水处理技术研究进展论文

探究水处理陶瓷膜制备与应用技术研究进展论文

膜技术被认为是21 世纪最优前景的水处理技术之一，膜材料技术、膜分离技术在近十几年得到很大发展，在水处理领域得到了广泛应用。水处理陶瓷膜的过滤、分离性能与膜孔径大小及其分布、孔隙率、表面形貌等有密切关系。陶瓷膜的活性分离层是颗粒以任意堆积方式形成的，孔隙率通常为30 ～ 35%，且曲折因子调控较为困难，陶瓷膜的水处理效能受到局限。研究陶瓷膜制备、修饰、工艺优化新技术以提高其过滤、分离、抗污染效能是水处理陶瓷膜领域的研究重点。

1. 水处理陶瓷膜制备技术

致孔剂制备技术

致孔剂是提高水处理陶瓷孔隙率简单又经济的方法，致孔剂可分为无机物和有机物两类。无机致孔剂有碳酸铵、碳酸氢铵和氯化铵等高温易分解的盐类或无机碳如石墨、煤粉等;有机致孔剂主要包括天然纤维、高分子聚合物，如锯末、淀粉、聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。Yang 等 以Al2O3 为膜基体，以膨润土为烧结助剂，以玉米淀粉作为造孔剂通过挤出、交联、干燥、烧结等过程制备陶瓷膜。研究发现随着淀粉含量的增加，Al2O3 支撑体的最大孔径和平均孔径均有所增大，陶瓷膜的孔隙率可有24% 提高至38%。

模板剂制备技术

模板剂可有效控制所合成材料的形貌、结构和大小，并制备出孔结构有序、孔径均一、孔隙率大的微孔、介孔和大孔材料。模板剂法具有丰富的选材和灵活的调节手段，采用模板剂法制备水处理陶瓷膜极具前景。Xia 等 以有机聚苯乙烯微球为模板剂，采用UV 聚合的方法制备出孔径为100nm 的三维有序聚氨酯大孔材料。Sadakane 等 以PMMA 为模板剂制备出具有三维有序大孔的金属氧化物材料，其孔隙率范围为66 ～ 81%。表面活性剂在溶液中可以形成胶束、微乳、液晶、囊泡等自组装体，也常被用作自组装技术中的有机物模板剂。利用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂可制备出有序的介孔分子筛MCM41，具有多种对称性能的孔道，孔径在2 ～ 50nm 的.范围内。Choi 等以Tween80 为模板剂制备了具有梯度孔径结构的TiO2-Al2O3 陶瓷膜，陶瓷膜的渗透性能大大提高。

纤维层积制备技术

陶瓷纤维材料在成膜过程中可以迅速在支撑体表面沉积搭桥，明显减少了膜层的内渗，并且容易得到较高的孔隙率和比表面积，对膜材料渗透性能的提高具有显著作用。Ke 等 以TiO2 纤维为原料，通过旋涂法制备出平均孔径在50nm 的陶瓷纤维膜，对球形粒子截留率超过95%，膜通量在900Lm-2h-1 以上。

溶胶- 凝胶制备技术

溶胶- 凝胶技术主要是通过调整材料尺寸控制陶瓷膜分离层的分离精度。溶胶- 凝胶法可形成纳米级别的溶胶，得到的陶瓷膜层孔径小、孔径分布窄，适用于高渗透选择性的超滤膜和纳滤膜的制备。Tsuru 等 利用聚合溶胶路线制备出平均孔径 ～ 的TiO2 纳滤膜，对PEG 的截留分子量为500 ～ 000Da，对Mg2+ 的截留率为88%。

2. 水处理陶瓷膜修饰技术

化学气相沉积修饰技术

采用化学气相沉积法(CVD)在陶瓷膜表面沉积硅氧化物或金属氧化物来改善陶瓷膜孔结构以及过滤性能，是一项非常有效的手段。Lin 等 采用CVD 技术对平均孔径为4nm 的Al2O3 陶瓷膜进行修饰，制备出孔径范围为 ～ 的SiO2 陶瓷膜。CVD 的方法一般需要在高温、真空的环境中进行，并且要求前驱物具有一定的挥发性。

原子层沉积修饰技术

原子层沉积技术(ALD)可将物质以单原子膜形式层层沉积在陶瓷膜表面，从而构建陶瓷膜表面微纳结构。Li 等 在平均孔径50nm 的陶瓷膜表面上通过原子层沉积氧化铝层，通过控制原子层沉积次数来调控膜的平均孔径，改性后陶瓷膜对BSA的截留率由 升至。

表面接枝修饰技术

表面接枝技术常被用来调控膜材料的表面性质，接枝过程将改变膜的孔结构，达到减小孔径的目的。陶瓷膜表面一般会吸附水形成大量羟基，通过接枝有机硅烷的方法在介孔膜表面可以修饰一层有机分子层。通过调控接枝分子的链长与官能团等特性可以实现调控孔径大小的目的，且能获得特殊的表面性质。Singh 等 发现接枝硅烷偶联剂可以使多孔陶瓷膜孔径进一步变小。Cohen 等 将亲水性PVP 接枝在陶瓷超滤膜表面上，改性后的膜孔径减小，截留性能提高，抗污染性能得以改善，可用于油水分离。

3. 水处理陶瓷膜制备与修饰工艺优化

陶瓷膜材料、添加剂选取

水处理陶瓷膜的制备主要集中于原材料及烧结工艺，通过添加烧结助剂以降低烧结温度、采用低成本易烧结原料以降低原料成本，以及利用先进的烧结工艺以达到低成本控制是陶瓷膜的研究重点。陶瓷膜制备过程中常在基膜材料中加入一些液相型或者固相型烧结助剂。高岭土、钾长石等天然硅酸盐黏土矿物在较低温度下便能熔融形成液相，在颗粒间毛细管力的作用下润湿并包裹膜材料基体颗粒，并将颗粒黏结起来，辅以多孔陶瓷膜良好的机械强度。氧化钛、氧化锆等金属氧化物能与陶瓷膜基体形成多元氧化物固熔物而使烧结温度下降，有利于陶瓷膜制备。

陶瓷膜烧制过程优化

多孔陶瓷膜必须经过多次烧结，存在烧结工艺周期长、能耗高的问题。除采用烧结助剂或采用易烧结材料以降低烧结温度外，减少烧结时间或缩短制备周期也能达到降低烧结工艺成本的目的。在减少烧结时间方面，微波烧结技术是一种非接触技术，热通过电磁波的形式传递，可直达材料内部，最大限度地减少了烧结的不均匀性，可在缩短烧结时间的同时，降低烧结温度。微波技术大多用于制备几近致密的陶瓷复合物，同时由于其可改善材料组织、提高材料性能，亦可用于多孔陶瓷复合物的制备。在缩短烧结周期方面，一些研究者借鉴低温共烧陶瓷技术在多层结构陶瓷元器件封装领域的成功应用，提出采用共烧结技术来减少烧结次数，从而降低烧结成本。

4. 结论

水处理陶瓷膜制备技术以提高陶瓷膜整体性能为目的，通过调控陶瓷膜微结构可实现陶瓷膜制备技术的突破。目前，致孔剂制备技术、模板剂制备技术、纤维层积制备技术、溶胶- 凝胶技术、固态粒子烧结技术等陶瓷膜制备技术已日益得到关注。水处理陶瓷膜制备技术研究将引领和推动陶瓷膜技术及产业的发展，缓解水厂升级改造、提升水质品质的瓶颈压力。

（一）论文名称论文名称就是课题的名字第一，名称要准确、规范。准确就是论文的名称要把论文研究的问题是什么，研究的对象是什么交待清楚，论文的名称一定要和研究的内容相一致，不能太大，也不能太小，要准确地把你研究的对象、问题概括出来。第二，名称要简洁，不能太长。不管是论文或者课题，名称都不能太长，能不要的字就尽量不要，一般不要超过20个字。（二）论文研究的目的、意义研究的目的、意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。这一般可以先从现实需要方面去论述，指出现实当中存在这个问题，需要去研究，去解决，本论文的研究有什么实际作用，然后，再写论文的理论和学术价值。这些都要写得具体一点，有针对性一点，不能漫无边际地空喊口号。主要内容包括：⑴研究的有关背景(课题的提出)：即根据什么、受什么启发而搞这项研究。⑵通过分析本地（校）的教育教学实际，指出为什么要研究该课题，研究的价值，要解决的问题。（三）本论文国内外研究的历史和现状（文献综述）规范些应该有，如果是小课题可以省略。一般包括：掌握其研究的广度、深度、已取得的成果；寻找有待进一步研究的问题，从而确定本课题研究的平台(起点)、研究的特色或突破点。（四）论文研究的指导思想指导思想就是在宏观上应坚持什么方向，符合什么要求等，这个方向或要求可以是哲学、政治理论，也可以是政府的教育发展规划，也可以是有关研究问题的指导性意见等。（五）论文写作的目标论文写作的目标也就是课题最后要达到的具体目的,要解决哪些具体问题，也就是本论文研究要达到的预定目标：即本论文写作的目标定位，确定目标时要紧扣课题,用词要准确、精练、明了。常见存在问题是：不写研究目标；目标扣题不紧；目标用词不准确；目标定得过高, 对预定的目标没有进行研究或无法进行研究。（六）论文的基本内容研究内容要更具体、明确。并且一个目标可能要通过几方面的研究内容来实现，他们不一定是一一对应的关系。大家在确定研究内容的时候，往往考虑的不是很具体，写出来的研究内容特别笼统、模糊，把写作的目的、意义当作研究内容。基本内容一般包括：⑴对论文名称的界说。应尽可能明确三点：研究的对象、研究的问题、研究的方法。⑵本论文写作有关的理论、名词、术语、概念的界说。（七）论文写作的方法具体的写作方法可从下面选定： 观察法、调查法、实验法、经验总结法、 个案法、比较研究法、文献资料法等。（八）论文写作的步骤论文写作的步骤，也就是论文写作在时间和顺序上的安排。论文写作的步骤要充分考虑研究内容的相互关系和难易程度，一般情况下，都是从基础问题开始，分阶段进行，每个阶段从什么时间开始，至什么时间结束都要有规定。课题研究的主要步骤和时间安排包括：整个研究拟分为哪几个阶段；各阶段的起止时间。

2017年水处理技术论文篇二 浅谈给水处理技术的发展 [摘要] 水与人们生活生产密切相关，而且水是保障人民生活发展工业生产不可缺少的物质基础。近年来，人口增长、水资源的分布不均、污染加剧等问题造成水资源不足日益严重。因此给水处理技术一直在改进。本文旨在介绍一些给水处理日益发展的基本技术。 [关键词] 给水处理 污染物 现代化 高级氧化 膜技术 1.现代化处理技术 化学氧化 水质处理常用氯氧化，当有机污染尚未得到去除时，会产生较多的有害消毒副产物。目前采用KMnO4语气复合剂(一种专门商品)的应用逐渐展开，对氧化有机物、改善混凝取得较好效果。臭氧预氧化可以提高有机物的可生物降解性，又可除嗅、脱色，去除铁、锰，但往往结合后续深度处理臭氧—活性炭时才采用。 加吸附剂粉末炭 粉末炭，具有吸附能力好、投加灵活、对污染物处理效能高等优点，但由于耗费较高(约105元/m^3左右)，一般只有在消除冲击性污染时采用，投加量需10～20mg/L，现在一些水污染事件中就曾应用过此技术，此外还可以通过此技术对原水进行控制，并将该技术演化，如形成活性炭吸附带控制突发性污染事件等。 调节pH 由于投加酸与碱，运行成本增加，又在原水中增加无机离子，在我国很少采用，国外在此方面研究较多，这里不做详述。但其对原水pH的控制以及对某些污染物去除还具有良好的功效的，这一点也被业内广泛认可。 生物预处理 20世纪70年代以来，生物处理工艺越来越广泛应用于市政给水生物处理方法包括生物接触氧化法、生物转盘、生物流化床、生物滤池氧化法、生物活性炭滤池和膜生物反应器等多种形式。生物预处理借助微生物的生命活动对水中的氨氮等有机污染物和铁、锰等无机物进行去除，从而改善水的混凝沉淀性能，使后续工艺较好的发挥作用，提高出水的水质。 2.给水处理的新技术 高级氧化技术 高级氧化技术是给水处理的新技术，并受到了许多的关注，在水处理中有广泛的应用，高级氧化技术包括臭氧氧化技术、超临界水氧化技术、光催化氧化技术、超声空化氧化技术等。 臭氧氧化技术 臭氧由于其在水中有较高的氧化还原电位，常用来进行杀菌消毒、除臭、除味、脱色等，在饮用水处理中有着广泛的应用。近年来，由于氯氧化发用于给水、循环水处理和废水处理中有可能产生三氯甲烷等“三致”物质而受到限制，使臭氧在水处理中的作用受到了更多的关注。但臭氧应用于废水处理还存在着一些问题，如臭氧发生的成本高，而利用率偏低，臭氧处理的费用高;臭氧与有机物的反应选择性较强，在低剂量和短时间内臭氧不可能完全矿化污染物，且分解生成的中间产物会阻止臭氧的进一步氧化。因此，提高臭氧利用率和氧化能力就成为臭氧高级氧化法的研究热点。臭氧的高级氧化技术就是通过臭氧氧化与各种水处理技术的结合，形成氧化性更强、反应选择性较低的羟基自由基。 超临界水氧化技术 超临界水反应与氧化组合为“超临界水氧化(SCWO：Supercritical Water Oxidation)”技术，应用较多。超临界水有优良的溶剂特性，增加了电导率和离子值。表示溶剂的极性的电导率，在常温常压下的值较高(78)，在高温高压下的己烷和甲醇等无极性，与弱极性的有机溶剂的电导率等值(2～30左右)。因此，在高温高压下的水溶解有机物是可能的。 SCWO技术有以下特点： 1) 将有机物完全分解成水和二氧化碳，使之无害化。 2) 不产生以二恶英为代表的有害的副产物。 3) 反应速度快，单位时间内处理量大，装置小型化。 4) 与焚烧炉不同，不需要烟筒，不排放烟气。 在临界温度下易于控制加水分解反应，或易于控制原子团的反应，这是超临界水作为反应溶剂的优越性。不用酸和碱即可进行废水处理，是极好的环境处理技术。 光催化氧化技术 所谓光催化氧化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光，包括uv-H2O2、uv-O2等工艺，可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物。另外，在有紫外光的Fenton体系中，紫外光与铁离子之间存在着协同效应，使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快，促进有机物的氧化去除。 超声空化氧化技术 超声空化是指水中的微小泡核在超声波作用下被激化，表现为泡核的振荡、生长、收缩及崩溃等一系列动力学过程。超声空话技术就是利用声解，将水中有机物转化为CO2、水、无机离子和有机酸等成分。超声空化技术具有少污染或无污染、设备简单等优点，同时，还伴有杀菌消毒功效，是一种很有潜力的水处理新技术。但现阶段超声空话技术主要用于实验室小水量的处理研究中，尚处于基础研究阶段。为了提高降解速度同时降低费用，国内外的水处理工作者又相继研究开发了关于超声波与其他技术相联合的新工艺，如臭氧/超声波联合工艺。在臭氧/超声联合处理含酚水的实验研究中，取得了较好的处理效果。 膜处理技术 随着人类对膜的逐步认识，各种人工合成膜也应运而生，其种类繁多，作用也千差万别，但是它们具有一个共同的特点---选择透过性。膜从广义上可以定义为两相之间的一个具有选择透过性的薄层屏障。 膜式活性污泥法技术是分离技术与生物技术有机结合的新型的水处理技术。是利用膜分离设备截留生化反应池中的活性污泥和大分子有机物，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间和污泥停留时间可以分别控制，而难降解的物质在反应池中不断反应、降解。因此膜处理工艺是通过膜分离技术大大强化了生物处理的功能。 3.结语 我国的给水处理目前普遍采用混凝、沉淀、过滤、消毒组成的常规水处理技术， 优点是水处理成本低， 平均处理效果较好。此外， 水源污染加剧， 常规水处理工艺对某些有机污染物的去除效果不佳。而新兴的水处理技术对水质的改善提供了支撑。臭氧-活性炭处理、膜技术等水处理技术在去除效率、无害性等方面均有常规处理无法比拟的优势， 并且在发达国家的使用经验也表明了这些技术的可靠性。随着科技的进步， 材料学的发展，这些新兴工艺的成本也在逐渐降低。因此我们可以预见， 未来的水处理， 将朝着更安全、更高效、更环保的方向发展。 参考文献 [1]陆煜康，唐锂.水处理节能和新能源的应用.北京：化学工业出版社，2010，5 [2]苑宝玲，王洪杰.水处理新技术原理与应用.北京：化学工业出版社，2006，1 [3] 陆煜康.水处理新技术与能源自给途径.机械工业出版社，2008，8 作者简介： 阚沙沙(1992-)，女，汉族，吉林松原人，郑州大学，水利与环境学院，给水排水工程. 郭丹丹(1991-)，女，汉族，河南许昌人，郑州大学，水利与环境学院，给水排水工程. 看了“2017年水处理技术论文”的人还看： 1. 关于水处理技术论文 2. 锅炉水处理技术论文 3. 工业水处理技术论文 4. 膜法水处理技术论文 5. 锅炉水处理技术论文(2)