導語：如何才能寫好一篇苯酚污水的處理方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：降酚菌培育；菌株篩選；降解機理；菌種改良；降解特性

中圖分類號：X592 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20160732001

簡介

苯酚及其衍生物屬于芳香族化合物，是一種原生質毒物，與多數生物活性體接觸可產生毒性[1]。隨著現代工農業的快速發展，化工、焦化、煉油、合成纖維、醫藥等工廠排出的廢水、廢氣、廢渣中大多含有高濃度的酚類有機污染物，若處理不當不僅會導致生態環境的污染，也會對人體產生危害。當人體攝入過量的酚類物質時，體內蛋白質會變性，產生急性中毒癥狀，使人體中樞神經系統受損，導致死亡。鑒于苯酚對環境和人類造成的危害，各國相繼將苯酚列入優先控制污染物的名單中。為有效降解含酚廢水，國內外學者對廢水中苯酚及其衍生物的降解進行了深入研究。目前處理含酚廢水的主要技術有：物理-化學法、生物法、化學法、物理法。物理法和化學法適用于高濃度的含酚廢水，但有設備投資高，能耗大，容易產生二次污染等缺陷[2]，且物理處理技術和化學處理技術對廢水的處理工藝要求較為嚴格；而生物降解法具有耗能較少、效率高、成本低、無二次污染等特點，將在污水治理上得到更廣泛的應用[3]。

1 降酚菌的降解機理

降酚菌對酚類物質的降解主要分為好氧降解和厭氧降解2種，多數情況下采用前者，且降酚菌好氧代謝途徑較為復雜，如圖1所示。降酚菌在好氧代謝過程中，苯酚及其衍生物在苯酚羥化酶的作用下被催化成相應的鄰苯二酚，之后鄰苯二酚在2種不同的途徑和酶系統的作用下開環形成碳氫化合物[4]。由鄰苯二酚2，3-雙加氧酶的催化作用下間位開環轉化為2-羥基粘糠半醛，經逐步轉化后形成4-羥基-α-酮基戊酸，最終生成乙酸和丙酮酸等產物后進入三羧酸循環，進行糖代謝途徑，最終被降酚菌分解；由鄰苯二酚1、2-雙加氧酶的催化作用下鄰位開環轉化為粘糠酸，沿β-酮基己二酸的途徑降解，最終生成乙酰輔酶A、琥珀酸等產物進入微生物的三羧酸循環，繼續被降酚菌利用[5]。此2種途徑是微生物好氧降解苯酚的關鍵步驟，且在不同的降酚菌中這類雙加氧酶具有高度的同源性。

研究表明，降酚菌在厭氧代謝過程中也能降解苯酚。如，Lack等[6]研究發現苯酚在厭氧代謝中是苯酚直接被羧化為4-羧基苯甲酸，使其轉化為苯甲酰輔酶A，然后形成乙酸等小分子化合物，從而達到降解的目的，該途徑被稱作是Kolbe-Schmitt羧化反應。

2 降酚菌的培育和改良

酚類物質雖然是一種中強度的原生質毒物，但很多微生物為適應環境中的酚類物質，將酚類物質作為其生長、發育的碳源之一[7-8]。因此，被酚類物質污染的土壤和水源中含有較多的此類降酚特性的菌株，為獲得純種的降酚菌株進行研究和生產，需要將降酚特性菌株從酚類污染地分離，再進行具有針對性的培養、改良和育種，最后人為地投入污染地區進行微生物修復。

2.1 降酚菌的培養

降酚菌的傳統培養方法主要是采用富集培養技術，此技術分為初代培養和次代培養2個階段。將采集的標本置于富集培養基上進行初代培養，之后分離獲得單一菌落；單一菌落投加到以苯酚為唯一碳源的培養基中進行次代培養，以逐量分批的方法提高培養基中苯酚的濃度，從而篩選出耐高濃度苯酚的高效降酚菌株。例如：鄭貝貝[9]等利用富集培養技術從某焦化廠的焦化廢水中篩選出的C3菌株為紅球菌屬（Rhodococcus sp.）細菌，該菌株可在28h內將濃度為600mg/L的苯酚完全降解，對濃度高達1000mg/L的苯酚同樣具有高效的降解能力。

由于培養條件和培養基成分不同等原因，該方法具有一定的局限性。為了克服此局限性，高通量篩選技術、基因拼接技術等新的培養方法逐漸被運用到菌株的篩選和培養中。基因拼接技術又稱為基因工程，該技術可通過對生物的基因進行重新組合和改造，產生符合人類需求的基因產物[10]。而高通量篩選技術則是以分子水平和細胞水平為基礎，通過一次實驗獲得大量的信息，進而篩選出有價值的信息。同傳統方法相比，新技術在分離培養菌株時不但靈敏快速、科學準確，而且較大限度的節省了實驗材料，減小了培育菌株的操作誤差，簡化了實驗流程。

2.2 降酚菌的鑒定方法

降酚菌株傳統的鑒定方法主要是根據對菌種形態的觀察、生理生化等表型特征來對菌種進行鑒定，其主要包括菌株形狀、顏色、革蘭氏染色結果，以及葡萄糖產酸實驗、兼性厭氧實驗、V.P實驗、淀粉水解試驗、甲基紅實驗等。根據菌株的鑒定結果，參考《常見細菌系統鑒定手冊》[11]或《伯杰氏手冊》進行比較和判斷，從而實現對菌株的初步鑒定。但常規的鑒定方法具有步驟繁瑣，耗時較長，準確性較低等缺點。張孝龍等[12]利用苯酚培養基對降酚菌分離和篩選，根據電子顯微鏡觀察到的菌體形態、菌株生理生化特征和16SrRNA基因鑒定，對菌株進行初步生物學鑒定。經鑒定篩選出的菌株中Phe-03為壤霉菌屬（Agromyces），Phe-05為棒桿菌屬（Corynebacterium）。

近些年來，隨著生物技術的精細化與現代分子生物學理論和技術的普及化，BIOLOG法、操作分類單元聚類分析、16SrDNA鑒定、全細胞脂肪酸分析鑒定系統和PLFA法等新的鑒定手段逐漸運用到降酚菌的菌種鑒定中。與傳統方法相比，新的鑒定方法具有靈敏度高，分辨力強、速度快、無需分離培養純種微生物、測定便捷等優點，一定程度的提高了鑒定效率。

2.3 降酚菌的改良

傳統改良降酚菌的方法包括以紫外線、微波、激光等射線作為誘變介質的物理誘變和以烷化劑、抗生素等化學藥物作為誘變介質的化學誘變。菌株經過誘變介質誘變后，降酚能力有較大幅度的提高。例如：馮思琦[13]等，從土壤中篩選出一株可降解高濃度苯酚的酵母菌菌株。對該菌株直接采用紫外誘變技術進行馴化和培育，結果表明：未經誘變的菌株在48h內對苯酚濃度為500mg/L的溶液降解率為96.3%，而經過紫外誘變后，36h內可將500mg/L苯酚完全降解。

針對降解酚類有機污染物，可將苯酚作為底物培養降酚菌，使培養基中的苯酚濃度以逐量分批的方法進行提高，以此方法馴化的菌株降酚能力會有明顯的提升。例如：關海濱[14]等將擴大培養的菌株首先接入苯酚濃度為0.5g/L的培養基中培養，重復上述培養步驟，使培養基中的苯酚濃度逐步達到2.2g/L，成功得到一株具有較高降酚能力的菌株GDYW-0027。實驗表明，該菌株在48h內對初始濃度為2.2g/L苯酚的降解率為86.73%。

雖然馴化可以提高降酚菌的降解能力，但由于苯酚濃度不斷的提高，菌株降解苯酚的速率卻逐漸降低。例如：菌株GDYW-0027[15]對0.1g/L、0.5g/L、1.0g/L、1.5g/L和2.2g/L質量濃度的苯酚溶液48h內的降解率分別為100%、96.98%、95.68%、92.61%和86.73%，苯酚降解率明顯降低。

2.4 降酚菌的降解特性

利用降酚菌株處理高濃度含酚廢水時，混合菌株降解苯酚的能力要明顯大于單一菌株的降解能力，并且在苯酚濃度較高時仍具有較高的降解率。例如：李鮮珠[16]等從焦化廠污泥中分離出4株高效降酚菌。通過單一菌株和組合菌株對苯酚降解率的試驗表明，在16h內4株混合菌株的苯酚降解率均高于單一菌株，混合菌株在降解苯酚時具有協同作用。沈錫輝[17]等分離到一株既可降解苯酚，又可降解萘及其它多種芳烴的紅球菌PNAN5菌株（Rhodococcussp. Strain PNAN5），該菌株能以苯酚、對甲酚、萘和苯甲酸為唯一碳源生長，具有降解單環和雙環芳烴的能力。該實驗表明，以苯酚為唯一碳源培育出的降酚菌除了可以降解苯酚外，還可降解其它酚類物質及其衍生物。

3 生物法處理污水現狀

目前，隨著國內化工行業一體化進程不斷加快，工業園區污水處理設施逐漸完善，一些大型化工園區污水處理設備和技術已達到國際水平。淄博市的建陶企業采用投加菌株的方法處理建陶企業的含酚廢水[21]，針對企業廢水的復雜程度，投加了28種不同的菌株，實驗表明，6h內酚的去除率為89.1%，實現了回用水標準及國家城鎮污水處理廠一級排放標準。Peyton等[22]以苯酚為模型化合物，利用耐鹽微生物對高鹽度的工業廢水進行處理，并進行高鹽（10%）對苯酚的生物降解動力學的探討。實驗表明，對苯酚的生物降解動力學為苯酚濃度（0-50mg/L）的零級動力學。

與傳統的物化處理技術相比，新技術在廢水的處理工藝上因其鮮明的特點而逐漸被應用于某些企業的廢水處理中。在處理過程中由于針對性較強、效率高等優勢，亦是將來廢水治理的發展趨勢。

4 問題及展望

含酚廢水毒性高、來源廣，嚴重威脅著人類的健康安全，是環境保護中不可忽視的問題。因此，篩選出對酚類物質具有高降解能力的微生物，對于含酚廢水的生物修復具有深遠的意義。從被污染環境中獲得高效降酚菌后，研究其降解特性后，應用到含酚廢水處理系統中，是現今處理含酚廢水較為經濟有效的途徑之一。但大多數降酚菌株能夠降解的酚濃度較低。而且，廢水是一個十分復雜的混合體系，用單一菌種處理含酚廢水，很難達到國家排放標準。因此，對于高濃度的含酚廢水在生物學方面的研究，有待進一步的探索。

隨著科學技術的快速發展，現代化技術手段逐漸被運用到高效菌株的培育中，如利用細胞融合技術處理菌株、生化技術培養菌株等。而且，利用細胞融合和基因重組等技術選育高效降解菌也已成為發展的趨勢。高效菌株的研究和應用技術已得到蓬勃發展，可以預想，降酚菌株用于處理工業廢水必將在實際應用中發揮出巨大的作用。

參考文獻

[1]李許斌，張明亮，王鵬.含酚廢水處理技術的研究與進展[C]. 遼寧省環境科學學會2012年學術年會，2012.

[2]丁朋曉，張連英，陳文波.含酚廢水處理技術現狀及進展[J]. 甘肅科技，2013，29（16）：25-27.

[3]鄭曉英，王興楠，陳衛，等.好氧顆粒污泥處理高濃度及難降解廢水研究進展[J].水資源保護，2012，28（4）：64-68.

[4]王卓，王慧敏，劉東，等.煤化工高濃含酚廢水萃取脫酚實驗研究[J].化學工程，2016（2）.

[5]張春雷，陳菊香，梁曉冰，等.活性炭吸附法處理酚類廢水的研究進展[J].廣東化工，2014，41（21）：95-96.

[6]向述榮，林敏.苯酚的生物降解基因組成及其調控機制[J]. 微生物學雜志，2001，21（3）：48-53.

[7]徐玉泉，張維，陳明，等.醋酸鈣不動桿菌PHEA-2的16SrDNA測序及其苯酚降解特性研究[J].高技術通訊，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.

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關鍵詞：苯酚；化學實驗；創新優化

文章編號：1008-0546（2013）04-029-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

2012年10月，我縣圍繞市級課題《基于高中化學實驗創新優化的實驗教學有效性研究》，開展了《酚的性質和應用》的同課異構活動，進行高中化學實驗創新優化教學研討。本文展現了兩位開課教師第一課時的教學內容、分析比較以及專家評委的相關建議。

一、兩位教師的課堂片段

1.甲教師的教學片段

片段1：導入環節

：苯酚軟膏的說明書。

：分析苯酚可能的物理性質和化學性質。

片段2：探究苯酚的物理性質

：展示純凈的和久置的苯酚固體；用冷、熱水和有機溶劑溶解苯酚。

教師小結苯酚的物理性質，并說明苯酚易被氧化。

片段3：探究苯酚的酸性

：如何證明苯酚的酸性？

：可以用指示劑、堿溶液。

教師投影實驗步驟并進行演示實驗，最后展示預設的實驗現象和結論。

：苯酚鈉溶液中通入二氧化碳會有什么現象？

教師演示苯酚鈉溶液中通入二氧化碳的實驗，后用碳酸鈉和碳酸氫鈉溶液分別與苯酚混合的實驗輔助說明生成的產物。

片段4：苯酚的檢驗

：如今，各種假冒偽劣產品已經是無孔不入，包括藥物。想一想，用什么化學方法可以鑒定你買的苯酚軟膏是不是假藥呢？

教師介紹兩種檢驗苯酚的方法，投影實驗步驟，并進行演示。

在學生對苯酚與三氯化鐵混合得到的深色溶液爭論不休時，教師告知這是紫色；在看到濃溴水遇苯酚產生白色沉淀后，教師強調一定要用濃溴水檢驗。

片段5：苯酚的結構

：苯酚為什么具有這些性質呢？

：苯酚的結構式和模型，結構與性質的關系。

片段6：苯酚的應用

：生活中苯酚的圖片和苯酚污水的資料。

資料：2011年運輸苯酚的貨車發生事故，泄漏的苯酚污染了新安江的水源，如何處理含苯酚污水的生活用水？

學生討論各種方案，教師進行評價，并給出預設的最佳方案。

2.乙教師的教學片段

片段1：導入環節

問題1：乙醇的官能團是什么？涉及到氫氧鍵斷裂的反應有哪些？

問題2：以甲苯為例，舉例說明苯的同系物中苯環與烴基相互影響的反應實例。

過渡：苯環和羥基相結合又會發生什么樣的相互影響？設計實驗證明你的猜想。

：比較金屬鈉與苯酚和乙醇反應的劇烈程度；比較溴與苯酚和苯的反應。

片段2：探究苯環活化羥基

探究1：金屬鈉與苯酚和乙醇的反應

在學生設計實驗方案的過程中，教師不斷引導得出對比實驗中“控制變量法”的思想。接著介紹并演示鎂條與苯酚反應但不與乙醇反應，是最理想的金屬。

探究2：苯酚的酸性

：資料1：苯酚的發現史、苯酚由于弱酸性被稱為石炭酸。

：①從資料中找出說明苯酚羥基比乙醇活潑的新證據；②如何證明苯酚具有酸性。

學生討論用pH試紙、紫色石蕊試液、堿溶液、碳酸鈉反應。

：①冷水溶解苯酚、測定苯酚水溶液的pH值、向苯酚水溶液中滴入石蕊試液；②熱水溶解苯酚；③向含酚酞的苯酚水溶液中滴加氫氧化鈉溶液；④苯酚溶液中加入碳酸鈉。

：苯酚溶液加入碳酸鈉的現象與你預期的一樣嗎？這個實驗能說明苯酚酸性大于碳酸嗎？如何比較苯酚與碳酸的酸性？

：將二氧化碳通入苯酚鈉溶液。

教師演示二氧化碳通入苯酚鈉溶液的實驗，結合兩個實驗現象推出產物只能是碳酸氫鈉。

：資料2：電離出氫離子的能力順序：碳酸>苯酚>碳酸氫根

片段3：探究羥基活化苯環

：經上述探究，苯酚是種弱酸，那么苯酚鈉溶液中加入溴水會有什么現象？

：產生渾濁，生成苯酚。

教師演示該實驗并將混合液置于熱水中，發現白色沉淀沒有溶解，故生成的并非苯酚，之后展示資料3，分析引導。

：資料3：苯酚遇溴水生成三溴苯酚，是一種白色沉淀，難溶于水。

：猜測并證明該反應屬于取代反應還是加成反應。

教師演示實驗：①測定反應前后pH值，發現酸性增強；②倒去試管中的白色沉淀，洗滌兩次，加入少量蒸餾水，再滴加濃溴水，仍然看到白色沉淀；③對比稀溴水與苯酚溶液混合的現象。

：用溴水檢驗苯酚的注意事項和靈敏性。

：對比苯酚和苯與溴的反應。

二、兩節課的比較分析

從實驗創新優化和實驗教學有效性的角度對兩節課的設計思路和教學特點進行比較。

1.教材使用的比較

從教材的使用看，甲教師是傳統的“教教材”，重視學科知識的傳授，故課堂主體是教師，而乙教師體現出“用教材”的能力，突顯學生能力的培養，學生也就成為課堂的主人。兩種不同的態度決定了課堂中實驗教學的不同地位和收獲的效果。

2.教學設計的比較

從教學設計看，甲教師是用三個情境構成主線，分別引出苯酚的性質、苯酚的檢驗、苯酚污水的處理，發揮了情境的作用，也保證了一節課的完整性；乙教師從回顧舊知開始，促成學生知識的遷移應用，激發了學生對苯酚性質的探究興趣，最后建構了新的知識體系，而苯酚的性質被安排在后面課時中。后者課堂主線是結構決定性質的思想，過程中還滲透了控制變量法、物質轉化觀、定性到定量等核心觀念的教育。兩種不同的教學設計決定了實驗優化整合的不同方向，也決定了實驗教學的不同呈現方式。

3.教學理念的比較

從探究理念來看，甲教師雖然也稱為探究，但主要還是教師講解為主，詳細的實驗步驟和結論都是教師的預設，屬于按部就班的驗證性探究，學生的生成幾乎沒有；乙教師則能通過問題的設計引發學生思考實驗方案，再進行相應的驗證，最終得出結論，促成了課堂思維的交流與碰撞。兩種不同的探究理念使實驗教學在對學生能力和科學素養的培養上有著不同的功能價值。

4.學情研究的比較

從學情研究來看，甲教師考慮到學生的層次調整了實驗教學的方式，但過分降低了探究難度，以講解為主的教學方式讓學生處于比較被動的接受狀態，扼殺了學生的學習激情和動態生成；乙教師的教學設計比較精彩，問題的綜合性比較強，對學生的要求相對高一些。但從課堂實際效果來看，該教師對學生的定位有些高了。兩位教師在整堂課中都是按照自己的預設完成了教學，但最終都沒能達到預期的效果。無論對學情認識犯了哪種錯誤，實驗優化整合的方向都會偏離學情，實驗教學的效果都要打折扣。

三、專家評委建議

針對本次同課異構活動的主題是圍繞“高中化學實驗創新優化的實驗教學有效性”，專家著重分析兩節課堂中的實驗教學情況。

1.簡化實驗也是一種創新

兩位教師在課堂中呈現的實驗均較多，評委指出是否能夠進行必要的簡化？實驗的簡化也是一種優化創新，它是建立在教師對教材分析解讀基礎上的刪減或合并，需要教師具備很強的“駕馭教材”的能力。它可以使探究變得簡約，使知識呈現變得清晰。如，在探究苯酚的弱酸性時，兩位教師都已經用了pH試紙，是否能省去紫色石蕊試液？

2.實驗設計要遵循科學嚴謹的原則

科學的實驗方案是獲得正確探究結論的前題。任何實驗呈現的都是學科的特點，是真理的探索過程，是教師的理性思維。兩位教師在課堂中的實驗設計都融入了自己的思考，但還不夠嚴謹，有幾處存在明顯的不合理：①甲教師在用石蕊試液測定苯酚溶液時，未注意到石蕊本身是種指示劑，所用量要少，怎能比待測液還多？②用三氯化鐵檢驗苯酚時，甲教師所加三氯化鐵溶液大大過量，這樣的檢測意義大嗎？而且過量的三氯化鐵造成學生對最終混合液的顏色爭論不休，有說黑色、深藍色還有暗紫色。甲教師卻仍然按照自己的預設，堅持為紫色，失去了非常好的教育機會。事實上，此時她只要將試管中的混合液全部倒去，往其中加入蒸餾水，再滴加幾滴三氯化鐵溶液，就可以清晰地看到紫色的溶液，既有說服力，又能說明該檢驗方法的靈敏性很高。③在探究苯酚鈉溶液與二氧化碳的反應時，甲乙兩位教師分別采用了現場實驗和視頻的方式讓學生觀察到二氧化碳通入苯酚鈉溶液中迅速變為渾濁，得出碳酸酸性大于苯酚的結論。但反思實驗現象，不由想到：兩個實驗中二氧化碳氣體和苯酚渾濁的生成速率均非常迅速，這里能排除鹽酸的干擾嗎？用稀鹽酸代替濃鹽酸來制備二氧化碳氣體是否更合理些？

篇3

與大、中城市相比較，小城鎮污水主要為生活污水（占50%以上），污水中懸浮物濃度較高，特別是一些小城鎮排水系統不完善，大多采用明渠排水，雨水和地下水入滲現象嚴重，降低了污水中的有機物濃度。由于小城鎮人口規模小，污水水量、水質都呈現出較為突出的時間不均勻性和水質不穩定性。

針對我國小城鎮污水產生特點及小城鎮自身經濟發展特性，污水處理工藝技術的選擇既不能完全照搬目前在大、中城市中廣泛采用的城市污水處理工藝技術，也不能完全采用村莊居民點的污水處理方式，而必須按照經濟、高效、簡便、易行的原則進行選擇。具體地說，即適宜小城鎮采用的污水處理工藝應基建投資省、運行費用低、節能降耗明顯；處理工藝具有較強的耐沖擊負荷能力，去除效率高；處理工藝簡便易行、運行穩定、維護管理方便，利用當地小城鎮現有的技術與管理力量就能滿足設施正常運行的需要；處理工藝具有一定的靈活性，能較好地適應現階段達標處理排放要求與將來考慮進行再生利用需要的變化。

膜生物技術在豬糞廢水處理中應用

項目簡介：集約化畜禽糞便廢水的污染量已經超過工業廢水及生活污水，逐漸成為上海市地面水主要污染源。奉賢蘆涇飼養場豬糞廢水具有典型的高濃度、高SS、高NH3-N等特點，采用膜生物技術作為主要處理工藝，不僅避免了常規厭氧處理方法操作管理不便、系統酸化以及存在沼氣爆炸安全隱患等弊病，而且從調試結果看，以膜生物反應器為主的整套廢水處理設施處理能力大、凈化功能好、脫氮效果穩定，且不會出現污泥膨脹等影響正常運行的現象。膜生物技術作為處理該類廢水的一種有效方法值得進一步推廣。

該項目具有以下特點：（1）處理出水水質穩定； （2）處理設備占地面積小；（3）處理效率高，抗有機負荷沖擊能力強； （4）動力消耗低； （5）由于活性污泥不會流失，因此不會出現污泥膨脹影響正常運行的現象； （6）操作管理簡單。

項目負責：上海荏源公司。

水解酸化-曝氣生物濾池

處理小城鎮污水

項目簡介：中小城鎮污水主要為生活污水和以有機廢水為主的工業廢水的混合污水，其水量較小，一般不超過5萬m3/d，但是水質和水量波動較大。由于資金和技術、管理水平等多方面的原因，決定了在城鎮污水處理廠必須經濟、高效、節能和操作簡便。目前國內很多中小城鎮仍采用明渠排水，尤其是南方地區，大量雨水流入和地下水滲入，加之城鎮生活水平不高等原因決定了污水中有機物濃度較低。因此，必須結合當地污水的水量、水質以及溫度、氣候、氣象、地理、經濟等實際情況選擇適宜的處理工藝。

水解酸化―曝氣生物濾池工藝在工程投資、占地和能耗上具有極大的優勢，其可根據進出水水質要求的不同，分別采用的二段或三段處理工藝組合，且可根據水量的大小進行模塊化設計，是適合我國國情的中小城鎮污水處理新技術，具有很大的推廣價值。

城市污水水解－厭氧－微氧

聯合處理工藝

技術簡介：在原位復合尼龍-6/炭納米管（PA6/CNT）過程中，炭納米管將以其外壁上連接的羧基官能團（－COOH）參與尼龍-6（PA6）的加成聚合反應，并阻礙PA6分子的長大。這在很大程度上削弱了基體強度。采用改進原位復合法復合PA6/CNT，可大大提高PA6分子的平均分子量，減輕炭納米管對基體PA6強度的削弱，大幅度提高PA6/CNT復合材料的強度。研究結果表明：在總HRT不超過8.5h（水解2.5h、厭氧4.0h、微氧2.0h），平均溫度為19℃，進水濃度為30050mg/L時，總COD和SS的去除率分別可達75％和80％以上。總出水COD、BOD、SS完全達到國家二級排放標準。微氧單元對厭氧出水中殘余有機物去除效果良好，HRT不超過2h，DO控制在0.2"0.5mg/L左右，進水為150mg/L時，去除率可達53％以上。微氧污泥沉降性能良好，SVI＝38.8ml/g。水解－厭氧－微氧工藝在突出低能耗的前提下，達到了較高的有機物去除率，與現有的城市污水處理工藝相比有一定的優越性。

該工藝與“水解－好氧”、“厭氧－好氧”工藝相比，在總停留時間相當的情況下，微氧工藝的氣水比為1：4左右，DO為0.2～0.5mg/L，減少好氧階段的曝氣量。在實驗室條件下，整個系統每日僅從微氧池排出少量的污泥，污泥產率VSS/COD約為0.018，更進一步降低了能耗與污泥的處理費用。

技術負責：中國輕工局。

滴流床反應器處理有機廢水研究

項目簡介：滴流床用在濕式氧化工藝上處理廢水的研究國內處在剛起步階段。廢水處理的對象主要是單一的模型廢水如酚、取代酚、環已醇、琥珀酸和乙醒等。提出和廣泛使用的反應器數學模型主要是一維恬塞流模型和一維軸向混合模型。滴流床反應器催化濕式氧化處理實際廢水、滴流床反應器的流體力學、傳質、傳熱對反應效果的影響、實際廢水滴流床催化濕式氧化的反應器模型和清流床催化濕式氧化工業化放大等方面的研究還有待于深入進行。

大量研究已經證明濕式氧化(WO)是處理高濃度難降解有機廢水的最佳方法之一，但WO過程中需要的高溫高壓以及對設備材質的高要求限制了它的推廣應用。為了降低反應溫度與壓力，非均相催化劑的催化濕式氧化(Catalyticwetoxidation，簡記CWO)技術研究與開發成為研究的熱點。適合非均相催化濕式氧化的氣液固三相反應器主要有滴流床(TBRs)、三相流化床和漿料反應器。

項目負責：同濟大學污染控制與資源化國家重點實驗室。

小城鎮生活污水處理新技術

項目簡介：小城鎮生活污水低成本處理及回用是困擾新農村建設的難題之一，此前一直沒有適合小城鎮處理污水的合適技術。新出現的一體化地下厭氧耗氧處理裝置，在工藝和設備方面有多項創新，占地面積小，整個設施為一體化地下構筑物，既克服了冬季運行中氣溫偏低造成的影響，又可在覆土后綠化或建設相應的管理用房。

該項目有耗能小、低投入、低運行費用、不產生二次污染、不使用任何化學藥物、簡易可行的自動操作等突出優點，平均消耗1度電可以處理約30噸的生活污水，直接運行費用僅0．05元／噸，適宜在廣大小城鎮和農村地區推廣。

項目負責：天津科技大學化工學院龐金釗教授。

硅藻精土處理污水技術

項目簡介：硅藻精土水處理劑工藝可適用于城市污水及垃圾滲濾液和各類工業廢水處理。該技術在云南、貴州、廣西、內蒙古建成污水處理工程,在各省環境監測中心站等部門的監測下，成功地把城市污水、多種工業廢水處理達到國家排放標準或實現循環使用。去除率分別是BOD59292.8、CODcr95以上、SS99.9、TN78、TP90.7。

該技術既具有傳統工藝的綜合優點，同時彌補了各處理技術的不足的污水處理新工藝、新技術。

項目負責：浙江省水利局。

意義：該工藝提供了既經濟又適用的最佳技術，組成專家組及中國硅藻土協會評定為國內首創。

氯化鈉改性沸石吸附水中苯酚

項目簡介：對于微污染含酚水處理，活性炭吸附有一定效果，但活性炭價格較高，再生費用昂貴，且每次再生損耗高達5%～15%。沸石是一種天然廉價的多孔礦物質，表面粗糙、比表面積大，吸附性能較強，用于處理氟、重金屬離子已有成功案例。該方法根據改性后沸石吸附苯酚的效果確定了合適的改性方法；研究了pH值、苯酚濃度、處理時間、沸石用量等對鈉型沸石吸附苯酚效果的影響；最佳條件下沸石處理低濃度含酚水的靜、動態試驗結果表明，改性沸石對低濃度的含酚水有良好的吸附效果。

項目負責：蘭州鐵道學院副教授王萍。

意義：沸石經氯化鈉改性后，在酸性條件下對苯酚有較好的去除效果，可用于微污染含酚水處理，吸附苯酚后的沸石可用堿液再生，該方法操作簡單，原料豐富，有較好的實際應用價值。

垃圾衛生填埋滲濾水控制與處理

技術簡介：土地處理是利用土壤――微生物――植物系統的陸地生態系統的自我調控機制和對污染物的綜合凈化功能來處理污水，使水質得到不同程度的改善，實現廢水資源化和無害化。因此，基于垃圾滲濾水土地處理的垃圾循環準好氧情填埋方式得到了越來越廣泛地關注。垃圾循環準好氧性填埋方式是將收集到的滲濾水循環回到填埋場中利用填埋場自身形成的穩定系統使滲濾水中的有機物經過垃圾層和覆土層來降解，從而加速滲濾水的凈化。在準好氧性填埋場中，有機成分（主要是BOD）能夠很快降解，但是氮化物的降解速度卻較慢。當通過將滲濾水循環到填埋場中，可以促進硝化和反硝化過程的進行，這樣有機成分和氮化物得到更加有效地去除，從而減輕了滲濾水的污染負荷，并且有利于減少滲濾水的最終水量和促進垃圾在填埋場中的穩定化。

調查結果表明，所有的垃圾簡單填埋處理后，在填埋場周圍的地下水均受到污染，許多有毒害物質在一般地下水中不存在，卻在填埋場周圍的地下水中出現。因此，現代意義的垃圾衛生填埋處理已發展成底部密封型結構，或底部和四周都密封的結構，從而防止了滲濾水的流出和地下水的滲入，并且對垃圾滲濾水進行收集和處理，有效地保證了環境的安全。

項目負責：國家給水排水工程技術研究中心范潔。

CASS法處理含鹽廢水研究

項目簡介：采用CASS生化處理系統處理含鹽的海產品加工廢水，處理效果比較理想。試驗出水的COD可以達到《污水綜合排放標準》(CB8987-1996)中的二級標準。因此可將本試驗過程放大，應用于臨海港建設的海產品加工廠的污水處理工程中。進水中Cl-的質量濃度在6300mg/L以下時，CASS系統可穩定運行，在Cl-的質量濃度超過8100mg/L時出水水質變壞，無法穩定運行。進水中Cl-的質量濃度在4500mg/L以下時，CASS生化處理系統的抗海水濃度波動能力比較強，遇見Cl-的質量濃度梯度為3600mg/L的沖擊可以在短的時間（1個運行周期）內恢復正常；當廢水中Cl-的質量濃度超過4500mg/L后，CASS生化處理系統的抗海水濃度波動能力減弱，遇到相同濃度的沖擊時，所需要的恢復時間則較長。對比海水比例上升和下降兩個過程的數據，可以發現相同的濃度梯度沖擊下，對CASS生化處理系統而言，海水比例降低產生的沖擊影響比海水比例升高產生的影響要大。

項目負責：大連機工機械環保研究所李琳琳。

意義：采用魚品加工廠生產廢水摻一定比例的海水作為試驗用水，通過含鹽量的不斷增加研究系統的耐鹽性，通過含鹽量的降低和升高研究系統可以在1個運行周期內恢復正常運行。

水解酸化-接觸氧化法

處理啤酒廢水

項目簡介：啤酒廢水屬中濃度的有機廢水，實踐證明，采用厭氧-好氧生物技術處理啤酒廢水是可行的。啤酒廢水懸浮物濃度較高，如果預處理措施不得當，則容易造成水解酸化池中布水系統發生堵塞或積泥。鑒于廢水中的細小麥糟、麥皮等不溶性有機物占有相當比重，建議在廢水進入水解酸化池前最好經過網目規格為60-80目的微濾機進行預處理，尤其是設布水器的工程務必如此。水解酸化池設計成池底設多孔布水管的上流式污泥床厭氧反應器，和UASB不同之處在于以彈性填料代替其三相分離器。若后續采用活性污泥法，則建議將好氧處理產生的剩余污泥排入水解池進行消化處理，這樣不僅可以得到脫水性能良好的污泥，而且總污泥產量比傳統工藝低20％-40％，沒有條件采用強化預處理措施和設置布水器的，建議池底增設泥斗以便及時排除沉淀污泥。

項目負責：山東省輕工業設計院高級工程師周煥祥。

意義：好氧處理若采用階段曝氣措施亦即多點進水方式，就這樣可消除池前端供氧量不足而池后端供氧量過剩的弊病，提高了生物處理效率，同時也降低了處理消耗。

粉煤灰處理含氟廢水

項目簡介：工業生產過程中使用含氟原料的工藝很多，如玻璃制造工業、電子部件制造工業、熔融鹽電解工業、原子有工業、鑄造工業及特種鋼材處理等一些工廠經常會排放出含氟化物的廢水。大量含氟廢水排入水體，將會污染河流，特別是污染了飲用水水源。我國常用的含氟廢水處理多采用加藥和吸附兩種方法，如加入石灰、鎂鹽、鋁鹽處理，或用羥基磷灰石、骨炭、活性氧化鋁等吸附。但這兩種方面多數工藝復雜、勞動條件差、費用較高。而作為工業廢物排出的粉煤灰，侵占土地，淤塞河道，造成揚塵、嚴重污染環境。其處理通常是采用水力沖灰輸送至貯灰場貯存。采用粉煤達處理含氟廢水，具有以廢治廢和資源綜合利用的好處。

粉煤灰具有一定除氟效果，對于高含氟廢水具有較好的處理效果。影響粉煤灰吸附容量的主要因素依次為：原水氟濃度粉煤灰投量攪拌時間。除氟后的粉煤灰可燒制成磚。攪拌時間在生產中可選定30-40min，混合方法宜采用分步混合方法，以降低出水氟濃度，提高粉煤灰吸附容量。

項目負責：航天部第三研究院曹仁堂。

二段法改良工藝處理高濃度

難降解城市污水

項目簡介：工業廢水經過企業內部處理后與生活污水混合，進入城市污水處理廠進行生物處理是可行的，工業廢水內部的難生物降解物質隨同生活污水中易生物降解物質，通過所謂的"協同降解"作用一起降解掉了。高濃度、難降解的城市污水處理的最大問題是硝化菌的難以存活，第二大問題則是有機物的去除，第三個問題是化學除磷的實施。因此，相關的處理工藝應圍繞著這三點進行技術上的突破。

奧貝爾氧化溝、二段法、AB法和延時曝氣法都具有一定的耐沖擊負荷的能力，但經過改進的二段法工藝一方面具有耐沖擊負荷，更適宜于處理城市污水中化工廢水比例高、廢水成分復雜、處理難度大的特點，另一方面在難以生物除磷的條件下，更易于布置成多點投藥，實現化學除磷。

項目負責：中國市政工程華北設計研究院陳立。

意義：在總結高濃度難降解的城市污水處理工程技術的基礎上，通過試驗提出了二段法改良工藝，并在高濃度難降解城市污水處理中硝化菌的難以存活、有機物的去除及化學除磷等技術上有所突破。二段法改良工藝一方面具有耐沖擊負荷，更適宜于處理城市污水中化工廢水比例高、廢水成分復雜、處理難度大的特點，另一方面在難以實施生物除磷的條件下，更易于布置成多點投藥，實現化學除磷。

銅冶煉含砷污水處理

技術簡介：銅冶煉企業含砷污水處理采用硫化法和石灰乳兩段中和加鐵鹽除砷工藝，能夠達到預期目標，但污酸處理存在著處理成本高的問題，有待于新的處理工藝運用，目前國內已有院校試驗電積法處理含砷污酸，其成本低于硫化法，將給企業帶來明顯的經濟效益。目前銅冶煉企業含砷工業污水雖然經處理后做到了達標排放，但在處理水返回使用，降低處理成本方面仍有許多工作可做，這些工作與企業體制，管理水平有著明確的聯系。做好這些工作可明顯提高企業的經濟效益和環境效益。

項目負責：銅陵有色設計研究院龍大祥。

意義：采用此辦法，將對銅冶煉企業含砷工業污水的形成以及如何處理達標排放提出一條新的捷徑，并確保不造成二次污染。

雙功能陶瓷膜生物反應器處理廢水

項目簡介：利用膜生物反應器（MembraneBioreactor，MBR）處理廢水正在受到人們的關注。而無機膜生物反應器（InorganicMembraneBioreactor，IMBR）則是在MBR基礎上興起的。IMBR的核心是采用無機膜，與有機膜比較，無機膜具有化學穩定性好、熱穩定性高、機械性能優異、通量大、壽命長、容易清洗等優點，但也存在著制造成本高，運行費用大等問題，特別是容易堵塞的問題。本研究針對上述陶瓷膜容易堵塞的問題。提出了一種新的膜生物反應器的設計方案。即將陶瓷膜設計成U型管狀，并置于反應器內，成為內置式膜反應器。該陶瓷膜既可以曝氣，又可以進行抽濾，形成一種具有雙重功能的陶瓷膜，在處理廢水的同時不斷地進行曝氣/抽濾的切換。而曝氣的同時又是對陶瓷膜的反吹，以解決陶瓷膜容易堵塞的問題，從而提高反應器處理廢水時的效率。

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據統計，我國每年排出的工業廢水約為8×108m3，其中不僅含有氰化物等劇毒成分，而且含有鉻、鋅、鎳等金屬離子。廢水的處理方法很多，主要有化學沉淀法、電解法和膜處理法等[1]，本文介紹的是活性炭吸附法。活性炭的表面積巨大，有很高的物理吸附和化學吸附功能。因此活性炭吸附法被廣泛應用在廢水處理中。而且具有效率高，效果好等特點。

2、活性炭

活性炭是一種經特殊處理的炭，具有無數細小孔隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積為500-1500平方米。活性炭有很強的物理吸附和化學吸附功能，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面積，將毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止毒物的吸收。同時，活性炭能與多種化學物質結合，從而阻止這些物質的吸收。

2.1活性炭的分類

在生產中應用的活性炭種類有很多。一般制成粉末狀或顆粒狀。

粉末狀的活性炭吸附能力強，制備容易，價格較低，但再生困難，一般不能重復使用。

顆粒狀的活性炭價格較貴，但可再生后重復使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。因此在水處理中較多采用顆粒狀活性炭[1].

2.2活性炭吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。

2.3影響活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標[2].吸附能力的大小是用吸附量來衡量的。而吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量。在水處理中，吸附速度決定了污水需要和吸附劑接觸時間。

活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結構有關。一般來說，顆粒越小，孔隙擴散速度越快，活性炭的吸附能力就越強。

污水的pH值和溫度對活性炭的吸附也有影響。活性炭一般在酸性條件下比在堿性條件下有較高的吸附量[2].吸附反應通常是放熱反應，因此溫度低對吸附反應有利。

當然，活性炭的吸附能力與污水濃度有關。在一定的溫度下，活性炭的吸附量隨被吸附物質平衡濃度的提高而提高。

3、活性炭在污水處理中的應用

由于活性炭對水的預處理要求高，而且活性炭的價格昂貴，因此在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以達到深度凈化的目的。

3.1活性炭處理含鉻廢水

鉻是電鍍中用量較大的一種金屬原料，在廢水中六價鉻隨pH值的不同分別以不同的形式存在。

活性炭有非常發達的微孔結構和較高的比表面積，具有極強的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的Cr（Ⅵ）.活性炭的表面存在大量的含氧基團如羥基（-OH）、羧基（-COOH）等，它們都有靜電吸附功能，對Cr（Ⅵ）產生化學吸附作用。完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr（Ⅵ），吸附后的廢水可達到國家排放標準[4].

試驗表明：溶液中Cr（Ⅵ）質量濃度為50mg/L，pH=3，吸附時間1.5h時，活性炭的吸附性能和Cr（Ⅵ）的去除率均達到最佳效果[5].

因此，利用活性炭處理含鉻廢水的過程是活性炭對溶液中Cr（Ⅵ）的物理吸附、化學吸附、化學還原等綜合作用的結果。活性炭處理含鉻廢水，吸附性能穩定，處理效率高，操作費用低，有一定的社會效益和經濟效益。

3.2活性炭處理含氰廢水

在工業生產中，金銀的濕法提取、化學纖維的生產、煉焦、合成氨、電鍍、煤氣生產等行業均使用氰化物或副產氰化物[6]，因而在生產過程中必然要排放一定數量的含氰廢水。

活性炭用于凈化廢水已有相當長的歷史，應用于處理含氰廢水的文獻報道也越來越多[7].但由于CN_、HCN在活性炭上的吸附容量小，一般為3mgCN/gAC～8mgCN/gAC（因品種而異）[6]，在處理成本上不合算。

3.3活性炭處理含汞廢水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只適宜于處理含汞量低的廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學沉淀法處理，處理后含汞約1mg/L，高時可達2-3mg/L，然后再用活性炭做進一步的處理。

3.4活性炭處理含酚廢水

含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠和煉油化工廠。經實驗證明：活性炭對苯酚的吸附性能好，溫度升高不利于吸附，使吸附容量減小；但升高溫度達到吸附平衡的時間縮短。活性炭的用量和吸附時間存在最佳值，在酸性和中性條件下，去除率變化不大；強堿性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強，吸附效果越差。

3.5活性炭處理含甲醇廢水

活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不強，只適宜于處理含甲醇量低的廢水。工程運行結果表明，可將混合液的COD從40mg/L降至12mg/L以下，對甲醇的去除率達到93.16%～100%，其出水水質可以滿足回用到鍋爐脫鹽水系統進水的水質要求[9].

3.6煉油廠的深度處理

煉油廠含油廢水，經隔油，氣浮和生物處理后，在經砂濾和活性炭過濾深度處理。廢水的含酚量從0.1mg/L（經生物處理后）降至0.005mg/L，氰從0.19mg/L降至0.048mg/L，COD從85mg/L降至18mg/L.

4、前景

隨著科學技術的進步和廢水處理的特殊要求，活性炭的研究從本身的孔結構和比表面積逐步發展到研究表面官能團對活性炭吸附性能的影響。

例如，活性炭纖維（簡稱ACF）近年來在處理廢水方面受到了科研工作者的重視，它的直徑一般為5～20μm，其制備原理與傳統的活性炭制備相同，即將纖維狀碳在800℃以上用水蒸氣或二氧化碳活化處理。纖維狀活性炭的孔隙結構以微孔為主，中孔很少，幾乎沒有大孔，比表面積可達2500m2/g.具有吸附和脫附速率決，吸附容量大，導電性高等特點。

實驗表明，ACF對苯酚的吸附容量為248mg/g，吸附飽和后經多次再生吸附容量幾乎不變，吸附性能比活性炭好。室溫時，在酸性或中性條件下，向100mL濃度為282mg/L的含酚模擬廢水投加活性炭纖維0.5g，恒溫振蕩30min，苯酚去除率可達91%[8].

最近，人們發現活性炭不僅有吸附特性，同時表現出催化特性，由此而發展起來的催化氧化法日益受到重視，其研究也在不斷深化。為了提高處理效率，從研究催化氧化機理出發，改變活性炭的表面結構[9]，提高活性炭的能力，尋找理想的吸附劑。

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關鍵詞：化學課堂教學；知識呈現方式；有效性；策略

文章編號：1005－6629(2008)04－0017－04中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

新課程的實施，著眼于學生在知、情、意等方面的發展，著眼于關注每一個學生的個性發展和可持續發展，而課堂教學應成為新課程實施的主陣地。新課程的設計和呈現，吸收了學習理論領域的研究成果，實現了教材設計的重大轉化，在教材內容的設計和呈現上，充分考慮了知識的結構性和內在聯系。蘇教版以欄目設置作為教材內容的呈現方式，以“你知道嗎”、“觀察與思考”、“活動與探究”、“交流與討論”、“問題解決”等為主要的知識呈現線索，將學生學習作為教材設計的中心問題，突出了學生的“學”，而在教師“教”的方面，給教師留下了足夠的思考空間。但在新課程的實踐過程中，由于缺乏對新課程理念和教學方法的充分認識，部分老師不能有效把握教材內容的呈現方式與實際課堂教學中呈現方式的關系，導致“教”教材的現象比較普遍，這在一定程度上影響著三維目標的實現。

下面以普通高中課程標準實驗教科書蘇教版?化學為例(以下簡稱蘇教版?化學)，就化學課堂教學中知識的呈現方式，談談筆者在教學實踐中的一些膚淺做法和體會，與同行共勉。

1 課堂教學中知識呈現方式的有效性

新課程的實施，需要實現以下三方面的變革，即實現教學內容的呈現方式、學生學習方式、教學過程中師生互動方式的變革。而教學內容的呈現方式的變革是前提與基礎。在課堂教學對教材內容的處理上，一般有三個層次：第一層次是教教材，即授人以魚；第二層次是處理教材，即授人以漁；第三層次是用教材，即悟其魚識。筆者認為，在實際的課堂教學中，創新教材內容的呈現方式，用好教材，把握好教材內容的呈現方式(學中體現教)與實際課堂教學(教中體現學)中的呈現方式，其有效性體現在能否使“教”與“學”有機地結合起來，使三維目標得到更好地落實。

2 課堂教學中知識呈現的有效性策略

教育理念決定著教學行為，要突出課堂教學中過程與方法，我們必須反思與重建課堂教學的觀念基礎，建構主義認為：知識不能被動地接受傳遞和灌輸得到，而是建構而成的；強調用情境呈現問題，營造解決問題的環境；強調幫助學生在解決問題的過程中活化知識，以事實性知識作為解決問題的工具；強調用產生于真實背景中的問題啟動學生的思維。創造性地處理教材內容的呈現方式，寓“過程與方法”于呈現內容中，在學習基礎知識和基本技能的活動過程中，促使情感、態度、價值觀的形成和發展，所以，知識呈現方式需要多樣性。

筆者認為，認真學習新課程標準和新教材，了解新教材的主要特點，把握新教材內容的呈現方式，研究新教材各欄目的重要功能，是用活新教材的前提；構建以人為本的教育理念，落實三維目標，是用活新教材的關鍵；轉變教和學的方式，是用活新教材的基本途徑。

2.1關注知識呈現方式的生活性

化學與生活關系密切，新教材內容的呈現在很大程度上聯系生活、生產實際，使化學更貼近生活，而來源于生活產生中的化學知識，學生更希望得到解釋和結論。如在分析Cl2與Ca(OH)2反應時，可以投影某化工廠生產漂白粉的產品說明書材料：

從材料中可以落實相關的知識目標，如：制備時的化學方程式，漂白粉的主要成分和有效成分，漂白粉的漂白原理，為什么用冷水配制，為什么配成的稱之謂濁液，為什么要密封避光保存于陰涼處，為什么要隨配隨用，為什么有腐蝕性等。

2.2 關注知識呈現方式的問題性

通常我們對化學基本概念和性質等的教學過程重視不夠，常常對概念的引入進行簡單化處理，關注的是概念的基本要素及注意事項，使學生坐失了研究實驗、辨析概念的機會，以致發生教學中的滑過現象，使得一些可能有探索價值的問題輕易地“滑過”。

如蘇教版(化學1)P19關于萃取實驗的呈現，先介紹CCl4的有關物理性質，然后實驗演示，總結得到萃取的基本條件，這是教材內容的呈現方式，有利于學生的自主學習。筆者認為在實際的課堂教學中，可以對知識呈現方式進行必要的處理，步驟如下：(1)用苯代替CCl4，用碘水代替溴水，事先不提示苯的有關物理性質。(2)展示苯和碘水，讓學生觀察顏色，使學生有感性認識。(3)往碘水中緩慢滴加苯，讓學生觀察現象，同時分析產生該現象的原因(注意不要振蕩，此時可以提出問題：從實驗現象中可說明苯有哪些物理性質？讓學生觀察分析得到結論)。(4)振蕩后觀察實驗現象并分析產生現象的原因(可以提出以下問題：溶液中的顏色是哪種物質呈現的？水層顏色變淺，苯層顏色變深，說明什么問題？)。(5)該實驗操作的結果是什么？(使水和碘得到分離)。(6)提出萃取的概念，共同探討萃取所需的實驗條件。(此時學生可能會提出疑問：碘和水得到了分離，但碘和苯又混在一起。這個疑問恰恰成為分液和蒸餾的引入材料)。

2.3 關注知識呈現方式的情境性

以情境促問題，以問題促互動，在互動中學習解決問題的途徑和方法，在活動中體驗學習的樂趣、感受“化學美”，在互動中夯實化學基本概念和理論。在情境、問題、互動三者關系中，情境是前提，問題是基礎，互動是手段，落實三維目標是最后的落腳點。所以，創設問題呈現的情境性，采用多樣化的情境呈現方式，將極大地促進課堂生成的有效性。

例如，蘇教版(化學1)對于物質的分散系這部分知識的呈現方式是比較直接的，主要原因是概念比較多，教材中先介紹分散系、溶液、濁液、膠體、電解質、非電解質、電離等概念，然后分頭介紹電解質的電離和膠體的一些性質。筆者認為，如果在課堂教學中照搬教材中的呈現方式，會存在兩個問題：一是以知識介紹為主，缺少一些情境，難以探究。二是學生對用微粒直徑來定義概念感到抽象，難以理解。筆者在教學中利用一些實驗情境，采取了以下呈現方式：(1)先展示一瓶FeCl3溶液，結合學生在初中已有的知識，指出溶劑及溶質，分析電解質和非電解質，以及電解質在水中的電離。適時提出在FeCl3溶液中實際存在的微粒是Fe3+和Cl-，其微粒直徑一般小于10-9m(科學實驗測定)(2)再展示一瓶含有懸浮顆粒的渾濁污水，學生已知是濁液。同時指出懸浮顆粒比較大，其直徑大于10-7m(科學實驗測定)。(3)提出分散系的概念，溶液和濁液都屬于分散系。(4)對比實驗：燒杯A中加入50mL冷水，然后滴加幾滴FeCl3溶液；燒杯B中加入50mL水，加熱到沸騰，然后滴加幾滴FeCl3溶液。(5)實驗分析：燒杯A中仍是FeCl3溶液，只不過是稀釋了，所以濃度比原溶液的小，顏色明顯變淺。燒杯B中發現顏色明顯加深，說明分散質不可能是FeCl3， 根據不同組成物質情況及顏色判斷應該是Fe(OH)3 產生的顏色，得到的分散系依然澄清透明，無沉淀現象。(6)實驗：用光照射FeCl3溶液、含有懸浮顆粒的渾濁污水、燒杯B中制得的分散系，提出“丁達爾效應”。(7)提出膠體的概念(其微粒直徑10-9m～10-7m之間)，同時完善分散系的種類。(8)知識提升環節：提供必要的信息(溶質在水中以分子或離子的形式存在，且微粒直徑一般小于10-9m)，設計問題討論：燒杯B中制得的膠體，其分散質是什么？

2.4 關注知識呈現方式的銜接性

最近發展區理論認為，新知識的教學需要確定學生發展的兩種水平：一種是已經達到的發展水平；另一種是可能達到的發展水平，表現為“學生還不能獨立地完成任務，但在教師的幫助下，在集體活動中，通過模仿，卻能夠完成這些任務”。這兩種水平之間的距離，就是“最近發展區”。把握“最近發展區”，能加速學生的發展。

例如，蘇教版(化學1)P40關于氯氣的生產原理，一些教師在授課過程中按教材中的知識呈現體系進行。先介紹海水及海水中的主要物質NaCl，然后開門見山提出電解飽和食鹽水來制取氯氣，接下來就是實驗演示。筆者在教學實踐中是這樣呈現的：(1)先復習回顧電解水的裝置及有關問題(學生已有的知識水平)，同時補充陽極和陰極的概念。(2)如果把水改成飽和食鹽水，進行電解(需要達到的發展水平)。(3)學生通過觀察實驗現象，結合溶液的元素組成分析，提出以下假設：陰陽兩極所產生的氣體有三種可能性： Cl2、O2、H2(最近發展區)。(4)逐一檢驗產生的氣體(氧氣和氫氣的檢驗方法學生已掌握，氯氣的檢驗對于學生來說還是個空白，由于氯氣的性質在后面的教學中涉及，所以在這里需要一些信息提示)。(5)從元素組成及氣體情況分析，還應該產生NaOH，通過滴加酚酞試液，觀察哪極變紅。同時書寫化學方程式，指出陰陽極的產物。(6)點題：這就是工業制Cl2的方法，同時可以得到NaOH，這就是工業上稱之謂重要的“氯堿工業”。(7)拓展：工業上需要大量的飽和食鹽水，來源于海水，順勢介紹海水的情況及海水曬鹽的簡單過程。這樣設計從學生已有知識出發，層層深入，不但過程嚴密，而且易于探究，避免了由于直接呈現導致的想探究而難以探究的尷尬局面，這樣的呈現方式應該是有效的。

2.5關注知識呈現方式的探究性

篇6

摘要:

魯奇加壓氣化廢水中含有大量酚類化合物，分析酚類物質種類和含量對處理這類廢水有指導意義。通過將水樣溶于丙酮，使用無水硫酸鈉小柱除去丙酮溶液中水分的方法對水樣進行處理，前處理方法簡單方便。使用GC－MS定性分析水樣中酚類，并建立了8種酚類目標物的定量分析方法。結果表明，在0.2～20mg/L的范圍內線性良好，回收率在72%～105%之間，相對標準偏差(n=3)為1.4%～7.9%。該方法簡單可靠，適用于測定煤氣化廢水中酚類物質的含量。

關鍵詞:

廢水;酚類化合物;GC－MS;分析方法

現代煤化工項目中煤的氣化是重要的工藝，其中魯奇加壓氣化是比較成熟的氣化工藝。氣化產生的洗氣廢水含有酚氨等高濃度難降解有機污染物，這類廢水中的酚類化合物組成復雜，危害大，影響范圍廣。美國EPA的129項優先控制污染物中有11項是酚類化合物［1］，我國水中優先控制污染物黑名單中酚類化合物也有6項［2］。含酚廢水的處理是國內外煤化工行業中的重大課題之一［3］，分析酚水組成和含量對酚回收和廢水處理等工藝有參考和指導意義。目前酚類的常用測定方法有溴量法、分光光度法、氣相色譜法［4－6］，但存在著前處理復雜，測定流程繁瑣等問題。利用丙酮和水互溶的性質，將酚水樣加入到丙酮溶劑中，混合均勻后通過自制的無水硫酸鈉小柱除去水分，并使用丙酮洗脫，得到含目標物的丙酮溶液，直接進GC－MS分析。克服了傳統的液液萃取方法萃取效率不高，操作時間長，消耗較多有機溶劑等缺點。前處理方法簡單方便，可以對煤氣化酚水中主要的8種酚類物質同時檢測。

1實驗部分

1.1儀器與試劑島津GCMS－QP2010Ultra氣質聯用儀，色譜柱Rtx－5MS(30m，0.25mm，0.25μm)。丙酮(色譜純);無水硫酸鈉(分析純，使用前650℃灼燒4h);酚類化合物: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、鄰苯二酚。

1.2GCMS分析參數GC參數:進樣口溫度為150℃，氦氣作載氣，流速為0.8mL/min，1∶5分流進樣，柱溫起始溫度為60℃，保持1min，5℃/min升至150℃保持2min。MS參數:EI離子源，Scan模式下掃描范圍m/z=35～250，溶劑延遲2.5min，掃描時間3～16min。SIM模式下質譜條件如表1所示。

1.3酚水樣品前處理為了將樣品中的酚類物質提取出來，采用直接將樣品與丙酮混合，再除去混合溶液中水分的方法。實際樣品為某煤制天然氣公司酚氨回收裝置入口酚水。由于樣品含酚類濃度較高，應少量取樣。取0.20mL樣品，加入到5mL丙酮中，混合均勻。使用自制的無水硫酸鈉小柱:在10mL注射器內部底層鋪一層玻璃纖維濾膜，加入2g經處理過的無水硫酸鈉，在上面再加一層玻璃纖維濾膜，用5mL丙酮沖洗小柱進行預清洗。將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，待檢測。上述步驟的目的是將水樣中的目標物轉移至有機溶劑丙酮中，并除去水分，同時稀釋了樣品。

1.4樣品定性分析煤氣化產生酚水中的酚類物質種類較多、含量復雜，用質譜檢測器對酚水樣進行定性。在Scan掃描模式下得到總離子色譜圖如圖1所示。通過對含量較高的8個目標物進行質譜譜圖對比，確定樣品成分。8個主要目標物組成及其保留時間如表2所示。

1.5定量分析在定性分析的GCMS方法基礎上建立SIM掃描方法，并配制8種酚類系列混合標準溶液，質量濃度別為0.2、1、5、10、20mg/L。以峰面積定量，得到標準曲線，如表2所示。

2結果與討論

2.1前處理方法的優化為使方法簡單可靠，對前處理方法進行了優化，參考實際樣品質量濃度范圍，配置了8種酚類物質的空白加標溶液，各種酚類化合物的質量濃度為200mg/L。對取樣量和無水硫酸鈉用量進行了優化，當所取水樣量＞0.4mL時，所需要的無水硫酸鈉較多，且峰形變寬嚴重，綜合考慮取樣量為0.2mL。分別使用1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5g無水硫酸鈉對樣品脫水，發現當無水硫酸鈉＜1.5g時，無法將水分脫除完全，使部分酚類物質無法轉移至丙酮溶劑中，且會有柱流失的現象，使用大于3.0g無水硫酸鈉時回收率降低，所以使用2.0g無水硫酸鈉。

2.2方法可靠性對空白水樣采用標準加入法，添加質量濃度為25、100、200mg/L，所得回收率和相對標準偏差如表3所示(n=3)。各目標物的加標回收率和相對標準偏差均良好，說明此樣品前處理分析方法可靠。

3結論

為了分析水樣中酚類物質，將水樣與丙酮溶劑互溶，使用無水硫酸鈉小柱除去樣品中水分，建立了丙酮提取水樣中酚類物質，氣相色譜質譜聯用儀同時檢測8類酚類物質的分析方法。該方法前處理方便快捷，可靠性好，適用于含酚廢水中酚類物質的測定。

參考文獻

［1］田芹，江林，王麗平．水體中揮發酚測定中的流動注射分光光度法研究進展［J］．巖礦測試，2010，(2):161－168．

［2］奚稼軒．固相萃取－高效液相色譜法測定飲用水中酚類化合物［J］．環境監測管理與技術，2004，(2):235－236．

［3］余振江．煤氣化過程高濃度酚氨污水化工處理流程開發、模擬與工業實施［D］．廣州:華南理工大學，2011．

［4］高超，王啟山，夏海燕．水體中酚類化合物測定方法的研究現狀［J］．天津化工，2010，(4):41－42．

［5］朱霞．水體中揮發酚類測定方法的比較［J］．青海環境，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

中圖分類號：U664.9+2

一、城市污水處理必要性分析

1.1 做好污水處理工作，美化社會環境。在當前，很多行業工廠由于生產需要，每天都排放大量污水。這些污水沒有經過處理，或者只經過簡單處理，就被排放到河流中去，污染了河道系統，大量魚蝦生存環境惡化，而自然生態環境是十分脆弱的，一旦被打破，就很難再還原。另外一方面，規模日漸龐大的現代城市每天的生活排放污水也相當可觀，這些生活污水和工業污水一樣，也破壞著社會環境。做好污水的處理工作，能夠很大程度上降低污染程度，美化社會環境。

1.2做好污水處理工作，緩解用水壓力。水資源是寶貴的，可再生的(水循環過程是具有其固定自然規律的，打破這一規律，水資源也會一去不復返)。現代大工業生產每天消耗大量淡水資源，污水不經過處理直接排放也會間接導致淡水資源的稀缺。做好污水處理工作能夠從兩個方面環節用水壓力：污水經過處理可以循環使用；污水經過處理，大自然中的淡水不被污染，水資源就能夠得以保證。

1.3做好污水處理工作，保護自然環境。由于污水的不斷污染，自然界中很多動植物不斷消失和滅亡，生態環境被很嚴重的破壞。做好污水的處理工作，能夠保證現存的很多對水循環系統以來程度較高物種的生存，進而達到保護生態系統、保護自然環境的目的。

二、常見污水處理方法分析2.1物理處理方法。（1）格柵法：可分為人工清理的格柵（適用于中小型城市生活污水廠或所需截留的污染物較少時）和機械格柵（適用于大型城市生活污水廠或所需截留的污染物較多時）。（2）篩網法：篩網的去除效果，可相當于初次沉淀池的作用。（3）過濾：是以具有孔隙的粒狀濾料層，如石英砂等，截留水中的雜質從而使水獲得澄清的工藝過程。（4）離心分離法：它的作用是基于存在于水中的懸浮物和水的密度不同而產生的。主要設備有：離心機、水力旋流器及旋流池等。（5）沉淀池法：用于廢水進入生物處理設備前的初次沉淀、生理處理后的二次沉淀及污泥處理階段的污泥濃縮池。（6）浮上法：適用于顆粒直徑很小，很難用沉淀法加以去除時，主要有電解浮上法、分散空氣浮上法和溶解空氣浮上法。

2.2生物處理方法。污水生物學處理具體來說是通過微生物所產生的酶，氧化分解有機物，從而使水得到凈化。其中起主要作用的是細菌，污水中可溶性的有機物直接被菌體吸收；固體和膠體等不溶性有機物先附著在菌體外，由菌細胞分泌的胞外酶分解成可溶性物質，再被菌體吸收，通過微生物體內的氧化、還原、分解、合成等生化作用，把一部分有機物轉化成微生物自身組成物質，另一部分有機物被氧化分解為CO2、H2O等簡單的無機物，從而使污染物質得到降解。主要方法有：氧化塘法、活性污泥法、生物濾池法、厭氧處理法。

2.3水的化學處理方法。中和法；化學混凝法；化學沉淀法；氧化還原法；吸附法。

2.4城市污水處理的新模式。（1）生物膜技術：通過選育和培養高效的微生物菌種，制成制劑，高密度直接投放到待處理污水，形成生物膜，對污水進行降解和凈化。（2）粉末活性炭吸附技術：粉末活性炭在污水處理中的使用已有70年左右的歷史。自從美國首次使用粉末活性炭去除氯酚產生的嗅味以后，活性炭成為給水處理中去除色、嗅、味和有機物的有效方法之一。國外對粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明：粉末活性炭對三氯苯酚、二氯苯酚、農藥中所含有機物，三鹵甲烷及前體物以及消毒副產物三氯醋酸、二氯醋酸和二鹵乙腈等等均有很好的吸附效果，對色、嗅、味的去除效果已得到公認。可用于提高污水處理廠出水水質。（3）曝氣生物濾池法：該工藝是一種淹沒式上向流生物濾池，其濾料為比重小于1 的球形顆粒并漂浮在水中。通過硝化和反硝化作用凈化水質，其處理能力大大高于活性污泥法，并能達到很高的排放水質標準。

目前，在城市污水處理中，活性污泥法是被最廣泛使用的方法之一，但其所產生的腥臭污泥問題仍然令人頭痛。可嘗試用污泥進行垃圾場填埋、作有機肥料等。

三、城市污水處理環境效益分析

3.1 污水處理工藝流程分析。工藝流程是環境效益分析重點論證的內容之一，環境效益分析需認真對污水處理的工藝流程進行分析和論述，并保證在滿足進水水質要求的情況下，確保污水處理出水水質應嚴格遵守《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)和其修改單的要求，根據不同工藝對污水的處理程度和受納水體的功能，確定常規污染物的排放標準，對城鎮居民小區、郊區村鎮、居民點、工業企業內的居住區的生活污水處理設施污染物排放也按國家標準執行。污水處理工藝及設施的選擇，還應該從經濟性能、技術性論、環境性論、社會性論等多方面加以綜合比選，對不同的水處理方案從技術和經濟角度進行分析和論證，并推薦排水達標的方案，各城市根據各自的特點，選擇合適的處理工藝流程。

3.2 尾水對受納河流的環境影響分析。污水處理項目自身產生的污水量很少，但是尾水排放量很大，如果將尾水量看作建設項目的排水量，按照導則要求確定評價等級顯然不妥當，應根據實際情況區別對待。對受納水體的環境影響還應該考慮超負荷污水溢流和事故排水對受納水體的影響，必要時需要通過相應的預測模式進行計算，并分析影響程度。污水排放口附近有設置河流保護目標時，則要對排污口的位置選擇及排放方式進行充分的方案比選論證，并推薦合理的排放口設置方案。如果城市污水處理的出水回用于農業灌溉，則應對污灌農田產生的影響進行分析，說明原來污灌農田改用處理出水灌溉后，對農田土地環境的改善作用及對農作物生長產生的影響。

3.3 惡臭對周邊環境的影響分析。惡臭是污水處理期間的一個非常重要的環境問題，由于臭氣對周圍環境的影響而引發的訴訟時有發生。在污水處理過程中，產生的惡臭物質主要由碳、氮和硫元素組成。其惡臭成分一般分為5類：含氮化合物(三甲胺、氨、吲哚等)；含硫化合物(甲硫醇、硫化氫、甲基硫醚等)；鹵素及衍生物(鹵化烴等)；烴類(脂肪烴、芳香烴；含碳、氫或碳、氧、氫組成的化合物(低級醇、醛、脂肪酸)等。污水在污水廠的各個處理單元都會產生臭味，如泵房、沉砂池、曝氣池、污泥濃縮池、脫水機房等工序，但進水部分(格柵間)和污泥處理部分(濃縮池和脫水機房)的惡臭尤為嚴重。產生惡臭的原因是由于在城市污水管網系統中，污水在下水管道中停留時間長，下水管道沒有足夠的溶解氧，污水中發生厭氧反應，產生硫化氫、氨氣、甲烷等惡臭氣體。污水處理產生的惡臭物質對人體呼吸、消化、心血管、內分泌及神經系統都會造成不同程度的毒害，有的芳香族化合物甚至使人體產生畸變、癌變。惡臭防護的途徑一般包括3個方面：(1)在設計中減少惡臭物質的排放；在污水處理單元，一般可通過合理設計盡量減少污水流動過程以及在上游投放化學品來減少惡臭氣體釋放量；而污泥處理單元，則需要根據不同的污泥處理技術，采取相應的惡臭排放措施。(2)配備惡臭氣體收集處理裝置；如果沒有足夠空地來隔離惡臭影響，就需要通過選擇合理的處理技術或是改變廠址周圍用地性質來解決。合理的處理技術包括通過改進設計減少惡臭物質的排放，以及配備惡臭氣體收集處理裝置。(3)設置一定寬度的衛生防護帶。惡臭防護通常采用設置衛生防護帶的方式，以減緩惡臭對周邊環境產生的影響。

篇8

煤化工廢水主要來源于煤煉焦、煤氣凈化和化工產品回收利用等生產過程。這種廢水中的水質以酚和氨為主，其中還含有300多種污染物質，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，是一種具有難降解有機物的工業廢水，十分典型。而CODcr的含量甚至高達5000mg/L。廢水中易降解有機物主要是萘、呋喃、咪唑類等酚類和苯類，而難降解有機物則主要是喹啉、異喹啉、聯苯等。煤化工廢水的色度和濁度較高的原因是廢水中含有各種生色集團和助色集團物質來使其色度和濁度高。

二、煤化工廢水處理方法

煤化工廢水處理工藝路線基本遵行：物化預處理+A/O生化處理+物化深度處理。

1.預處理

廢水預處理大多是用隔油、沉淀、氣浮等物化法，其中隔油法分為重力分離型、旋流分離型和聚結過濾型，而重力分離型又分為平流式（API）、斜管式（CPI）、平流斜管式（API-CPI）、平行波紋板式（CPS）、斜交錯波紋管式（OWS）隔油池和重力沉降分離隔油罐等；氣浮法則包括溶氣氣浮、擴散氣浮和電解氣浮等。若工業廢水中含較高濃度的酚和氨，則需要對酚和氨進行回收預處理。對于酚的預處理方法一般有蒸汽脫酚法、吸附脫酚法、溶劑萃取法、液膜技術法、氧化法和離子交換法等，工業上常用溶劑萃取法做酚的預處理，溶劑為異丙基醚；對于氨來說，一般采用蒸汽汽提-蒸氨法。

2.生化處理

煤化工廢水經過預處理后，再進行生化處理，一般采用厭氧/好氧法、厭氧/缺氧/好氧法、、生物接觸氧化、載體生物流化床、序批式活性污泥、上流式厭氧污泥床和在活性污泥曝氣池中投加活性炭等進行處理。一般來說，當用好氧法處理過后，需要針對廢水的特性再進行再處理。

（1）厭氧/好氧法：厭氧/好氧是利用微生物的硝化和反硝化的作用進行脫氮、脫碳的原理的普通活性污泥法改進的方法。污水經過預處理后，在進行厭氧/好氧法處理，COD質量濃度和氨氮的質量濃度均會下降，其中較難降解的有機物萘、喹啉和吡啶的去除率分別為67%，55%和70％，而一般的好氧處理這些有機物的去除率不到20％。采用厭氧固定膜－好氧生物法處理煤化工廢水，也得到了比較滿意的效果。

（2）厭氧/缺氧/好氧法：厭氧/缺氧/好氧法中的厭氧處理，是為了把廢水中難以降解的有機物變為鏈狀化合物，長鏈化合物變為短鏈化合物。這種方法用于焦化廢水處理，當焦化廢水經過處理后，廢水中的COD質量濃度、揮發酚的質量濃度和氨氮的質量濃度均會大幅度的降低，比如說：COD質量濃度會由3257mg/L降至143.5mg/L。

（3）載體生物流化床：載體生物流化床主要是運用生物膜法和活性污泥法基本原理由鼓風曝氣系統和填料及篩網系統組成。利用載體生物流化床，不僅能夠在生化處理前端高負荷脫除COD，生化處理后端高負荷脫除氨氮，而且還能代替BAF進行深度處理。載體生物流化床投資成本少，僅是活性污泥曝氣池投資成本的70%，并且所占的面積也相對較小，僅僅占活性污泥曝氣池的一半。其密度低，填料易丟失，需要專業人員進行專業性的技術操作。

（4）序批式活性污泥：序批式活性污泥是根據好氧、厭氧微生物自身的代謝機能，在進行好氧和厭氧交替反應過程中降解污水中的有機物和氨氮等污染成分的原理對傳統活性污泥法進行改良后的產物。應用序批式活性污泥處理后的污水能夠達到《合成氨工業水污染物排放標準》中一級排放的標準。

（5）上流式厭氧污泥床：上流式厭氧污泥床能夠使大部分的有機物轉化成甲烷和二氧化碳，并且能夠利用反應器上部的分離器分離氣體、液體、固體。生化法能夠較好地去除廢水中的苯酚類和苯類物質，但是對于一些難降解的有機物比如說喹啉類、吲哚類、咔唑類等效果較差。所以，近年來對煤化工污水防治技術研究方興未艾,出現了生物膜反應器、濕式氧化、等離子體處理、光催化和電化學氧化等先進技術,這些技術已在某些煤化工企業得到實施或取得試驗成果,由于應用成本普遍較高,所以還未大規模推廣應用。

3.深度處理

經過生化處理的煤化工廢水，出水的CODcr、氨氮等質量濃度大幅度下降；但是，因為存在難降解有機物，生化處理后的COD、色度等仍然沒有達到可以排放的標準，因此，需要繼續進行深度處理。深度處理方法主要有：超濾、反滲透、混凝沉淀、絮凝沉淀、活性碳吸附和化學氧化、MBR等。有研究發現，強化生物脫碳脫氮以臭氧生物活性碳技術作為深度處理單元和回收工藝來處理煤化工廢水后，廢水中的高COD、高氨氮質量濃度大幅度下降，具有很好的處理效果，其水質可以達到《城市污水再生利用工業用水水質》的標準。（1）臭氧生物活性碳技術通過對臭氧生物活性碳技術在深度處理過程中的強化生物脫碳脫氧及回用工藝處理煤化工廢水時，發現了此工藝技術對于COD、高氨氮中所含油不容易降解煤化工廢水的處理時，有著非常良好的廢水處理效果，處理出來的水質符合《城市污水再生利用工業用水水質（》GB/T19923-2005）標準。

4.膜濃縮廢水的蒸發處理技術

煤化工廢水進行濃鹽水處理時所用的濃鹽水主要是來源于雙膜處理后的反滲透濃水，含有鹽質量濃度為3000-25000mg/L。一般采用膜濃縮和熱蒸發技術來進行濃鹽水的再濃縮。把含鹽量較高的鹽度提升到50000到80000mg/L之后，就進行蒸發處理，通常使用的是機械蒸汽壓縮再循環技術，處理廢水的過程中，所需要的熱能，是由蒸汽冷凝以及冷凝水冷卻時所產生的熱能。處理過程中不會流失潛熱。處理過程中只需要消耗一些廢水（蒸發器內的）以及所產生的蒸汽和循環的冷凝水還有電能等。蒸發器將鹽含量提升到了20%之上。所排出來的鹽鹵水被輸送到蒸發塘通過自然地蒸發，結晶干燥后成固體，運到堆填區埋放。膜濃縮技術經常用于濃鹽水處理的前段，可以將廢水中的鹽質量濃度提高到50000-80000mg/L，膜濃縮技術處理成本較低、規模大、技術成熟，能夠減小濃鹽水處理后續蒸發器的規模，這樣能夠降低成本并節約資源。伴隨著環境保護的呼聲高漲，在未來的煤化工業的發展中也將是低成本投入、高產量回報，降低污染，進行可循環的發展。使污染物可以減少量化、得到循環利用，提升資源的可使用率，將經濟實現可持續化發展。

三、結語

篇9

關鍵詞：二氧化錫；對硝基苯酚；催化氧化；降解

引言

對硝基苯酚是工業生產中廣泛使用的一種有機物質，但是因其硝基和羥基與苯環的共軛作用，該物質屬于難降解有機物之一，不易被好氧生物所降解，同時生物降解產生的亞硝基和羥胺也是致癌物，因此含有對硝基苯酚的廢水處理一直是一個難點[1-4]。電催化氧化法用于處理難降解有機物具有很好的效果，文章采用改進的熱氧化工藝制備了不同摻銻量二氧化錫電極，對對硝基苯酚在電極上的電催化降解TOC和電流效率進行了研究。

1 實驗

1.1 電極制備

將SnCl4?5H2O的乙醇溶液和和SbCl3乙醇溶液按不同摻銻原子比進行混合得到不同摻銻量的溶液；將用10%草酸煮后蒸餾水沖洗干凈的鈦片浸泡于溶液中取出后于酒精燈上烘干，第一次重復浸泡和烘干十次，放入450℃恒溫馬弗爐中熱分解10min，再冷卻至室溫；其余的浸泡和烘干采取遞減的次數進行，使涂層最終的質量保證在5mg/cm2，最后放入馬弗爐中于500℃下恒溫焙燒1h，則得到不同摻銻二氧化錫涂層電極。將制備好的電極片用導電銀膠與一根銅導線連接，留下工作面積后再把多余的電極面用硅橡膠或AB膠密封。

1.2 不同摻銻二氧化錫電極對對硝基苯酚溶液的電催化氧化降解實驗

不同摻銻二氧化錫電極對對硝基苯酚溶液的電催化氧化降解實驗在CHI660B電化學工作站上進行，采用恒電流方式。所得不同時間電解的溶液在TOC測試儀上進行測試。

2 結果與討論

2.1 不同摻銻量二氧化錫電極對對硝基苯酚溶液降解的TOC測試結果

電催化氧化降解實驗是在室溫下對硝基苯酚溶液濃度為100mg/L，電解液的體積為200ml，支持電解質Na2SO4的濃度為0.1M，電流密度20mA/cm2，陽極電極面積均為7cm2，陰極均為14cm2鈦板，陰陽極間距為1.5cm攪拌條件下進行的。由圖1可見，隨著降解時間的延長，所有電極降解后溶液的TOC去除率都呈現出逐漸升高的趨勢，這說明不同摻銻量電極對對硝基苯酚皆表示出良好的電催化氧化活性，其中摻銻量最低2.357%和最高12.000%的電極開始時TOC的去除率較低，而6.450%的電極TOC去除率明顯高于其它電極的TOC去除率。由圖中曲線變化趨勢來看，摻銻量為6.450%和4.517%的電極降解3h后，溶液中的TOC去除率已經達到50%，其它電極隨著電解時間的延長溶液的TOC去除率也增加但增加的速度變緩。

2.2 不同摻銻量二氧化錫電極電催化氧化對硝基苯酚電流效率的比較分析

電催化氧化方法工業化的關鍵在于降低操作費用，而操作費用與降解有機污染物所需能量有關，這就要求提高電流效率。為了進一步比較不同摻銻量二氧化錫電極對對硝基苯酚的電催化氧化降解能力和效果，以TOC去除為指標表征對硝基苯酚礦化過程中電極的電流效率，計算公式見（1），式中η為有機物礦化的電流效率，Qt1和Qt2為不同電解時間所通過的電量，TOCt1和TOCt2為相應時間溶液中的總有機碳。

（1）

圖2為不同摻銻量二氧化錫電極的電流效率對比圖。圖中橫坐標為通電量，縱坐標為在每個時段單位通電量對TOC的平均去除率。從圖中可看出在通電量為2000C之前（降解時間約4h），摻銻量為4.517%和6.450%的電極上對硝基苯酚的礦化效率較高，而兩電極中摻銻量為6.450%電極的電流效率更高；其次是摻銻量為5.580%和10.500%的電極，而摻銻量為12.000%的電極上對硝基苯酚的礦化效率最差，這結論與TOC去除率結論一致。隨著通電量的增加到4000C-5000C，即降解時間約為8-10h時，所有電極的礦化效率均下降，其中電流效率最低的恰好是摻銻量為4.517%、6.450%和10.500%的電極，與TOC去除率曲線比較可知，TOC去除率較高的電極越到降解后期有機物的礦化效率就越低，這是因為隨著反應的進行，溶液中有機物的濃度已經下降，因而可降解的有機物已經很少，按上述公式計算所以電流效率是下降的。從圖中還可以看出，摻銻量為7.300%的電極在通電量為1000C時，出現了一個低谷，分析其原因可能是此階段有難降解中間產物的積累，隨后在通電量為1500C左右出現了峰值，說明此階段出現了較易降解的中間產物，因而電流效率較高。

3 結論

不同摻銻量二氧化錫電極對對硝基苯酚溶液TOC去除率結果表明，所制備的不同摻銻量的Sb-SnO2/Ti電極的電催化活性有區別，隨著摻銻量的增加，電極的電催化活性呈先增加后減小的趨勢，其中摻銻量為2.357%和12.00%的電極的催化活性最差，而電催化活性最好的電極摻銻量在4.517%和6.450%之間，而且這兩電極對對硝基苯酚的礦化效率在低通電量時也是最好的。

參考文獻

[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

關鍵詞：對乙酰胺基酚；對硝基酚；合成

中圖分類號：R914.5

文獻標識碼：A

文章編號：1672-979X(2010)09-0354-03

對乙酰氨基酚(4－羥基乙酰苯胺)為白色結晶或結晶粉末，無臭，味微苦，熔點168～172℃。對乙酰氫基酚是常用的解熱鎮痛藥，解熱鎮痛效果與非那西丁相仿，其解熱作用較阿司匹林持久且刺激性小，很少有過敏反應。由于許多國家限制或禁止使用非那西丁，對乙酰氨基酚的應用量增加。對乙酰氨基酚還可作為有機合成中間體用于合成貝諾酯等藥物，也可用作過氧化氫穩定劑。目前，對乙酰氨基酚已成為國際醫藥市場上頭號解熱鎮痛藥，也是我國原料藥中產量最大的品種之一。

目前國內以對硝基氯苯水解得到對硝基酚，經鐵屑還原制得對氨基酚，用醋酐酰化獲得對乙酰氨基酚。雖然技術成熟，工藝簡單，但產品收率低，質量較差，毒性大，成本高。生產過程中產生大量含酚含胺的鐵泥和污水，嚴重污染環境。文獻報道的對乙酰氨基酚合成路線很多，現從工業化角度對其合成方法作一綜述。

1以硝基苯為原料

嚴新煥等在有濃硫酸和十六烷基三甲基氯化銨的條件下，以Pd／C為催化劑，將硝基苯催化氫化為對氨基酚。對氨基酚不經分離，直接乙酰化合成對乙酰氨基酚，收率64.3％。流程見圖1。

優點：流程短，原料易得，三廢相對較少，從起始原料硝基苯到終產物可采用“一鍋煮”法，收率尚可；缺點：原料硝基苯為易燃易爆液體，毒性大。濃硫酸隨原料進入反應系統后與鈀反應，使Pd／C催化劑失活，工藝不穩定，且提取時用的苯胺溶液易燃，有腐蝕性，屬高毒化學品，可污染水體。

2以對硝基酚為原料

Mortis在醋酐和醋酸的混合液中，用0.05％～0.5％Pd／C為催化劑，將對硝基酚催化加氫制成對氨基酚，直接將對氨基酚乙酰化合成對乙酰氨基酚，總收率達75％～100％。

Wiezer等將反應改在帶折流擋板的釜式攪拌反應器中連續進行，傳熱優于固定床反應器，產物可以連續移出，可使生產規模更大。

張維剛等用Pd／C為催化劑，采用固定床“一步法”連續合成對乙酰氨基酚，對硝基酚轉化率為100％，對乙酰氨基酚選擇性達95％以上。

方巖雄等以對硝基酚為原料，Pd／C催化加氫酰化一步合成對乙酰氨基酚，最佳溶劑為醋酸，用量為對硝基酚的2～5倍，對乙酰氨基酚收率可達95％。將催化劑改為Pd―La／c后，對乙酰氨基酚收率達到97％。流程見圖2。

優點：可采用“一鍋煮”法，不需分離純化對氨基酚，避免了中間體對氨基酚的氧化，簡化了工藝路線，降低了生產過程中的雜質含量，提高了產品純度，產品質量和外觀都有很大提高。反應可在固定床反應器或反應釜中進行，產物可以連續移出，適于大規模工業化生產。是目前國內外大力提倡的合成方法；缺點：酰化加熱140℃，溫度略高。

3以對氨基酚為原料

邵艷東等以對氨基苯酚和乙酸酐為原料，以鋅粉為抗氧化劑，以活性炭為脫色劑，以稀乙酸為反應介質，采用微波輻射技術合成對乙酰氨基酚，產率可達81.2％。流程見圖3。

微波輻射是新興的綠色合成技術，微波能量能穿過容器直接進入反應物內部并只對反應物和溶劑加熱，且加熱均勻，防止反應物和產物因過熱而分解。反應時間短，收率較高，操作簡單，能耗小，污染少。

4以對羥基苯乙酮為原料

Davenpon等先將對羥基苯乙酮肟化，再經Beckmarm重排制得對乙酰氨基酚。劉寧等用此法將對羥基苯乙酮肟化后得對羥基苯乙酮肟，收率93.5％，然后用HB分子篩作為催化劑，以丙酮為溶劑，重排得對乙酰氨基酚，產率81.2％。Ghiaci等以丙酮為重排反應溶劑，用A1-MCM-41分子篩作為重排反應催化劑，催化劑中磷酸含量30％時產率達最高值。流程見圖4。

優點：副產物少，產品后處理簡單，污染小，收率較高(以對羥基苯乙酮計93.5％×81.2％=75.9％)。產品純度高；缺點：起始原料對羥基苯乙酮來源較少，價格較高。肟化使用的鹽酸羥胺毒性大，有刺激性。若使用強無機質子酸作為催化劑，腐蝕設備較重且分離困難。若使用HB分子篩作催化劑，則制備催化劑的時間太長。

5以苯酚為原料

呂布等以苯酚為原料，經乙酰化、Fries重排、肟化、Beckmann重排合成對乙酰氨基酚，收率分別為82％，68.6％，92.5％，50.5％。流程見圖5。

優點：原料易得，價格低廉，污染較小；缺點：反應步驟多，原料、試劑品種多，致后處理繁瑣，總收率太低(以苯酚計82％×68.6％×92.5％×50.5％=26.3％)。