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第三篇 热点与技术(五)

出处: 作者: 网编:朱先锋 2015-08-18

1.电渗析

电渗析是利用半透膜的选择透过性来分离不同的溶质粒子(如离子)的方法称为渗析。在电场作用下进行渗析时,溶液中带电的溶质粒子(如离子)通过膜而迁移的现象称为电渗析。利用电渗析进行提纯和分离物质的技术称为电渗析法。

电渗析与近年引进的另一种膜分离技术反渗透相比,它的价格便宜,但脱盐率低。当前国产离子交换膜质量亦很稳定,运行管理也很方便,自动控制频繁倒极电渗析(EDR),运行管理更加方便。原水利用率可达80%,一般原水回收率在45%-70%之间。电渗析主要用于水的初级脱盐,脱盐率在45%-90%之间。它广泛被用于海水与苦咸水淡化;制备纯水时的初级脱盐以及锅炉、动力设备给水的脱盐软化等。实质上,电渗析可以说是一种除盐技术,因为各种不同的水(包括天然水、自来水、工业废水)中都有一定量的盐分,而组成这些盐的阴、阳离子在直流电场的作用下会分别向相反方向的电极移动。如果在一个电渗析器中插入阴、阳离子交换膜各一个,由于离子交换膜具有选择透过性,即阳离子交换膜只允许阳离子自由通过,阴离子交换膜只允许阴离子通过,这样在两个膜的中间隔室中,盐的浓度就会因为离子的定向迁移而降低,而靠近电极的两个隔室则分别为阴、阳离子的浓缩室,最后在中间的淡化室内达到脱盐的目的。实际应用中,一台电渗析器并非由一对阴、阳离子交换膜所组成(因为这样做效率很低),而是采用一百对甚至几百对交换膜,因而大大提高效率。

(1)电渗析器——水处理设备基本性能:

●操作压力0.5-3.0kg/cm2左右

●操作电压、电流100-250V,1-3A

●本体耗电量每吨淡水约0.2-2.0度

(2)电渗析法的特点:

●可以同时对电解质水溶液起淡化、浓缩、分离、提纯作用。

●可以用于蔗糖等非电解质的提纯,以除去其中的电解质。

●在原理上,电渗析器是一个带有隔膜的电解池,可以利用电极上的氧化还原效率高。

在电渗析过程中,也进行以下次要过程:

●同名离子的迁移,离子交换膜的选择透过性往往不可能是100%的,因此总会有少量的相反离子透过交换膜。

●离子的浓差扩散,由于浓缩室和淡化室中的溶液存在着浓度差,总会有少量的离子由浓缩室向淡化室扩散迁移,从而降低了渗析效率。

●水的渗透,尽管交换膜是不允许溶剂分子透过的,但是由于淡化室与浓缩室之间存在浓度差,就会使部分溶剂分子(水)向浓缩室渗透。

●水的电渗析,由于离子的水合作用和形成双电层,在直流电场作用下,水分子也可从淡化室向浓缩室迁移。

●水的极化电离,有时由于工作条件不良,会强迫水电离为氢离子和氢氧根离子,它们可透过交换膜进入浓缩室。

●水的压渗,由于浓缩室和淡化室之间存在流体压力的差别,迫使水分子由压力大的一侧向压力小的一侧渗透。显然,这些次要过程对电渗析是不利因素,但是它们都可以通过改变操作条件予以避免或控制。

2.离子交换法

离子交换软化装置是水处理过程中最常用的一种设备,其作用是去除硬水中形成水垢的钙和镁离子。在许多情况下,利用软化水设备可去除可溶性离子(铁离子)。标准软水设备有四个主要部分:树脂柱、树脂、加盐装置、阀门控制器。软水设备树脂柱里装有处理过的离子交换树脂——聚苯乙烯小颗粒。这种树脂颗粒起初在再生过程中是吸附钠离子,这个树脂对多价离子诸如钙离子、镁离子的亲和力大得多。因而,当硬水流经树脂时,钙离子和镁离子就会吸附在树脂上,同时又解吸离子,直至达到平衡状态。这时,软水设备就完成了其中的钠离子与水里钙镁离子的交换。 

再生时,使NaCl溶液流经树脂,硬离子就置换成了钠离子。采用高浓度盐水使树脂与硬离子之间的这种亲和力得以减弱。这个再生过程可以无限重复进行而不会损坏树脂。软化器是一种简单的离子交换过程,它解决了极常见的水污染形式:硬度。利用NaCl进行再生是一个简单且不昂贵的过程,还能实现自动再生,而且无需烈性化学试剂。

理化指标 大肠杆菌

概述

大肠杆菌在人和动物肠道内大量存在,是肠道正常菌群的一部分,通常无害。但在身体的其他部位,大肠杆菌可引起严重疾病如泌尿系统感染、菌血症和脑膜炎,少数肠道病原菌株可引起急性腹泻。根据毒力因子的不同可将肠道致病大肠杆菌分为几种:肠出血性大肠埃希菌(EHEC)、肠产毒性大肠埃希菌(ETEC)、肠致病性大肠埃希菌(EPEC)、肠侵袭性大肠埃希菌(EIEC)、肠凝集性大肠埃希菌(EAEC)以及扩黏型大肠埃希菌 (DAEC)。人们对前四类大肠杆菌了解较多,但对EAEC 和 DAEC菌株的致病性和流行情况知之甚少。

对人类健康的影响

EHEC的某些血清型如大肠杆菌O157:H7和大肠杆菌O111可引起腹泻,疾病的严重程度轻重不一,从轻度非血便到重度血便均可出现,后者类似出血性结肠炎。2% -7% 的患者会出现潜在致命的溶血性尿毒症综合征(HUS),该病特征为急性肾功能衰竭和溶血性贫血,5岁以下儿童最易患HUS。EHEC 菌株的感染力明显高于其他菌株,100个EHEC菌就可引起感染。

ETEC可分别或同时产生不耐热或耐热大肠杆菌肠毒素,是发展中国家尤其是儿童腹泻的重要致病因子。ETEC感染的症状包括轻度水样便、腹部痛性痉挛、恶心和头痛。EPEC感染可引起婴儿严重慢性非出血性腹泻、呕吐和发热。EPEC感染在发达国家少见,但在发展中国家营养不良、低体重、生长迟缓的婴儿中很常见。EIEC引起水样腹泻,如菌株侵袭结肠细胞时偶可引起血便,其致病机制与志贺氏菌类似。

对饮用水的意义

娱乐场所水环境和污染的饮用水可造成病原性大肠杆菌的水源性传播,这一点已得到公认。加拿大安大略省Walkerton镇的农场社区曾暴发了一次大肠杆菌O157:H7(空肠弯曲杆菌)引起的水源性疾病流行,这一事件已被广为报道。该次疾病爆发在2000年5 月,导致7人死亡、2300多人发病。 

其间,发现饮用水供水系统被流入的含有排泄物的雨水污染。在水安全计划中,可采用的防止潜在肠致病性大肠杆菌污染的控制措施包括保护原水不受人及动物粪便的污染,以及在输配水过程中进行充分的处理和保护。没有迹象表明肠致病性大肠杆菌菌株对水处理和消毒过程的反应与其他大肠杆菌有何不同,所以,传统的检测大肠杆菌(或耐热大肠菌)的方法可作为指示饮用水中肠致病性血清型的适宜指标,但标准的检测方法通常不能用于检测EHEC菌株。