有凝聚的性能，在沉淀过程中，固体颗粒不改变形状、尺寸，也不互相粘合，各自独立地完成沉淀过程，颗粒在沉砂池内初期沉淀即属于此类。

（2）絮凝沉淀：悬浮q固体浓度不高，但有凝聚的性能，在沉淀过程中，互相粘合，结合成为较
大的絮凝体，其沉速是变化的。

初沉池的后期，二沉池的初期就属于这种类型。

（3）集团沉淀：悬浮物浓度提高到一定程度后，每个颗粒的沉降将受到其周围颗粒存在的干扰，沉速有所下降，如浓度进一步提高，颗粒间的干扰影响加速，沉速大的颗粒也不能超过沉速小的颗粒，在聚合力的作用下，颗粒群结合成为一个整体，各自保持相对不变的位置，共同下沉。

活性污泥在二沉池的后期沉淀就属于此类型。

（4）压缩沉淀：悬浮固体浓度很高，颗粒互相接触、互相支撑，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的液体被挤出界面，固体颗粒群被浓缩。

活性污泥在二沉池污泥斗和浓缩池的浓缩就属于此类型。

二、沉淀类型的分析
自由沉淀
1.力学分析：
假设条件：①颗粒为非压密性的，在沉淀过程中不改变自己的形状；
三、理想沉淀池的沉淀原理
假定条件：
①池内污水按水平方向流动，从入口到出口，分布均匀，每个质点都按水平流速v流动；
②悬浮颗粒沿整个水深均匀分布，其水平分速等于污水的水平流速v，每颗粒的沉速固定不变；
③颗粒沉到池底即认为被去除。

定，若处在靠近水面处，则不能被去除，
表面负荷与颗粒的沉速相同，若沉速已知，也就得q值。

②在水深以下入流的颗粒，可被全部沉淀去除，颗粒的去除率仅决定于表面负荷q和沉速u
，而与沉淀时间无关。

§3.3 沉砂池
一、功能与分类
¾功能：去除较重大的无机颗粒，如：泥沙、煤渣等。

¾位置：泵站、倒虹管前减轻机械、管道的磨损，初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。

¾分类：平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池、钟式沉砂池。

§3.4 沉淀
池
一、分类
按工艺布置分：初次沉淀和二次沉淀池
按水流方向分：平流式、辐流式、竖流式沉淀池平流式沉淀池：污水从池一端流入，按水平方向在池内流动，从另一端溢出，池呈长方形，在进口处的底部设贮泥斗。

辐流式沉淀池：池表面呈圆形或方形，污水从池
中心进入，澄清污水从池周溢出，在池内污水也
污泥区：贮泥、浓缩和排泥；污泥斗：
排泥方式：
①静水压力法；
②机械排泥法。

2. 平流式沉淀池的设计
§3.5 沉淀池的改进与强化
)一般沉淀池的主要缺点：
①去除效率不高；
②池体大，深度深，占地面积大。

)改进方法：
①改善污水中悬浮物本身的沉淀性能；
②改进沉淀池的构造。

一、预曝气池
)原理：采用措施使污水中比重接近于1的悬浮颗粒互相碰撞，互相粘结，产生絮凝作用，
③逆向流；水流方向与颗粒沉降方向相反。

三、辐流式沉淀池的强化
辐流式的缺点：流速由大到小，水流不够稳定，存在股流、湍流等现象，对悬浮物的沉降有不利影响。

1. 回转配水式沉淀池
特点：污水在池内处于静止状态，悬浮颗粒的沉淀条件基本上与静止沉淀相同，可提高沉淀效率。

2. 向心辐流式沉淀池（周边进水沉淀池）
一般的辐流式沉淀池，原污水是从中心进入而在池四周出流，进口处流速很大，呈紊流，阻碍了颗粒的沉淀。

向心式就克服了此缺点，原水从池周流入，澄清水则从池中心流出。

浅池沉淀原理
WG 型机械格栅
弧形格栅除污机钢丝绳牵引格栅
进水泵房格栅除污机
自动机械格栅
砂水分离及砂泵装置
平流式沉淀池及吸泥方式
辐流式沉淀池吸泥方式
初沉池
二沉池
中心传动吸（刮）泥机。