纳米吸波复合材料的研究与发展趋势吸波复合材料主要是应用在飞机,坦克等表面来降低其被探测和摧毁的概率,提高目标的生存能力。吸波复合材料是一类功能复合材料,它能吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的介质损耗使电磁波能量转变成热能或其它形式的能量_1]。吸波复合材料是由功能体(吸收剂)和基体组成。当吸波复合材料中的功能体为纳米量级时,吸波复合材料将产生不同于常规材料的吸波性能。在已公开报道的纳米吸波复合材料中,性能比较突出的是美国研制的“超黑粉”纳米吸波复合材料_2J,它实质上就是以纳米石墨为功能体的石墨一热塑性复合材料和石墨环氧树脂复合材料。纳米吸波复合材料之所以具有不同寻常的吸波性能是因为纳米材料的特殊结构引起的口]。一方面,纳米微粒尺寸为1~100 nm,远小于雷达发射的电磁波波长,对电磁波的透过率大大高于常规材料,这就大大降低了电磁波的反射率;另一方面,纳米微粒材料的比表面积比常规微粒大3~4个数量级,对电磁波和红外光波的吸收率也比常规材料高得多。此外,随着颗粒的细化,颗粒的表面效应和量子尺寸效应变得突出,颗粒的界面极化和多重散射成为重要的吸波机制,量子尺寸效应使纳米颗粒的电子能级发生分裂,其间隔正处于微波能量范围(10 ~10eV从而形成新的吸波通道_|J。吸波复合材料按其应用形式可分为涂敷型吸波复合材料和结构型吸波复合材料。1 涂敷型吸波复合材料纳米铁氧体吸波复合材料_5。o]铁氧体吸波复合材料是既有一定介电常数和介电损耗,又有一定磁导率和磁损耗的双复介质。它除有电子共振损耗外,还具有铁氧体特有的畴壁共振损耗、磁矩自然共振损耗和粒子共振损耗等特性。其作用机理可概括为铁氧体对电磁波的磁损耗和介电损耗。23(5):796—800.[37] 李华,Bocaz—Beneventi G,Have J.计算机与应用化学_J],2002,1 9(3):296—297.[38] 熊少祥,李建军,程介克.分析测试学报EJ3,1996,15(3):69—73.将铁氧体纳米颗粒与聚合物复合而成的纳米复合吸波材料能有效吸收和衰减电磁波和声波,被认为是一种极好的吸波材料。铁氧体纳米复合材料多层膜在7~17 GHz的频率段内的峰值吸收为一4OdB,小于一lO dB的频宽为2GHz_l 。王国强等人对比了纳米铁氧体/导电聚合物复合吸波材料和非纳米铁氧体/导电聚合物复合吸波材料的吸波性能。实验结果表明,在8~12 GHz的频段内,纳米吸波复合材料的吸收率均高于非纳米吸波复合材料_1引。铁氧体吸波复合材料的研究重点在于如何通过调整材料本身的化学组成、粒径及其分布、粒子形貌及分散性等来提高复合材料损耗特性和降低其密度。美国已研制出一系列薄层状铁氧体吸波复合涂料,并成功应用于F一117A战斗机。纳米金属粉吸波复合材料_l �6�8从金属的电子能级跃迁、原子相对振动的光学波、原子的转动能级和原子磁能级的分析可以看出,具有磁性的金属超细颗粒与电磁波有强烈的相互作用,具备大量吸收电磁波能量的条件_l 。纳米金属粉吸波复合材料具有微波磁导率较高、温度稳定性好(居里温度高达770 K)等突出优点,己得到了广泛应用。纳米金属粉吸波复合材料主要包括羰基纳米金属粉复合材料和纳米磁性金属粉复合材料两类。其中羰基纳米金属粉主要包括羰基Fe、羰基Ni和羰基Co等:纳米磁性金属粉主要包括Co、Ni、CoNi和FeNi等。陈利民等人[1副制备了高抗氧化能力的纳米金属吸波复合材料y一(Fe,Ni)。实验结果表明,该材料在厘米波和毫米波波段均有较好的吸波性能。法国科学家最新研制成功了一种由CoNi纳米金属合金粉与绝缘层构成的复合材料。将该材料与粘合剂复合而成的吸波复合材料的电阻率高于5 Q�6�1cm,在50 MHz~50 GHz的频率范围内具有良好吸波性能 引。纳米有机聚合物吸波复合材料作为功能体的导电聚合物主要包括聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等。其主要的吸波机理是:利用某些具有共轭主链的高分子聚合物,通过化学或电化学方法与掺杂剂进行电荷转移作用来设计其导电结构,实现阻抗匹配和电磁损耗,从而吸收雷达波。将不同种类的无机纳米相与有机聚合物复合可以制成强吸收的电阻损耗型、介电损耗型、磁损耗型纳米吸波复合材料。比如,将碳纳米管与聚合物复合能形成一种性能优良的电阻型宽带吸波复合材料。因为碳纳米管具有良好的导电性,引入到聚合物中不仅可形成导电网络,而且对复合材料有增强作用,比常规的炭黑、石墨填充到聚合物中的吸波性能强得多。结构型纳米吸波复合材料n。 们结构型吸波复合材料既能吸波,又能承载,具有频率宽、效率高、不增加消极重量等优点。目前结构型吸波复合材料主要有两大类:蜂窝夹层型吸波复合材料和层压平板型吸波复合材料口 。。]。下面主要研究作为功能体的结构型纳米复合材料的特点与应用。纳米SiC吸波复合材料lL2 。SiC功能体具有密度小、耐高温性能好和吸收频带宽等优点,但常规制备的SiC吸收效率较低,不能直接作为吸波复合材料的功能体。因此,必须对SiC进行一定的处理以提高其吸收效率。一般采取以下两种处理方法:提高SiC的纯度和对其进行有控制的掺杂。日本利用高纯度的原料,制得了纯度极高的SiC粉体。前苏联曾用掺杂的方法提高了SiC的吸波性能。此外,还可以采用多层复合的结构形式进行改进。日本用二氧化碳激光法制备出了具有优良吸波性能的Si/C/N 和Si/C/N/O 吸波复合材料 。最新的研究结果表明,Si/C/N和Si/C/N/O纳米吸波复合材料在毫米波段和厘米波段均有优良的吸波性能。纳米SiC纤维吸波复合材料SiC系列纤维具有强度高、模量高、热膨胀系数低、电阻率可调节等特性和耐高温氧化直径小、易于编织等特点,是高性能复合材料的理想增强剂。由于常规SiC纤维的电阻率分布在10。~10 Q �6�1C1TI的范围内,而其电阻率在10 ~10。Q�6�1C1TI范围内才具备较好的吸波效果。因此,SiC纤维必须用适当的处理来调节其电阻率。一般采用的方法为高温处理法和掺杂异元素法。王 军等人L2 制备出力学性能良好、电阻率连续可调的纳米SiC/Ti复合纤维。将这种纤维与环氧树脂复合后可得到具有良好的吸波性能的结构型吸波复合材料。前景展望针对吸波材料“薄、轻、宽、强”等性能方面的更高要求,需要首先研制出具有吸波性能的纳米粉体,然后根据具体要求将不同种类的纳米粉体进行各种形式的复合以获得最佳吸波性能。在先进复合材料基础上发展起来的既能隐身又能承载的结构型吸波复合材料,是当今吸波复合材料的主要发展方向。其关键技术主要包括复合材料层板的研制、介电性能的设计匹配、有“吸、透、散”等功能的夹芯材料的研制与设计及诸因素的优化组合匹配等。随着先进探测器的相继问世,吸波复合材料必将发展成能兼容米波、厘米波、毫米波、红外和激光等多波段的吸波复合材料。
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新世纪是如何学习雷锋 雷锋是中国解放军全心全意为人民服务的典范,而且也是伟大的共产主义战士。他的无私的爱僧不同,对技术精益求精... 1962年8月15日,全部遇难。 他的精神,毛泽东的“向雷锋同志学习”题词。周恩来“向雷锋同志学习:恨爱鲜明的阶级立场,言行一致的革命精神,无私奉献式的共产主义,无私的无产阶级斗志”。朱德题词“学习雷锋,做毛主席的好战士。” 今年3月5日,毛泽东同志“向雷锋同志学习”的题词发表41周年纪念日。 41年来,雷锋这个伟大的名字,家庭,有光泽,群众性倾向雷锋活动蓬勃发展,城市和农村地区,数以百万计的人的自己的实践雷锋精神的数百。时代的巨大变化发生,但永远活在人民心中的雷锋,雷锋精神始终放射着夺目的光辉。新世纪的继任者,我们必须认真学习和贯彻雷锋精神。那么,我们如何学习和贯彻雷锋精神呢? “雷锋曾经说过:”人的生命是有限的,但为人民服务是无限的,有限的生命,到无限的为人民服务。“这是雷锋精神的实质。这种伟大的精神的过去,现在和将来都是教育和激励人们提出宝贵的精神财富。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,志存高远,胸怀宽广,崇高的理想,坚定地。我们要特别共青团员的责任感和使命感,切实增强忧患意识,为全面建设小康社会,实现了中国民族的伟大复兴,贡献自己的智慧和力量。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,跟上的步伐,永不满足,永不懈怠发奋读书。要认真学习马克思列宁主义,毛泽东思想,邓小平理论和“三个代表”重要思想,学习与自己的理想和祖国的知识,更好地适应改革的需要,以及开放和现代化建设的需求。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,保持谦虚谨慎,不骄不躁,艰苦奋斗的作风,做一个永不生锈的螺丝钉,努力学习,在日常生活中的简单和节俭和经济坚定地反对享乐主义,奢侈浪费的不良风气,用自己的诚实劳动创造一个更美好的生活在未来。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,大力弘扬文明新风,用实际行动促进团结,友爱,诚实守信,乐于助人,勇敢和良好的社会形成,自觉做传统的继承者中国国家的社会主义道德风尚,新的人际关系的倡导者,实践的美德。 我们的年轻人是祖国的未来和希望。在我们的年轻人,深入持久开展学雷锋活动,具有非常重要的意义。团队建设,我们要总结的经验,学习雷锋活动和青年志愿者行动深入实施,全面推进志愿服务组织建设,项目建设和机制建设,促进青年志愿者行动到一个新的水平,引导广大青少年学习雷锋,志愿服务的实践中锻炼成长。 时代的雷锋精神,的人调用雷锋精神。让我们唱雷锋,雷锋精神在中国广袤的土地花更雄伟的歌。
现在人们降低噪音方法越来越多了,其中使用隔音墙是一种非常常见的方法,很多材料都可以用作隔音墙墙体,比如说红砖墙和红砖墙都是很常用的材料,但是它们之间性能有什么不同呢?相信很多用户自己也不是很清楚,希望通过本文的介绍,能增加大家对不同隔音墙墙体材料隔音效果的了解。首先给大家说一下怎样来检测隔音效果:隔音效果的检查方法是在一房间内正常的放送音乐,在门口一米处测量声音的衰减程度,例如房间内的声压级是90dB,房间外面一米处测量的声压级是60dB则表示隔音30dB。房间的门的处理同样是装修设计比较困难的问题,录音棚的门的处理是专业的,隔音效果很好,可是成本很高,通常一个隔音门的价格少则4~5千元,多则上万元。目前比较实用的是采用成型一体门,大门边加密封条的办法,配合闭门器隔音效果还不错。首选是隔音墙板,这种材料属于专业的隔音材料,两边是金属板材中间是具有隔音作用的发泡塑料,这种墙板厚度越大隔音效果就越好。有些地方由于承受重量的问题,不能采用砖墙或者其他砌墙的办法,只能采用轻钢龙骨石膏板的办法。其次,经济实用的是2/4红砖墙,两边水泥墙面。这种隔断墙一定要砌到顶部,需要走通风管道或者其他走线时再打孔穿过,应该注意管路的密封问题,否则同样可以引起串音现象。我们的建议是再在石膏板的外面附加一层硬度比较高的水泥板,这种水泥板外观和石膏板相同(尺寸也差不多),但是硬度远远高于石膏板,是很好的隔音材料,应该注意的是施工工艺问题,特别是缝隙的部分一定要密封。长时间的被噪音干扰轻者会影响附近居民的睡眠质量,严重的可能会导致患者的生活质量下降,甚至影响患者的身体健康,而隔音墙能够为被噪音干扰的用户提供一个安静的环境。相关阅读推荐:国家规定在家庭中的八个部位必须使用安全隔音屏障蓝音隔音公司隔音屏障在性能方面突出的表现为每个受噪音干扰的家庭安装最合适的隔音门海绵优点:海绵是一种性能非常好的吸音材料,不然也就不会在录音棚内被大量使用了。表面做了吸音槽处理的海绵吸音效果更佳!这种海棉俗称波浪棉。不足:海绵的减震和隔音性能较差。吸水能力强、容易吸附灰尘,阴雨天或洗车后车重大大增加,容易引起对车身的锈腐!此外,未经过特别处理的海绵防火性差,一般不阻燃。改性海绵其实就是海绵,汽车隔音降噪网两年前为解决海绵的吸水问题,特意对海绵进行处理,在海绵一面热附着一层黑色塑膜,吸水问题得到解决,但是吸音能力就差多了,此外海绵本身减震能力也弱,所以弃用。目前市面上仍有人在刷上不干胶后,挂以国外品牌,竟卖到每平米近百元的价格,隔音材料用不干胶的做法并不科学。沥青板建筑上原先使用的沥青板具有较好的防水、减震、隔音效果。只是不能阻燃,自重较大且有污染。两年前天堂鸟先生推荐不少车友使用。后来发现山东生产一种改性沥青板,阻燃且环保,出厂时一面还可以附着一层铝箔,较美观。尽管施工时需要对材料加热处理,效果还是不错。优点:便宜。不足:自重大,吸音效果差。欧蓝德的地板下加的就是沥青板,车身的 A 、 B 、 C 柱填充了乙烯泡沫材料用于吸音降噪。橡胶板橡胶板因原材料组成成分不同,所表现出的物理性质也相差较大。比如表面光洁度、硬度、耐火性能、可塑性均有极大的差异。但总的来说普通橡胶减震能力弱于沥青板,隔音能力较强。 缺点就是自重大,吸音效果差,施工难度大。纤维毯、工业毛毡现在很多汽车生产厂家在生产线上使用的就是这种材料,你的爱车里多半也可以见到它的身影。只不过这种材料用在车底板和顶棚还可以,不适合其他部位使用。优点:成本低廉。缺点:减震效果一般,虽有一定吸音、隔音能力,但是不防水、不防火也不防腐。华普、夏利等车的前底板和顶棚等处可以见到,广本3.0的后备厢内饰板及前车底板部位也有使用。麻绒价格便宜,原料来源丰富。防火、防潮性能差。在中华车的部分部位有使用。硅酸铝棉白色或淡黄色,柔软似棉花,耐火、吸水能力较差,不耐脏。对高频噪音吸收能力较强,隔音效果较差。对人体有危害,不环保。石油纤维棉白色,柔软似棉花,遇火既融,吸水能力较差,不耐脏。对高频噪音吸收能力较强,隔音效果较差。玻璃纤维棉吸声性能好,吸水,保温隔热,不自燃,防腐防潮。外观类似硅酸铝棉,但是很不环保,工业领域也已经逐步淘汰,但个别施工店面却依然在使用,有些引擎盖防护垫是用它做的。松散纤维易污染环境;内有气孔,相互连接,水汽能够非常容易的浸入,个别产品外加防护层,如有破损,即可导致污染,对健康造成威胁。老款切诺基副驾驶地垫下有少量使用。工业橡塑板黑色、柔软、防水、有一定耐火性。多用于建筑行业的保温设备或空调行业。优点:隔音、减震能力较强,价格便宜。不足:无吸音能力。有异味。目前被少数车友和部分汽车隔音店面使用,也有带自粘胶(背胶)的产品,价格稍高,可少量适用于底板部位,其余部位容易发粘或脱落,要慎用。发泡硅胶板优点:柔软、不易燃烧、防水、自重适中,环保。隔音效果和减震效果佳,使用寿命长。不足:吸音性能一般。成本太高:仅原材料就已经 90 多元每公斤 ,因此性价比不高。吸音涂料灰黑色液体,喷涂使用。吸音、隔音效果一般,倒是多层涂刷后减震能力还可以。发泡胶学名聚氨酯,白色偏黄、有些具有防火能力,不吸水,具有防火能力的价格较高。常用于建筑和保温行业。减震、隔音能力还可以,吸音效果一般。在车辆上使用后会给日后维修带来不便,不少隔音降噪网的网友在处理 A 、 B 、 C 柱时使用。铝箔复合材料市面常见,无品牌居多。以铝箔与海绵或多纤维材料复合而成,另一侧粘有不干胶。多用于引擎盖的隔音和防护。优点:质量轻、对声波的反射性能好。不足:复合层一般吸水;防火性能差;铝箔层向发动机和相邻线路反射大量热能,不利于发动机散热,易加速线路老化;不干胶在高温下容易发黏并脱落。隔声毡主要由铁粉、聚氯乙稀或沥青等材料制成,防潮、防蛀设计,有阻燃产品,常用于自来水管道包裹,墙体粘贴等建筑领域。隔音性能较好,无吸音能力。聚氨脂泡沫塑料 是构成发泡胶的主要成分。固化的聚氨脂泡沫材料能起到较好的隔音、吸音性能,防腐、防水,较好的聚氨脂材料有阻燃设计。但是吸声性能不稳定。车辆的座椅多用该材料制成。中华车后排座位下有大量聚氨脂隔音吸音材料,广本3.0的车门内饰板也有少许采用。波峰海绵海绵或橡塑制品,多数在高温下释放有毒物质,做过改性后的产品有一定阻燃性。不防水且容易吸尘,水浸或受潮后更易藏污纳垢。有较好的吸音性能,海绵材质几乎无任何隔音性能,厚度一般在3CM甚至更厚,不适于对汽车噪音的抑制,常与隔声毡等材料搭配形成特殊声结构在影院、录音棚和KTV等场所做墙面吸音材料使用。平静隔音吸音棉以工业橡塑为主要载体,添加多种规格的隔音颗粒,氮气发泡成型,灰黑色外观。最具特色的是针对汽车噪音的异型吸音槽设计。防火、防水、柔软、恢复性强,底面刷胶粘贴起到止震作用;正面被微型吸音孔和异型吸音槽覆盖,对不同频率及波长的噪音高效过滤。集成了止震、隔音、吸音功能,满足车用降噪材料轻量化、环保等所有要求,性价比高。
室内音质的控制一般地,房间体积越大,混响时间越长,语言清晰度越差,为了保证语言清晰度,需要在室内做吸声,控制混响时间。如礼堂、教室、体育场,电影院。对音乐用建筑,为了保证一定丰满度,混响时间要比长一些,但也不能过长,可以使用吸声控制。在厅堂建筑中,为了防止回声、声反馈、声聚焦等声学缺陷,常在后墙面、二层眺台栏杆面、侧墙面及局部使用吸声。吸声降噪在车间、厂房、大的开敞式空间(机场大厅、办公室、展厅等),由于混响声的原因,会使噪声比之同样声源在室外高10-15dB。,通过在室内布置吸声材料,可以使混响声被吸掉,降低室内噪声。吸声降噪最多可以获得10-15dB的降噪量。降噪量=10lg(A0/A1),未加入吸声材料时室内吸声量越少,加入吸声材料后室内吸声量越多,降噪效果越好。 建筑物中噪声产生的原因是多种多样的,空调系统运行中所产生的噪声又在其中占有相当大的比重。如何降低暖通空调系统运行中产生的噪声,对于吸音材料研究改善建筑物中的声学环境而言尤为重要。1、暖通空调系统降噪的途径和方法1.1系统设计理念随着空调领域一些新技术、新工艺、新材料的不断涌现,使得我们可以通过多种方法达到系统运行中降噪的目的。常采用的噪声控制技术应用有隔音棉、吸音棉、隔声毡、隔音毡、吸音板等吸音材料,主要是在噪声源、噪声传播途径及接受点上进行控制和处理。空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统。系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。要选用高效率低噪声的风机,使其工作点位于或接近于风机的效率点。当系统风量一定时,选用风机压头的安全系数不宜过大,必要时选用送风机和回风机共同负担系统的总阻力。在条件许可的情况下,加大送风温差,以降低风机风量,从而降低风机叶轮外周的线速度,风机产生的噪声也就会随之降低。1.2 吸音材料的设计与选型在进行降噪处理时,需要采用吸音材料。设计安装隔音材料是控制气流噪声通过管道等介质障碍向外传播的重要措施。一张性能好的隔音棉,可使气流噪声降低20~40dB。根据噪声源所需要的消声量、空气动力性能、以及环境的不同,选择不同类型的消声器。根据噪声源空气动力性能的要求,考虑吸音棉的空气动力性能,把隔音棉的阻力损失控制在能使设备在正常工作的范围内。设计吸音材料时,应考虑消声器可能产生的气流再生噪声的影响,使消声器的气流再生噪声级低于该环境允许的噪声级暖通空调系统运行中主要的噪声源是以中低频为主的风机,采用阻性或阻抗复合式隔音板可以起到较好的消声效果。1.3 减振隔振措施1.4 设备房的噪声控制1.5 施工不当产生噪声的避免2、存在的问题和对策2.1 暖通空调系统的设计管理问题2.2 新技术、新工艺、新材料的开发推广应用问题鼓励发展研发新技术、新工艺、新材料,并积极运用到实际工程中。如在条件许可的情况下大力发展低温送风技术、推广复合材料通风管道、新型吸声隔声材料(如植物纤维素等)在工程中的运用。
新世纪是如何学习雷锋 雷锋是中国解放军全心全意为人民服务的典范,而且也是伟大的共产主义战士。他的无私的爱僧不同,对技术精益求精... 1962年8月15日,全部遇难。 他的精神,毛泽东的“向雷锋同志学习”题词。周恩来“向雷锋同志学习:恨爱鲜明的阶级立场,言行一致的革命精神,无私奉献式的共产主义,无私的无产阶级斗志”。朱德题词“学习雷锋,做毛主席的好战士。” 今年3月5日,毛泽东同志“向雷锋同志学习”的题词发表41周年纪念日。 41年来,雷锋这个伟大的名字,家庭,有光泽,群众性倾向雷锋活动蓬勃发展,城市和农村地区,数以百万计的人的自己的实践雷锋精神的数百。时代的巨大变化发生,但永远活在人民心中的雷锋,雷锋精神始终放射着夺目的光辉。新世纪的继任者,我们必须认真学习和贯彻雷锋精神。那么,我们如何学习和贯彻雷锋精神呢? “雷锋曾经说过:”人的生命是有限的,但为人民服务是无限的,有限的生命,到无限的为人民服务。“这是雷锋精神的实质。这种伟大的精神的过去,现在和将来都是教育和激励人们提出宝贵的精神财富。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,志存高远,胸怀宽广,崇高的理想,坚定地。我们要特别共青团员的责任感和使命感,切实增强忧患意识,为全面建设小康社会,实现了中国民族的伟大复兴,贡献自己的智慧和力量。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,跟上的步伐,永不满足,永不懈怠发奋读书。要认真学习马克思列宁主义,毛泽东思想,邓小平理论和“三个代表”重要思想,学习与自己的理想和祖国的知识,更好地适应改革的需要,以及开放和现代化建设的需求。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,保持谦虚谨慎,不骄不躁,艰苦奋斗的作风,做一个永不生锈的螺丝钉,努力学习,在日常生活中的简单和节俭和经济坚定地反对享乐主义,奢侈浪费的不良风气,用自己的诚实劳动创造一个更美好的生活在未来。 学习雷锋,必要的像雷锋那样,大力弘扬文明新风,用实际行动促进团结,友爱,诚实守信,乐于助人,勇敢和良好的社会形成,自觉做传统的继承者中国国家的社会主义道德风尚,新的人际关系的倡导者,实践的美德。 我们的年轻人是祖国的未来和希望。在我们的年轻人,深入持久开展学雷锋活动,具有非常重要的意义。团队建设,我们要总结的经验,学习雷锋活动和青年志愿者行动深入实施,全面推进志愿服务组织建设,项目建设和机制建设,促进青年志愿者行动到一个新的水平,引导广大青少年学习雷锋,志愿服务的实践中锻炼成长。 时代的雷锋精神,的人调用雷锋精神。让我们唱雷锋,雷锋精神在中国广袤的土地花更雄伟的歌。
导语:吸声材料是一种新型的环保材料,它最大的作用就是抗击噪音干扰,为人们营造一个安静的环境,这一点是现代人们非常需要的,因此吸声材料深受人们喜爱,相信它的发展和应用空间会很大,今天,小编就为大家介绍一下吸声材料的应用。
什么是吸声材料?
为了达到吸声的目的,吸声材料表面有许多小孔,材料内部也有大量气泡填料和金属微珠类物质,正是借助它们的帮助,吸声材料才能真正地吸收噪音,其中,表面的多孔材料主要是吸收中高频声波,这类材料一般选用纤维和泡沫制品,在原料的选择上,除了要有好的吸音效果,还要具备防火、防潮、坚固、轻便等特点。
吸声材料的应用
吸声装饰艺术板,它的原材料为100%的聚酯纤维,这种艺术板的颜色和风格种类比较多,选择余地大,这种材料目前主要应用于建筑装修和声学工程领域。
吸音棉,原来市场上的吸引材料多为玻璃纤维和海绵等材料,但是这些材料害处比较大,为了取代他们,人们才研究和生产出吸音棉,吸音棉具有很大的环保型,对人体完全无害,可以和人体直接接触,并且,它的防火性能也很好,用上去更安全。
吸音海绵,吸音海绵与普通海绵的结构很相似,但是吸音海绵的环保性、吸引性、防火性、保温性等都远远好过普通海绵,应用十分广泛,主要见于吊顶装修、墙面装修,还有实验室的应用,这种材料容易掉色、积尘,价格也比较高,这些都是它的缺点。
芳纶吸声材料,这种材料是专门为军工领域研制的,因此,它的优点格外多,强度高、耐高温、防火防电、抗辐射、性能稳定、吸音效果好等都是它的优点,尤其在吸收低频段声波方面的功能十分突出,除此之外,材料的环保性能也很优越,零污染,可以和人体直接接触。
PET纤维棉,这种材料保温性能好、质量轻便、无毒无害,还满足国际防火要求,目前主要用于工业设备、交通设备、家电制造、室内装修和建筑物的隔热保温方面。
吸声材料的应用注意事项
1、注意选用性能稳定、防火、防潮、无污染的吸声材料,这样的材料使用寿命长。
2、吸声材料应该安装在接触声音最多的地方,易于材料发挥作用。
3、材料的选用要注意与整体装修风格相协调。
4、各类吸声材料在性能方面的侧重点有所不同,要根据实际情况和想要达到的效果来选择。
常用吸声材料的种类
1、多孔吸声材料:矿棉、玻璃棉、毛毡、木丝吸声板等多孔材料,有良好的中高频吸收,背后留有空气层时,还能吸收低频。
2、穿孔板共振吸声结构:穿孔胶合板、穿孔纤维水泥板、穿孔纸面石膏板、穿孔金属板等一般吸收中频,与多孔材料结合吸收中高频,背后用大空腔还能吸收低频。
3、薄膜吸声结构:塑料薄膜、帆布、人造革等薄膜属中频吸声材料,薄膜与其后面得空腔构成的薄膜吸声结构可吸收低中频。
4、空间吸声体:将吸声材料做成各种形状的空间吸声体吊挂在空中,因其吸声面积比投影面积大得多,按投影面积计算,其吸声系数可大于1。吧吸声体悬挂在声能流密度大的位置(例如靠近声源处、反射有聚焦的地方)具有较好的吸声效果。
5、帘幕:具有透气性能的纺织品作为帘幕,离开墙面或窗洞一定距离安装,如同多孔材料后面设置了空气层,对中高频有一定的吸声效果。
室内吸声材料有哪些
布艺吸音板
室内吸声材料布之艺吸音板,布衣吸音板采用的是全球公认的具有吸音效果较强的离心玻璃棉,而且这种材料被广泛的用于吸声材料行业制作,具有较强的吸音、隔音效果,比较耐用,质量较轻,防霉防潮,而且颜色多种多样,装饰起来的效果非常好看。
金属吸音板
如果选择金属吸音板作为室内吸声材料的话,也是极好的。金属吸音板上面有许多的小孔,这就是所谓的金属穿孔吸音板,这种吸音板有消音、隔音的作用,而且美观耐用,比较环保,安装比较方便。
以上就是有关吸声材料的应用的内容,希望能对大家有所帮助!
煤矸石是煤炭开采,洗选加工过程中产生的固体废弃物,也是可利用的资源,具有双重性。若将其作为废弃物堆放处理,不仅要占用大量的土地,而且因其含硫,在自燃、风化时还会严重污染环境。本人根据不同种类煤矸石组成特点,介绍了国内外煤矸石资源化利用的多种方法,并重点分析了采用化学法制备絮凝剂、净水剂技术。同时指出了国内煤矸石资源化利用的发展方向。
唐靖炎 张韬
(苏州中材非金属矿工业设计研究院,国家非金属矿深加工工程技术研究中心,江苏苏州 215004)
摘要 中国以独特而丰富的与煤共伴生的高岭土资源(煤系高岭土) 著称于世。 估计储量为110×108t,探明储量17×108t。分布在中国东北、西北等主要产煤区。煤系高岭土的开发利用,不仅可以解决中国优质高岭土资源的匮乏,使得中国成为世界第一大高岭土资源国,而且使以往作为煤矸石而排放的煤系高岭土资源获得了开发利用。因此,中国煤系高岭土的规模化加工利用具有重大的社会与经济意义。
煤系高岭土的加工利用在中国经过近15年的技术攻关、装备开发,解决了“加工工艺流程”、“综合除杂提纯”、“高浓度湿法超细粉碎”、“强力粉碎干燥”、“强化气氛动态煅烧”等关键工艺技术难题,研制出“系列湿法超细磨机”、“高压压滤机”、“强力干燥机”、“直接或间接加热高温回转煅烧窑”等关键装备,填补了国际、国内煤系高岭土工艺技术与装备的空白,使得中国的煤系高岭土加工已达到30×104t/a的产业规模,并快速发展。
煤系高岭土产品广泛应用于造纸、塑料、橡胶、涂料等多个领域。据预测,2010年中国煤系高岭土产品的国内需求量将达92×104t,国际市场需求量更大。
关键词 煤系高岭土;煅烧高岭土;加工利用现状;发展前景。
第一作者简介:唐靖炎,教授级高工,国家注册咨询工程师,苏州中材非金属矿工业设计研究院院长,国家非金属矿深加工工程技术研究中心主任。
一、引言
煤系高岭土原料经过煅烧纯化等深加工工艺处理,产品以其散射力强、油墨吸附性能好、活性和白度高、电绝缘性能和热稳定性能好、孔隙率和遮盖率高、容重小等优点而在造纸、涂料、橡塑行业广泛应用。近年随着国民经济的快速发展,煅烧高岭土各类产品的需求量越来越大,我国煤系高岭土的开发利用技术和生产应用的规模也随之迅速发展起来。
二、资源现状
煤系高岭土是中国独具特色、有广阔利用前景的重要的非金属矿产资源。我国煤系高岭土在地质时代上从晚古生代到新生代各主要聚煤期的煤系中均有分布,而以晚古生代石炭-二叠系煤系中分布最广、厚度大、质量好、储量可观、开发应用价值大。目前,在我国东北、西北、西南地区的较大的煤矿区,企业已经在对本地区的煤系高岭土资源进行开发利用,如内蒙古呼和浩特、山西大同、吉林白山、安徽淮北、陕西浦白等地,部分地区已形成较大的开发规模和经济效益。
中国的高岭土资源分为硬质高岭土、软质高岭土、砂质高岭土三种原料类型和热液蚀变型、风化残积型、风化淋积型、河湖海湾沉积型、含煤建造沉积型等成因类型。软质和砂质水洗高岭土资源储量4.6×108t,占世界储量的3.9%,居世界第9位。煤系高岭土估计储量在112×108t左右,其中探明储量为16.7×108t,包括煤炭开采和加工过程中的作为煤矸石排弃的煤系高岭土。据统计,目前煤炭开采加工排弃的煤矸石累计约30×108t,占地1.2×108t hm2,是我国目前排放量最大的工业固体废弃物。煤矸石中约30%为高岭土含量在80%以上的煤系高岭土。因此,如果将煤系高岭土计算在内,中国各类高岭土资源探明储量约30×108t,位居世界第一位。
三、加工技术与装备现状
苏州中材非金属矿工业设计研究院(以下简称苏非院)暨国家非金属矿深加工工程技术研究中心(以下简称非矿工程中心),通过国家“八五”、“九五”、“十五”科技攻关项目以及科技部专项研究开发项目的支持,研发了超细剥片分级技术、不同类型煤系高岭土煅烧技术与工艺流程、增白煅烧新工艺、综合除杂技术、强化气氛动态煅烧技术、高浓度超细粉碎技术、高浓度湿法超细粉碎设备、间接加热、直接加热动态煅烧纯化设备等,形成了国际领先的规模化煤系高岭土成套加工技术和设备;同时在国内进行了大量的工程转化与应用,取得了较好的效果与显著的经济和社会效益,已达到约20×104t的生产规模,开发出不同行业应用的系列煅烧高岭土产品。
(一)主要工艺与技术
1.工艺流程
中国非金属矿业
与传统工艺流程相比,新工艺流程具有以下一些特点:
1)普通工艺流程对原料质量的要求较高,一般要求原料中w(Fe2O3)≤0.5%;w(TiO2)≤0.8%,限制了铁钛含量高[w(Fe2O3)≥0.5%;w(TiO2)≥0.8%]的煤系高岭土原料的利用。该新工艺流程对原料的适应性非常强,可处理目前国内已发现的大部分的煤系高岭土原矿,并可生产白度大于90%、-2μm含量大于90%的高档产品,大大提高了煤系高岭土的利用率(约70%)。
2)该工艺流程为“先磨后烧”工艺,可以解决普通工艺流程存在的烧不透或过烧、产品白度低、超细磨矿效率低、能耗大等问题,可降低生产成本15%以上。
3)该工艺采用了综合除杂提纯技术、高浓度湿法超细粉碎技术、强化气氛动态煅烧技术,确保了产品的质量指标。
4)该工艺采用了一系列的煤系高岭土加工专用设备,如BP系列磨剥机、强力粉碎干燥机、高压压滤机、打散机等,从而保证了整个工艺流程的技术可靠性和稳定性。
2.关键技术
1)综合除杂提纯技术。分别采用磁选、重选、化学等方法除去煤系高岭土原矿中的含铁含钛杂质矿物,研究开发出煤系高岭土除杂提纯新加工技术。采用磁选法可以除掉部分含铁含钛杂质矿物;煤系高岭土的密度约2.6g/cm3,含铁含钛杂质矿物的密度为3.4~3.8g/cm3,利用两者间的密度差,在一定浓度和充分分散的条件下,实现重选分离,除去部分含铁含钛杂质矿物;化学除杂法则是采用氧化-还原漂白方法除去部分铁杂质。经过综合除杂提纯,可使产品的铁、钛含量分别降至0.5%和0.8%以下。
2)高浓度湿法超细粉碎技术。通过高强度机械剪切和添加无机、有机混合分散剂,进行高浓度制浆、高浓度超细粉碎,浓度可达50%;比普通技术(制浆浓度约35%)提高15%,大大提高了磨剥设备的工作效率,降低了吨产品生产成本(约5%)。
3)强力粉碎干燥技术。该技术突破传统干燥方式(单一的加热干燥方式),集粉碎与干燥两大功能为一体,在产品干燥过程中不断将干块料粉碎,一次作业即可获得水分含量低于0.5%的粉体,热效率可达65%,比其他干燥技术的热效率提高10%左右。
4)强化气氛动态煅烧技术。煅烧是获取高白度、高质量煅烧煤系高岭土产品的关键作业之一,原料质量、煅烧温度、煅烧时间、煅烧气氛是影响煅烧产品白度的主要因素,其中尤以煅烧气氛控制最为重要。传统工艺技术一般采用氧化或还原气氛静态煅烧,对原料的铁钛含量要求严格[w(Fe2O3)≤0.5%,w(TiO2)≤0.8%],难以加工处理铁钛含量较高的原料,且产品在堆放一段时间后会返黄。氧化气氛煅烧技术原理是:在煅烧过程中与煤系高岭土伴生的碳质和有机质经氧化反应生成CO和CO2逸出,煅烧产品白度一般可提高至80%以上,但同时铁钛物质在一般情况下也发生氧化反应生成FeO、Fe2O3、TiO2(分别呈黑色、砖红色和黄色),影响产品白度;还原气氛煅烧则是通过添加煅烧助剂(如氯化物),控制三价铁的含量来提高产品白度指标,但该类煅烧助剂对设备会产生腐蚀作用,影响煅烧设备的使用寿命。针对以上问题,该技术对煤系高岭土煅烧技术进行了系统研究,研究开发出先进的强化气氛动态煅烧技术,可确保煅烧产品白度大于90%,甚至高达94%。强化气氛动态煅烧技术即采用回转煅烧窑,通过添加一种或几种煅烧助剂(该助剂对煅烧设备无任何腐蚀作用),来控制煅烧气氛如氧浓度,一氧化碳浓度、二氧化碳浓度以及其他一些物质组分的浓度,调节上述各组分在煅烧气氛中的比例,在一定的温度和压力条件下,使物料中的活性铁与气氛中的某些组分如一氧化碳生成稳定的羰基络合物——五羰基铁。在五羰基铁中,铁的氧化态为零,所以不显色。这种特殊络合物很稳定,在200~800℃、氧化气氛条件下对用强化气氛动态煅烧法获得的高白度煅烧高岭土产品煅烧4~5 h,产品仍为白色,并不变红。所以,采用该技术生产出的煅烧高岭土产品,在常温下使用或即使在腐蚀性较强的涂料中使用仍能保持稳定而不显色。
表1 采用不同煅烧技术生产的煤系煅烧高岭土产品质量对比
注:除煅烧气氛外,其他条件均相同。
(二)主要加工设备
苏州中材非金属矿工业设计研究院和非矿工程中心研制开发了BP-D、BP-S系列磨剥机、高压压滤机、QGS强力粉碎干燥机、打散机、直接加热、间接加热回转煅烧窑等。
1.BP型磨剥机
采用单槽与双槽两种串联加工,不仅在容积上扩大,还对搅拌叶轮和筒体进行了改进,叶轮改为偏心轮,可以产生不等速紊流,增强剪切作用,提高磨剥效率,降低能耗10%左右。BP-80型磨剥机与BP-500型磨剥机主要性能指标参见表2。
表2 BP 型磨剥机的主要性能指标
2.高压压滤机
进浆压力可达3~4MPa,滤饼水分低达28%~32%,大大提高了压滤工作效率,也减轻了干燥作业的负荷。
3.QGS系列多功能强力粉碎干燥机
这是一种高效节能干燥设备,集干燥和粉碎于一体,热效率可达65%,比其他干燥设备的热效率提高10%左右。
4.打散机
煤系高岭土经高温煅烧后会产生烧结团聚现象,解聚的作用是将煅烧过程中形成的部分大颗粒打散,使煅烧产品恢复超细粉状。在对国外软质高岭土煅烧产品加工用打散机进行了消化吸收的基础上,针对我国煤系高岭土煅烧产品的特点,对打散机的转子、传动装置等进行了改进,开发出煤系高岭土煅烧产品解聚设备。目前,该设备除了应用于煤系高岭土加工,还应用于软质高岭土、碳酸钙、农药化肥等产品的打散和解聚。
5.回转窑
为实施煤系高岭土动态煅烧及强化煅烧气氛的调节,苏非院暨非矿工程中心通过引进英国煅烧垃圾用回转窑炉,并对其进行改进(如传动装置,煅烧喷嘴等),使其成为煤系高岭土煅烧用最佳专用设备。该设备具有以下特点:①动态煅烧,可保证产品质量;②可以控制煅烧气氛,满足工艺要求;③连续生产,处理量大;④热效率高、能耗低;⑤操作简单,易于控制等。
四、生产现状
我国工业规模的以煤系高岭岩为原料的煅烧高岭土的生产起步于20 世纪90年代,而白度大于90%、-2μm含量大于90%的双90产品的规模化生产在1998年前后才开始,2001年我国煅烧高岭土产量达到13×104t。经过十几年的努力,我国煅烧高岭土工业已经初具规模。目前,中国生产煅烧高岭土的厂家约45家,总生产能力达30×104t。设计能力在1×104t以上的企业有15家,在建和扩建万吨级以上的企业有十多家,主要分布在河北山西、内蒙古、湖北、陕西、河南、山东、安徽等省区。
五、消费市场
(一)消费市场
煅烧高岭土目前的主要消费市场是涂料、造纸、橡胶、塑料和陶瓷等,其中油漆涂料和造纸涂料是我国优质煅烧高岭土最主要的应用领域,分别占国内超细高白度优质高岭土消费量的60%和30%左右。2006年国内煅烧高岭土在油漆、造纸、橡胶、塑料中的消费量共达25×104t,其中油漆、涂料消费量是10×104t,涂布纸等消费量是6×104t,橡胶、电瓷、塑料4×104t。
(二)消费价格
国内市场价格,高岭土原矿每吨销售价60~120元;产品中,电陶产品300~900元/t;造纸产品450~2000元/t,涂料800~2600元/t,一般煅烧土1000~2500元/t,1250目煅烧土2000~3000元/t,双90煅烧土3000~5000元/t。
(三)目标市场
煅烧高岭土因其独特的物理性能在造纸、橡胶、电缆、塑料、医药中的应用效果非常好,现在这部分市场主要由进口煅烧高岭土占据,国产煅烧土也有部分在电缆行业得到了应用。煅烧高岭土的主要应用方向为造纸、电缆、油漆、涂料、橡胶、塑料、医药等方面。
表3 2010年中国优质煅烧高岭土需求预测(104t)
随着科技的发展,煤系高岭土正被开发出越来越多的作用。当今世界年产约40×104t催化裂化催化剂,几乎全是加入以高岭土为主要组分的“半合成”催化剂。用废碱和劣质高岭土合成4Å分子筛,既节省了原料成本,又减少了污染,在环保和经济效益方面都有十分重要的意义。有机改性的高岭土,其比表面积增大,对污染物的吸附、迁移和降解有良好效果。目前国内有机改性土的开发利用还处于起步阶段,有机改性高岭土作为选择性吸附剂具有相当大的工业应用前景。
(四)国内主要应用领域对优质煅烧高岭土的需求预测
随着我国经济和工业的迅速发展,对优质煅烧高岭土的市场需求也将迅速增长。预计到2010年,我国煅烧高岭土产品需求量将达到92×104t。
六、展望
我国非金属矿“十一五”发展规划指出:以先进的技术装备和生产工艺,提高资源利用率,通过矿物材料的深加工,使资源的价值得到更大发挥,要重点做好煅烧高岭土等产品的开发。我国能源节约与资源综合利用“十一五”规划指出,实施可持续发展战略,要求节约资源,保护环境,建立共伴生矿资源综合利用示范工程;围绕攻克高岭土超细、增白、改性复合等技术难点,组织一批综合利用深加工项目,对煤系共伴生资源进行深加工和利用。国家经贸委《煤矸石综合利用技术政策要点》指出煤矸石综合利用技术以巩固、推广为主,完善、开发并举。巩固已有的技术成果,推广技术成熟、经济合理、有市场前景的技术,逐步完善比较成熟的技术,研究开发新技术,积极引进国外先进技术和装备,在消化吸收的基础上努力创新,不断提高煤矸石综合利用的技术装备水平,促进煤矸石的扩大利用。国务院关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知中再次强调推进废物综合利用,要以煤矿瓦斯利用为重点,推进共伴生矿产资源的综合开发利用。以粉煤灰、煤矸石、尾矿和冶金、化工废渣及有机废水综合利用为重点,推进工业废物综合利用,把煤矸石的扩大利用作为资源综合利用的重点工作,并将煤矸石综合利用作为一项长期的技术政策加以鼓励。我国独特的煤系高岭土资源将会有更好的发展前景。
(一)市场展望
1.造纸行业
造纸工业是煅烧高岭土的重要用户,发达国家人均年用纸90 kg左右,1993年我国人均用纸9 kg左右,1996年已达26 kg/人。近年来我国造纸工业正以每年15%的速度递增。煅烧高岭土油墨吸收性好,遮盖率高,可部分代替昂贵的钛白粉,尤其适合高速刮刀涂布机使用。随着我国造纸业的发展,产量的扩大以及高速刮刀涂布机的引进,煅烧高岭土的用量将逐步扩大。
2.中高档涂料
随着国民经济水平的提高,油漆涂料的需求量在不断增大。世界著名的立邦、ICI涂料公司对煅烧高岭土的需求正在逐步扩大。由于大公司的样板和市场竞争的作用,国内的各涂料厂家已越来越多地使用煅烧高岭土了。煅烧高岭土用于涂料行业可减少TiO2的用量,使涂膜具有更好的特性,可改善涂料的加工、储存和应用性能。煅烧高岭土在涂料中的用量为10%~30%,使用的煅烧高岭土以-2μm含量为70%~90%为主,目前该行业的年用量4.5×104t·a-1。据权威人士估计,近几年乳胶漆年产量将达(80~100)×104t,这是煅烧高岭土的一个潜在的更大的市场。
3.塑料、橡胶工业
在工程塑料、通用塑料中,煅烧高岭土的充填量为20%~40%,用作填料和补强剂。煅烧高岭土用于聚氯乙烯电缆,能改善塑料的电性能。多功能塑料棚膜也是一个很大的市场。我国的橡胶行业用高岭土量较大,在橡胶中充填的高岭土比例从15%至20%不等,煅烧后的高岭土(包括表面改性)可替代炭黑、白炭黑,生产浅色橡胶制品、轮胎等,具有很好的市场前景,有(5~10)×104t的市场潜力。
总的来说,未来的煅烧高岭土市场,虽然有碳酸钙、滑石等矿物的竞争,有可能失去一些低档产品市场,但高档煅烧土因其独特的物理性能在国际和国内市场上仍具有相当大的竞争力。
(二)技术展望
伴随煤系煅烧高岭土产品应用领域的迅速拓展,产业规模不断扩大,加工工艺的短流程优化,改性改型复合技术与药剂的完善,生产设备的大型化、系列化,节能降耗,生产线自控与在线检测与产品标准化的开展,这些将促进煤系煅烧高岭土产业健康发展,为我国共伴生非金属矿资源的高效开发利用走出一条创新之路。
The Current Situation and Development of Coal-series Kaolin's Processing and utilization in China
Tang Jingyan,Zhang Tao
(Suzhou Zhongcai Design And Research Institute for Non-metallic Minerals Industry,National Research Centre for Further Processing of Non-metallic Minerals,Suzhou Jiangsu 215004,China)
Abstract:China is famous for unique and abundant coal-paragenetic kaolin(coal-series kaolin)resources.The estimated reserves of it amount to 11 billion ton and demonstrated reserves—1.7 billion ton.The coal-series kaolin deposits distribute over the main coalfields in Northeast and Northwest China.The development and utilization of coal-series kaolin can not only solve the problem of deficiency of high quality kaolin resources in China,but also make China the largest country in terms of kaolin resources.Furthermore,the coal-series kaolin,which was cast away in the past as the coal gangue,is now developed and utilized as an optimized resource .The scaled processing and utilization of China’s coal-series kaolin have a significant social and economical significance.
After 15 years of arduous efforts,a set of key engineering and technological problems,such as process flowsheet,comprehensive decontamination and purification,high-concentration wet process ultra-fine grinding,intensive grinding and drying,dynamic calcining under intensified atmosphere etc.,have been solved.A series of key equipment,such as wet process ultrafine grinding mills series,high-pressure filter,intensified dryer,high temperature rotary calcining kiln with direct or indirect firing and so on,was developed and manufactured,filling in a gap in coal-series kaolin processing technology.Now the coal-series kaolin production scale has reached 300 thousand ton a year and is still developing rapidly.
The coal-series kaolin products are widely used in paper making,plastic,rubber and coating industries.It is forecast,that the domestic demand for coal-series kaolin products will reach 920 thousand ton by 2010.And there will be an even greater demand all over the world.With the increase of market demand and higher technical requirement,the coal-series kaolin industry will be developed with each passing day.
Key words:coal-series kaolin,calcined kaolin,current situation of processing and utilization,development perspective.
山东煤矸石产值达两亿 提前三年达规划目标( 2008-03-31 08:07 ) 来源:大众日报山东省煤炭工业局30日发布的最新统计显示,截至2007年底,我省煤矿煤矸石综合利用总产值达到2亿元,煤矸石利用率达到96.5%,提前三年达到了“十一五”末的规划目标。其中省属煤炭企业的煤矸石综合利用率达到了121.3%,不但当年的煤矸石全部利用,还消耗了一部分以前产生的煤矸石。我省现有256处在生产煤矿。煤炭生产和加工过程中产生的煤矸石,既占用大量土地,又造成自燃,污染大气和地下水质,为此,山东煤炭行业把煤矸石综合利用作为节能减排的重要工作。来自省煤炭局的统计显示,目前全省已建成的以燃烧煤矸石、煤泥为主的低热值综合利用电厂装机容量达到193.59万千瓦,发电量120亿千瓦时,年利用煤矸石、煤泥1411万吨。煤矸石不仅能发电、制砖,我省还将其用于置换开采,下井充填换得大量优质煤炭升井。我省煤炭系统大力推广以煤矸石充填开采为主的绿色采煤新技术,目前在新矿集团、枣矿集团、兖矿集团、淄矿集团、临矿集团以及济宁市、枣庄市等煤矿实现了充填开采,年产煤炭300万吨,充填矸石500万吨,部分煤矿实现了矸石不上井或地面矸石下井回填,减少了地面煤矸石堆放和对环境的污染,保护和改善了生态环境。同时,大力实施采煤塌陷区域煤矸石充填复垦和土地再造工程,部分煤矿利用矸石充填塌陷区复垦造田,已占采煤沉陷面积的85%以上。2007年,山东70个村庄的10万人将搬迁,为2.4亿吨煤炭让出地方。这一行动,将缓解日趋紧张的煤炭需求压力。但另一方面,从长远看,产业升级和经济结构调整必须加快推进鲁西南平原村庄稠密。这一次,一个涉及近10万人的搬迁行动将要进行,目的是为这些稠密村庄下埋藏的煤炭资源让路。与山西的富煤地多为山区不同,山东煤集聚在平原,其中有一半被村庄压占。许多煤矿已面临无煤可采的窘境,这个煤炭生产量在过去排名第二的省份,近两年产量不断降低。煤对山东至关重要。“十五”期间,山东的钢铁、冶金产量和发电量全都保持了两位数以上的增长,有的年份增长速度甚至高达40%。目前,山东的GDP总量已跃居全国第二,这之中,做为主要能源的煤炭功不可没。为了更多地开采,搬走煤层之上的村庄成为不得不为的选择。2007年,山东省宣布要“解放”2.4亿吨煤炭资源,为此需要搬迁70个村庄,近10万人。在此之前,建国至今的57年中,山东共有一座县城和近150个村庄因此搬了家。目前全省仍有压煤村庄400多个,他们中的许多将在今后次第搬家。因采煤而动迁的人口总数在当地并没有确切统计数据,但许多人估计至少有七八十万,仅次于三峡移民。“这是一个浩大工程,一头系着山东的发展,一头系着山东的稳定,任务之重难以想象。”山东省压煤村庄搬迁办公室副主任陈文根说。这一办公室设立已有20多年历史,从省、市、县一直设到乡与镇,是山东独有的机构。人为煤让路在山东济宁市十里营村,上千村民亲眼见证了“桑田沧海”———离村庄几百米开外,他们种了一辈子的地在两三年前渐渐下沉,变成一个巨大的湖,据说有好几千亩,面积仍在继续扩大。“看着地裂缝,看着水就冒出来。”樊老汉的两亩菜地正在湖中。腊月初八,他缩在湖边一堆柴火旁,一根一根努力烤弯竹竿做鱼网。60岁的樊老汉世代在此种地为生,日子一直平静,直到1990年代末兖州矿业集团2号井在这里开采。从这块庄稼地下每年掏出400多万吨煤,地表很快出现裂缝,波及不远处的村庄。两年多前,地下煤层掘尽后,煤矿撤出。随着矿井顶部的支护被拆除,樊老汉们的菜地就向着地下600多米处的空洞跌落,地下水涌成了湖。济宁过去只有微山湖等少数湖泊,而现在,新的大湖正不断出现———平均每年产生近3万亩塌陷地。而在1949-2000年的50年里,山东全省土地塌陷的总和不过37万亩。济宁城周边,煤矿越来越多。这个城市的煤炭储量,占了全省的一半,目前聚集着8个煤矿集团。人们传说,倘若这些矿全部采完塌陷,济宁城将变成一座四面环水的孤岛。随着煤炭的大规模开采,全市将有437个村庄受到不同程度的影响,有317个需要搬迁,60万人将因此搬家。十里营村正是其中之一。庄稼地里的煤炭采完了,接下来便轮到了地下同样埋着煤的村子。2005年春节前,济宁政府和兖矿集团的人员一起出现,宣布全村将整体搬迁,并马上挨家挨户丈量完了所有房屋面积。“国家搞建设,我们应该让路。”樊老汉说,“再说人家还赔了钱。”这似乎是山东含煤村庄共同的命运。应对煤荒他们的命运与煤矿的命运紧紧相连。如果村庄不搬迁,许多煤矿将无煤可采,数以万计煤矿工人面临失业。在山东的历史上,煤一直有着重要地位。这个以资源著称的省份,自明朝开始煤业兴盛。19世纪末引来德国殖民局局长三次入鲁,写出《山东的煤矿》等调查报告。后来德国出兵强占胶州湾,并大肆开矿。洋务派随后意识到“船炮机器之用,非铁不成,非煤不济”,于是继河北开平矿务局之后,在山东枣庄创建官督商办中兴矿局,不久后成为当时中国最大的民族资本煤矿。建国初期,山东煤炭产量几乎每两年翻一番。除了1990年代末(当时经济紧缩、关闭小煤窑)产量有所下降,其他年份大多都维持着近两位数的增长幅度。全速开掘多年,煤层渐现衰竭,山东煤矿普遍手中无粮。年鉴记载,仅仅从1976年到1990年,全省统配矿就报废矿井40对,年生产能力1000多万吨。目前,全省七大矿业集团大多都已接续紧张,其中新汶集团的储量只能开采17年。“以前总以为煤多,”一位在煤炭系统多年的人士说,“其实甚至干不了一代人。”按现有储量和产能计算,山东的煤炭只能开采不足40年,其中50%都被压在村庄之下。即使全部完成搬迁,开采成本也将异常高昂———由于深埋在几百米甚至上千米的地下,每一吨山东煤炭的开采成本原来就已经比山西高出上百元。发展非煤产业已经被视为煤矿的共同出路。在1990年代,当兖州矿业集团高层去东北一个资源枯竭的矿务局开会时,见到煤矿职工的孩子衣着破烂,靠捡矿渣为生,回来后就决心发展非煤产业。那以后山东煤矿有的做衬衫,有的做皮带,“副业”五花八门。直到本世纪初,煤矿才发现只有围绕着煤才有优势,“副业”渐渐回归煤炭的中间产品———煤化工、煤电铝。现在,兖矿集团的非煤产业已占收入的一半,而投资依然持续增加,仅煤制油一项,投资将超过1000亿。中间产品能带来丰厚利润,却也带来对煤炭更为迫切的需求,尽管这些中间产品中许多利用的是煤矸石、高硫煤等过去难以利用的资源。然而山东煤矿的产量却在连年下降:以兖矿集团为例,连续3年以来,这个全国第四大煤炭企业在本省的产量以每年几百万吨的速度下降,旗下上市公司的利润深受影响。找矿,于是成为新世纪里所有山东煤矿的主题词,他们的足迹甚至远至澳大利亚、印度尼西亚。目前7大矿业集团已取得省外煤炭资源探矿权或采矿权32处,可采储量约164亿吨,按现有产能计算能开采101年。位于烟台的龙矿集团,在资源压力中被逼下了海。去年夏天,他们从渤海海面下350米深的海底采出了煤炭。未雨绸缪煤荒,并非仅关乎煤矿,整个山东都为此担忧。此时,山东的工业正在以前所未有的速度增长,而煤炭是其“黑色血液”。两个世纪前,在英格兰斯塔福德郡,一个债台高筑的工程师通过燃烧煤炭来带动活塞,抽出了深井里的水。那是人类第一次自由地驾驭能源,也是这种肮脏的冒着浓烟的黑色燃料头一次展示它的魔力。工业革命由此起源,世界自此翻天覆地。此后煤炭一直占据着工业世界的舞台中心,直到20世纪初石油世纪来临。在富煤少油的中国,“煤炭世纪”延续至今。随着新世纪以来新一轮经济周期崛起,煤炭越来越成为硬通货。在前两年的“电荒”中,缺电省份纷纷由省长书记带队前往煤炭大省“找煤”,甚至出现过发改委下令截留铁路上的煤炭,直接送进地方电厂的事情。在24个缺电省市的一片焦灼之中,山东却气定神闲———它既不缺煤也不缺电。底子厚实,帮助山东成为增长周期中耀眼的明星。从1980年代到现在,山东的GDP排名从全国的十几位跃升到第二,过去五年里年均增长率高达13%。经济列车飞驰多年,却突然在2004年发现燃料不足。省统计局发布统计报告,全省能源消费总量已超过生产总量,从能源输出省变为能源输入省。这一年,山东煤炭净调入量比上年猛增21.6%,达到3816万吨,接近全省煤炭产量的1/3。2005年,山东消耗了2.37亿吨标准煤,为全国之最。对资源饥渴的经济体依然在以两位数的速度膨胀着,保证能源的充足供应,关系着这个省的命脉。省长韩寓群在《政府工作报告》中明确将“能源资源供需矛盾”视为制约未来发展的因素之一。当山东越来越依赖于外部能源时,运输成为难以逾越的瓶颈。煤炭运力的高度紧张历来是全国通病,以致每年的煤炭订货会往往被称为“车皮会”,铁路上的每一个事件,都会使得脆弱的链条绷紧几圈,受到惊吓的价格上蹿下跳。在电荒期间,山东少有的一次拉闸,便是因为铁路运力不足导致省内东部以山西煤为主要燃料的电厂缺煤停机,烟台、潍坊、青岛限电数日,省经贸委官员赶赴铁道部请求支援。这场小小的停电对普通山东人来说不值一提,然而却让有识之士前所未有地感到担忧,节约能源的呼声由此日强。现在山东已成为最重视太阳能的省份之一,齐鲁大地放眼望去几乎每个居民区顶楼都密布着吸收阳光的转换器,在德州市甚至连路灯都用上了太阳能。但太阳能毕竟只能替代能源需求中极为微小的一部分,面对日益增长的需求,更为现实的疗法显然是“造血”———加快开采深埋在村庄底下的那些煤炭。搬迁的日子,便一天天近了。生活在别处在山东,采煤的历史几乎就是搬迁和争吵的历史,不过以前通常是宗族力量的谈判。到1900年,山东巡抚袁世凯与德国铁路公司签订矿务公司章程,是山东最早的关于采矿引起地面建筑物损害赔偿的地方法规。30年后,第二次《山东矿业报告》记载了峄县中兴公司开矿后“居民如燕巢幕上岌骸自危”,村人申请诉讼,并第一次由县、省两级政府出面解决。建国以来,村庄搬迁在大跃进中起步并不断加速。自1975开始的21年里,国家投入资金1.38亿,搬走了肥城县整个县城和周围7座村庄,解放煤炭1922万吨。正是在山东历史上最大规模的这次迁移中,省政府制定了压煤村庄搬迁的补偿标准,并于1999年进行修订,提高了补偿价格,楼房最高可以达到300元/平方米。尽管按规定标准可以依据物价上涨水平上浮,但记者走访的三个县级压煤搬迁办公室都承认,这一指数的变动并不多。其中邹城所属的济宁市去年上浮了近17%,已是全省最高。在离邹平市平阳寺镇(搬迁镇)不远的一个村子里,尽管没有任何要搬迁的音讯,村民们还是赶着盖起了楼房,每层只有一人高,有的楼板是用稀稀疏疏的木板搭成的。据说附近村子里还有人盖了四层楼,好几千平方米,按照面积补偿应该拿到上百万。这些问题让煤矿和政府都头疼不已。这些年来煤矿开采带来的摩擦引起矛盾重重,甚至有村民扒火车偷煤。至于采煤引起的斑裂、塌陷赔偿,更是纠纷不断,以致有压煤村庄搬迁办公室的人自嘲为“第二信访局”。不过并非所有人都不愿搬迁,在肥城王瓜店镇东大封村,村民们都很高兴因此住进了“新农村”。村支书杨仁庚觉得这是他这些年来做的最大的一件事,“如果不是搬迁,我们现在还住在坑坑洼洼的旧村里,连一条直路都没有。”十年前,在采煤造成村里一条两里多长的路出现裂缝后,这个千年老村就希望能整体搬迁,却由于那时候煤炭企业困难到工资都发不出而搁浅,直到几年后当地肥城矿业集团的大封煤矿采完了除村庄之外所有的煤。抓住这个机会,村子底下含煤并不多的东大封村主动要求搬迁。为了省钱,他们将村子搬到一块没有多少地下水的采煤塌陷地上,这能让煤矿少掏近3000万。不过就在决定建房的那天,因为一则地基不稳的传言,一夜之间有300多户原打算盖楼房的人家改成了平房。尽管如此,新的东大封村依然让村民们感到“很漂亮,过去可不敢想”。别墅、楼房、平房区统一规划,下水道等设施统一施工,学校、敬老院、广场全都是新盖的,“连整个村的门槛都是统一修的”。这些漂亮的新村常常修建在离乡镇更近、交通更便利的地方,让那些地下没有煤炭的村子无比羡慕。在邹城市平阳寺镇附近的一个村子里,几位村民懊恼不已,他们村庄的四周都有煤,惟独村子底下没有,“真倒霉,只怕是几十年也赶不上隔壁村(搬迁新建村)那水平了。”去年年底,山东省发改委主任倪永康总结说:“(2005年以来全省搬迁工作解放可采煤炭资源7000多万吨),既有效缓解了部分煤炭企业开采连续紧张的局面,又有利于加快矿区建设社会主义新农村步伐。”另一方面,就在宏观调控不断加强的这两年,土地政策越收越紧,这让山东的压煤村庄搬迁一度陷于停滞,因为批不到建设新村的土地指标。“一边是越来越严的国家政策,一边是越来越紧张的煤炭产量,中间还要平衡煤矿和村庄之间复杂的利益纠葛,”一位压煤村庄搬迁办公室负责人说,“我们天天都在踩钢丝。”踩着钢丝的并不只是他们,一位在山东煤炭业浸淫数十年的人士也深有同感。在东大封村,旧村尚未搬迁完,迫不及待的煤矿已经开始开采。到现在搬迁完毕,村下并不富裕的煤炭也已被开采殆尽,大封煤矿随之关闭。不过这并不是一件糟糕的事情。恰恰相反,山东省社科院经济研究所所长张国强认为能源紧张是件好事,“对山东来说,那一天迟早要来,早来一天就会逼着山东经济早一天升级。”新华网山东频道5月15日电 四川汶川发生地震后,深深牵动着煤矿职工的心,山东新汶矿业集团立即组织了一次向灾区人民献爱心捐款活动,据初步统计,本次活动共捐款近300万元。灾情传来,新矿集团召开专门会议,对捐款活动进行安排部署,全集团干部职工捐款达到了局级领导每人不少于1000元,矿处级每人不秒于500元,科级每人不少于200元。离退休职工和家属们纷纷主动捐款。天下矿工是一家。新矿集团董事长郎庆田希望尽快将这批捐款用于灾区煤矿恢复生产和救助受灾矿工。此外,新矿集团已经成立了两个救灾小分队,抽调身体素质好、实战经验丰富的救护队员待命,随时听候上级指示奔赴救灾一线。干部职工们表示,把对灾区人民的牵挂转化为力量,立足本职岗位,抓好安全生产,保证煤炭调运和资源供给
废润滑油再生工艺的研究高秀军 ,2 郭丽梅1# 蒋明康1(1.天津科技大学材料科学与化学工程学院,天津 300222;2.大庆油田化工有限公司精细化工厂,黑龙江 大庆 163411)摘要 采用硫酸精制-碱中和-活性白土吸附-过滤的工艺流程处理废齿轮润滑油。酸洗温度40 ℃,98%浓硫酸用量为废油量的6%(质量分数);碱中和温度80 ℃,中和剂为10%氢氧化钠;吸附条件:活性白土用量为15%(质量分数),温度150 ℃,时间1 h;再生润滑油粘度40 ℃时为128 Mpa•s,80 ℃为19.2 MPa•s,凝点为-33 ℃。同时用废碱处理酸渣,采用阳离子絮凝剂处理废水。关键词 废润滑油 再生 酸碱精制 白土吸附Study on regenerated technics of waste lube oil Gao Xiejun1,2, Guo Limei1, Jiang Mingkang1. (1.College of Material Science and Chemical Engineering,Tianjin University of Science and Technology,Tianjin 300222;2. Daqing Oil field Fine chemicals Factory,Daqing Heilongjiang 163411)Abstract:The lube oil of waste gear was treated by using vitriol refining-alkali neutralization-the active white soil adsorption–filtration as the technical flow . The temperature of acid wash was 40 ℃, the dosage of vitriol of the content 98% was 6%,the temperature of alkali neutralisation was 80 ℃,and the neutralizer was the alkali of the content 10%. The condition of adsorption:the dosage of active white soil was 15%,the temperature was 150 ℃,and time was 1 h. The viscosity of regenerated lube oil was 128 MPa•s for 40 ℃ and 19.2 MPa•s for 80 ℃,and its solidifying point was -33 ℃. Acid-dreg was neutralized with waste alkali. The waste water was treated using the cationic flocculant. Keywords:Waste lube oil Regeneration Acid and alkali refining White soil adsorption近年来,随着石油资源的日益减少以及对石油污染问题的重视和保护环境的呼声日益强烈,世界各国对废润滑油的回收和净化再生利用工作十分支持。中国在油液净化再生方面也作了不少工作[1-3],商业、铁道、部队、机械工业等部门都不断的进行润滑油的净化再生工艺研究,找出了一些适合中国国国情的废油净化再生方法。但总的来说,中国在这个领域还比较落后,远远不能适应飞速发展的经济的要求,因此研究润滑油劣化的原因、积极探索新型高效、低污染废油净化再生工艺方法,对于缓解中国石油资源紧张状况、减少废弃油液对环境的污染有着重要的意义[4-6]。废润滑油的净化再生过程比从石油中提炼润滑油要简单得多。变质较轻的润滑油只要经过沉淀、过滤、脱水等物理净化过程即可恢复其原有品质;变质严重的润滑油,则需要经过化学精制去除变质后生成的酸类、酚类及胶质、沥青质等,然后补充一定数量的添加剂,也可成为再次使用的润滑油。如果净化再生工艺条件得当,完全可以能把用过的废润滑油再生成为质量接近或达到新油标准且性能良好的润滑油[7]。世界各国对废润滑油的处理、再生先后研究开发了众多处理工艺。目前应用的再生工艺主要有蒸馏-酸洗-白土精制,沉降-酸洗-白土蒸馏,沉降-蒸馏-酸洗-钙土精制,白土高温接触无酸再生,蒸馏-乙醇抽提-白土精制,蒸馏-糠醛精制-白土精制,沉降-絮凝-白土精制等[8-12]。上述无论哪种工艺都产生大量的废酸渣和废水,要达到清洁再生的目的,就要减少酸渣的产生,或对酸渣进行综合利用。本文采用硫酸精制-碱中和-活性白土吸附-过滤的再生工艺,联合有机中间体制备中剩余的大量催化剂-废碱处理废酸渣,加浮选剂法处理废水,从而达到清洁再生废润滑油的目的;原料来源于油田的抽油机废油,来源广,易得到;常压和中温条件下操作,工艺简单,操作费用低,安全可靠;产品质量好,达到中性油水平,实用性强;投资少,经济效益显著。1 实 验1.1 主要仪器药品烧杯,温度计,电热套,滴定管,封闭电炉,280号齿轮油、活性白土、蒸馏水,98%浓硫酸(化学纯),氢氧化钠(化学纯),氧化钙粉末(化学纯)。1.2 实验方法1.2.1 工艺流程工艺流程见图1。 图1 工艺流程1.2.2 工艺过程1.酸洗:将废润滑油加热至30 ℃左右,加入硫酸若干,搅拌30 min。恒温静置,待分层后,分出下层胶质、沥青质。重复操作3次,记录总酸渣排放量。2.碱中和:将酸洗过的润滑油加热,加碱水溶液进行中和至中性。静止分出水层。3.白土吸附:将碱洗过的润滑油加热,1次或分次缓慢加入白土,搅拌若干分钟。4.过滤:将白土吸附后高温的润滑油静止,上层油趁热抽滤,滤后润滑油即为合格再生润滑油。白土吸附和过滤操作可重复进行,直至得到的油满意为止。2 结果与讨论2.1 硫酸浓度对酸渣排放量的影响硫酸处理的主要目的在于去除废润滑油中的氧化物、缩合物和聚合物。在使用过程中产生的不饱和化合物以及残余添加剂和添加剂热分解或降解产物等。硫酸处理能把这些物质变成重质粘性物,沉淀析出。所以酸渣排放量越大,废润滑油的除杂质、沥青效果越好,但过多排酸渣会减低再生率。实验考察了硫酸浓度对酸洗效果的影响,结果见表1。表1 硫酸浓度对酸渣排放量的影响序号 硫酸浓度/% 精制温度/℃ 酸渣排放量/%1 98 35 22.62 70 35 15.83 98 40 30.24 70 40 21.8由表1可以看出,精制温度相同时,硫酸浓度越高,酸渣的排放量越大,精制效果越好。2.2 硫酸精制温度对酸渣排放量的影响一般认为酸洗适宜在低温下进行,实验采用98%浓硫酸,加入量为废油量的6%(质量分数),考察温度对酸洗效果的影响,结果见表2。表2 硫酸精制温度对酸渣排放量的影响序号 精制温度/℃ 酸渣排放量/%1 20 16.42 25 15.83 30 21.84 35 22.65 40 30.26 50 11.1由表2可以看出,随着温度的上升,酸渣排放量呈逐渐增加的趋势,但不是越高越好。温度低时,在短时间内,废油中酸渣沉降的不够彻底,酸渣排放量少,温度过高时,废油中某些成分和硫酸反应生成磺酸盐,使油乳化程度较大,酸渣不能正常沉降排出。2.3 不同碱中和对油品酸值的影响实验选用氧化钙粉末、氢氧化钠和石灰乳,以酸值为考察指标,结果见表3。表3 不同碱中和对油品酸值的影响序号 碱 酸值1 氧化钙粉末 1.2143 氢氧化钠固体 1.3884 10%氢氧化钠水溶液 1.0665 石灰乳 1.205新油 — 1.189加入碱中和后的酸值基本符合新油标准,使用氧化钙粉末,由于固体中和反应时间长,短时间内中和得到的油透明度稍差,可能有部分乳化的原因,不易抽滤。采用石灰乳代替氧化钙粉末效果得到一些改善,酸值接近新油,可以达到再生油的标准,但是过滤情况没有得到明显改善,所以效果不十分理想。使用氢氧化钠固体进行中和,考虑到油中水含量过高会影响其质量,实验中发现,由于使用氢氧化钠固体,两相反应时间长,缩短时间效果较差。综合以上因素,采用10%氢氧化钠水溶液进行碱中和最为适宜。从表3的可以看出,采用10%氢氧化钠水溶液进行碱中和的油酸值优于新油。2.4 白土吸附温度对油品粘度的影响白土加入温度为80 ℃时,白土吸附温度对油品黏度的影响见表4。表4 白土吸附温度对油品粘度的影响序号 吸附温度/℃ 40 ℃时粘度/MPa•s 80 ℃时粘度/MPa•s1 100~120 158 19.52 120~130 146 19.23 130~140 124 19.64 140~160 121 19.0新油 — 131 19.3由表4可以看出,吸附温度对油品粘度有一定的影响。主要影响油的低温黏度,低温黏度过高,会影响油的凝点,成为不合格油。根据与新油粘度比较,白土吸附温度为130~140 ℃时,粘度与新油最为接近。2.5 白土用量对油品颜色的影响白土用量对油品质量有一定的影响,实验以再生油颜色和凝固点为检验指标,结果见表5。表5 白土用量对油品颜色的影响序号 白土用量/% 搅拌时间/min 油品颜色 凝点/℃1 4 30 棕红 -152 6 30 棕红- -183 8 30 棕红- -284 10 30 棕黄- -295 15 30 浅黄+ -38新油 — — 浅黄 -25油品颜色是衡量杂质高低的一个间接指标,颜色浅质量好,作者将新油的颜色定为浅黄色。“+”表示颜色稍深,“-”表示颜色稍浅。加白土时间和搅拌时间不变的情况下,白土用量越大,油品颜色越浅。使用过多的白土,虽然油品颜色好,但对于再生油而言,指标达到要求即可满足需要,外观不是必要指标,所以在满足质量的前提下,选择白土用量为8%~10%(质量分数)。2.6 白土加入方式对油品颜色的影响白土脱色的加入方式对油品颜色有一定影响,实验加入白土时间为30 min,搅拌时间为30 min,加入温度75~80 ℃,吸附温度130~140 ℃。结果见表7。表6 白土加入方式对油品颜色的影响白土用量/% 加入方式 产品颜色15 1次加完 棕红15 先加50%(质量分数,下同)再加50% 棕黄-加入温度和吸附温度不变的情况下,分两次加入白土吸附效果要比一次加入好,油品颜色更浅一些。2.7 酸渣的中和处理再生工艺酸洗中产生大量的废酸渣,其主要成分是胶质和沥青质,中和后除去盐份,可以作为沥青使用。在进行废润滑油再生研究的同时,另外的研究也在进行,制备环氧中间体。由于采用固体氢氧化钠为催化剂,实验中产生了大量的废碱。实验尝试用废碱中和酸渣,水洗后沥青的各项指标基本达到了一般使用标准。如果有机中间体制备产生废碱的行业同时进行废油再生生产,可以做到以废治废的目的。本研究只是对此进行了一点尝试。2.8 废水的治理再生工艺中各工序产生的废水主要含有油和无机盐,实验采用阳离子絮凝剂进行浮选,处理后水中油采用分光光度法分析,含油量小于5 mg/L,达到了排放标准。但对无机盐如何处理有待进一步研究。3 结 论(1)实验采用优化设计的再生工艺,得到的再生润滑油可以满足一般的使用环境,酸值达到对照油标准,凝点优于对照油品。再生油的理化指标符合国家标准。(2)最佳条件为:98%浓硫酸浓度,用量为废油量的6%(质量分数);10%氢氧化钠水溶液为最佳中和剂;白土吸附温度为130~140 ℃,吸附时间为30~40 min为宜;白土分两次加入,用量为油品的8%~10%(质量分数)。(3)工艺简单,安全可靠,实用性强。(4)原料易得,操作费用低。产品质量好,达到中性油水平。(5)对以废治废的工艺进行了初步尝试,效果理想。(6)采用阳离子絮凝剂对废水进行处理,水中残余油含量小于5 mg/L,达到了排放标准。(7)投资少,经济效益显著。参考文献[1] 任天辉,王大璞.废润滑油再生加工技术[J].中国资源综合利用,2000(3):141-145.[2] 唐光阳,施跃坚,刘满红.废润滑油的回收工艺初探[J].云南师范大学学报,2001(4):23-25.[3] 杨嘉谟.废润滑油再生[J].适用技术之窗,1998(6):7-8.[4] 司妍杰.浅谈废润滑油再生[J].润滑油,2002(3):63-64.[5] 张圣领,刘宏文,赵旭光.废润滑油絮凝—吸附再生工艺的研究[J].化学世界,2002(10):527-529.[6] 谭蔚,刘丽艳,朱企新.废润滑油再生中过滤分离工艺技术研究[J].流体机械,2003,31(7):5-7[7] 杨树杉.石油和石油化工技术实用手册石油化工篇[M].北京:中国石化出版社,1998.[8] 卡尔.石油和化学工程师实用手册[M].北京:化学工业出版社,1995.[9] 商业部燃料局.润滑油的回收与再生[M].贵阳:贵州人民出版社,1980.[10] 谷庆宝,王禹,高丰,等.废润滑油再生利用的现状与面临的问题[J].中国资源综合利用,2003(7):11-16.[11] 刘发起.废润滑油再生工艺技术与研究[J].贵州化工,2004,29(2):8-10.[12] 张鹏辉.车用润滑油的再生研究[J].节能,2003(1):24-26.责任编辑:黄 苇 (收到修改稿日期:2007-02-05)©版权所有 《环境污染与防治》杂志社
1、污水除油的必要性随着经济发展和人们生活水平的提高,城市污水的水质也在发生着变化,污水中动植物油及矿物油等油类物质逐渐增多。据有关资料报道,到2000年,我国已建成并投入运行的城市污水处理厂约180座,设计处理能力达到1050×104m3 /d,其中二级生化处理能力约750×10 4m3 /d,这些污水处理厂大多存在着油类物质的污染问题[1];尤其是一些中小城镇的污水处理厂,由于其水量较小,水质波动较大,在用水高峰期,大量餐饮污水进入处理厂,对污水处理厂的正常运行产生严重影响。以西南科技大学污水处理厂为例,该厂占地20亩,日处理能力1×104m3/d,服务人口30000人左右,采用改进型三沟式氧化沟工艺。该污水处理厂在设计过程中没有考虑进水中的油类物质,但自2003年5月运行以来,发现进水中油类物质逐渐增多,尤其是学校教师公寓和两个学生食堂完工以后,其状况更加严重。在过去的三年间,每到冬季,油类物质覆盖整个氧化沟表面,严重影响了氧化沟的充氧效率和出水水质状况,对进水中油类物质的测定发现其含量在86mg/L~420mg/L之间,其中夏季进水中油的平均含量为120mg/L,冬季为210mg/L。2 污水的除油方法分析目前,国内外对含油污水治理的研究方法主要有以下三类:化学处理法、物理处理法和生化处理法。化学处理法主要包括化学混凝法、化学沉淀法、催化氧化法及各种方法的结合运用;物理处理法包括离心分离法、过滤和超过滤法、澄清法和气浮法;生化法包括生物接触氧化法、生物转盘法、活性污泥法等[2]。2.1 化学处理法化学处理法主要指投加一定的化学物质,使其与水中的油类物质发生絮凝、沉淀或催化氧化等反应,达到将油类物质从水中去除的目的。目前,在污水的除油过程中,化学法的研究主要集中在新型的絮凝剂的开发方面[3~8]。絮凝剂主要包括无机和有机絮凝剂,在无机絮凝剂方面,大庆石化总厂炼油厂曾对铁盐在炼油污水处理中的应用进行了研究[3],认为在浮选投加复合聚合铝铁,在浮选除油的同时还具有除硫作用。有机絮凝剂主要包括非离子、阴离子、阳离子、两性离子有机聚合物等类型,由于分子量大,吸附悬浮物及胶质能力强,形成的絮体尺寸大,沉降快,用量少,且产生的污泥量少,易脱水,对处理水不产生负面影响,近年来备受青睐。在其应用方面,已经批量生产的主要是聚丙烯酰胺(PAM)、聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDMDAAC)和曼尼期反应的阳离子聚丙烯酰胺。在对有机絮凝剂的研究方面,唐善法等人利用丙稀酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵、烷基二甲基烯丙基氯化铵进行多元共聚对聚丙烯酰胺进行阳离子化和疏水改性而合成的JH系列絮凝剂具有良好的絮凝除浊、破乳除油和去除有机物的能力[4];段宏伟等人利用改性环乙环丙阳离子聚醚等合成的RD-1反相破乳剂对污水中油类的去除具有较好的效果[5];除此之外,还有对二硫代氨基甲酸盐等絮凝剂的研究[6~8]。近几年,污水除油方法在能量化学领域也有研究[9~12],如磁化学技术的研究[9~11],废水中的浮油或分散油可使用被服油膜磁粉法和油层悬浮磁粉过滤法来处理。前者是用一些化学物质对磁性颗粒进行表面处理,使其表面被服一层亲油和疏水性物质的薄膜,磁种吸附油后,用磁场回收磁种即可除油;后者是利用吸附油膜的磁粉,或吸附油的磁种层来过滤油,通过磁场来固定滤层,为增加滤层与污水中油珠的碰撞,可使用交变磁场。另外,在电化学方面[11,12],可运用直接电解、间接电解、电化学吸附与脱附等方法对污水进行除油。2.2 物理处理法物理处理法是污水除油系统中应用最多的一类方法,其核心思想是采用物理的方法达到油水的分离。在污水的除油过程中,物理法的研究主要集中在油水分离器的研究开发,其中包括浮选技术及浮选器、旋流技术及旋流器、膜技术及膜器等方面。2.2.1 浮选技术浮选净化技术是国内外正在深入研究与不断推广的一种水处理新技术[13~15]。浮选除油就是在水中通入空气或其它气体产生微细气泡,使水中的一些细小悬浮油珠及固体颗粒附着在气泡上,随气泡一起上浮到水面形成浮渣,从而完成固、液分离的一种新的除油方法。根据在于水中形成气泡的方式和气泡大小的差异,浮选处理法大体上可分为四大类,即溶气浮选法、诱导浮选法、电解浮选法和化学浮选法,其详细分类及每种方法的优缺点如表1所示。表1浮选处理方法的分类方法名称具体方法浮选成因主要优点主要缺点溶气浮选法加压溶气浮选法 真空浮选法在加压下,使气体溶解于污水,又在常压下释放出气体,产生微小气泡。在减压下,使溶解于水中的气体释放出来,产生微小气泡。气泡的尺寸小、均匀、操作稳定、设备简单、管理维修方便、除油率高上浮稳定、絮凝体破坏可能性小、能耗小流程较复杂、停留时间长、设备庞大、操作麻烦 溶气量小、操作及结构复杂诱导浮选法机械鼓气浮选法叶轮浮选法 射流浮选法让气体通过无数个微小的孔隙或缝隙,产生微小气泡。叶轮转动产生负压吸入气体,并依靠其剪切力使吸入气体变成小气泡。依靠水射器的作用使污水中产生微小气泡能耗小、浮选室结构简单。 溶气量大、停留时间短、处理速度高于溶气浮选工艺、除油效率高、设备造价低、耐冲击负荷。噪声小、工艺简单、总体能耗低、产生气泡小、除油效率好于叶轮式需投加表面活性剂才能形成微小气泡、使用范围受限、微孔易堵。浮选中必须添加浮选助剂、气泡大小不均匀、可能产生些无效气泡、制造维修麻烦。水射器要求高电解浮选法电解浮选法电絮凝浮选法选用惰性电极,使污水电解产生微小气泡。选用可溶性电极(Fe、Al等)在阳极上产生微小气泡,在阴极上有混凝作用的离子气泡小、除油率高。 气泡小、浮选与絮凝同时进行、除油率高极板损耗大、运行费用高。 同上化学浮选法化学浮选法依靠物质之间的化学反应,产生微小气泡(生成CO2,O2)。设备投资低、气泡量易于控制、尤适用于悬浮物含量高的污水污泥量增加、劳动强度大。 2.2.2 旋流技术水力旋流器是利用油水的密度差,在液流高度旋转时受到不等离心力的作用而实现油水分离的。含油污水切向进入圆筒涡旋段,并沿旋流管轴向螺旋态流动。在同心缩径段,由于圆锥截面的收缩,使流体增速,并促使已形成的螺旋流态向前流动,由于油和水的密度差,使水沿着管壁旋转,而油珠移向中心。流体进入细锥段,截面不断缩小,流速继续增大,小油珠继续移到中心汇成油芯。流体进入平行尾段,由于流体恒速流动,对上段产生一定的回压,使低压油芯向溢流口排出,而水则从净水出口排出。其工作原理见图1。图1 水力旋流器的工作原理示意图国外水力旋流除油研究始于1967年,经过多年的科学研究和工程应用,现已进入重大技术发展阶段。目前,美国 Conoco公司、Krebs公司、Kvanemer公司、Mpe公司、Amoco公司,澳大利亚 BWN Vortoil 公司,瑞典 ALFALAVAL公司都开始生产油水旋流分离器。国内许多研究单位和企业也先后开展了水力旋流器的研制工作,如西安交通大学、西南石油学院、四川大学、大庆石油学院、大连理工大学、江汉石油机械研究所、河南石油勘探局设计院、胜利油田设计院、大港油田设计院、江都环保器材厂、沈阳新阳机器制造厂等单位[16~22]。2.2.3 膜技术膜处理技术是最近兴起的一项污水除油的新技术[22,23],其核心思想是利用半透膜作选择障碍层,允许某些组分透过而保留混合物中的其他组分从而达到分离目的的技术总称。它具有设备简单、操作方便、无相变、无化学变化、处理效率高和节能等优点,已作为一种单元操作在污水除油过程中日益受到人们的重视。在膜技术的研究应用方面,天津天膜技术工程公司曾采用中空纤维超滤膜对含油污水进行处理研究[23],表明中空纤维超滤膜用于处理经过预处理的含油量较低的污水较为理想,而对未经过处理的含油量高的污水除油除浊效果较好;中国计量科学研究院利用一种破乳功能膜处理含油污水,取得较好效果[24]。但在膜技术应用中,都不同程度的存在膜的清洗问题。2.3 生化处理法生化处理是利用水中的微生物处理污水中的有机污染物的一种工艺,现有的污水处理厂的生物处理单元,对污水中的油类物质有部分去除效率,但去除率较低。目前生物技术在污水除油中的应用主要集中在筛选优化、培养和驯化嗜油微生物菌种。新疆环境监测中心通过利用餐饮服务业的含油污水培养筛选出28株具有较强除油能力的菌种进行研究,发现将其回接污水后,平均除油率达68%,其优选菌种回接污水24h后的除油率达90 %,而同批污水自然存放10d后的除油率仅为29%。采用选培优良菌种集中快速处理,可以显著提高此类污水的处理效率[25]。3 除油方案探讨针对西科大污水厂的油类物质,2003年~2005年冬季我们曾采用水力冲刷氧化沟表面和在沉砂池前投加石灰的方法进行实验。水力冲刷虽然可以暂时使氧化沟表面的油类物质吸附在污泥表面沉淀下来,但在下一个运行阶段油类物质会重新布满池面;沉砂池前投加石灰可以减少氧化沟中的油污,但石灰同时会对部分微生物产生抑止,其产生的沉淀物质在沉砂池中很难沉淀下来,带到氧化沟后容易堵塞沟中微孔曝气器,因此投加量受到限制,而其他的絮凝剂有存在价格偏高的问题。为了暂时避免氧化沟的缺氧问题,我们将氧化沟出水堰的挡板去掉,使漂浮的油污随出水进入接触池,在接触池的起端清捞。可以说上述的措施并未达到理想的除油目的。在选择除油方案时,我们也考虑了水力旋流器等物理方法,但由于其细格栅和沉砂池之间的空间限制以及昂贵的能耗费用和分离出来的油类的去向等问题的困扰,故未能采用。由于西科大污水厂的油类的来源较为单一,我们考虑在两个学生食堂外的设置隔油池,分离出来的油污和食堂的潲水一起集中处理;同时在污水厂氧化沟中培养驯化嗜油微生物,通过微生物技术对其余的油类进行处理,从而达到节约费用,提高除油效率的目的。4 结论4.1 污水处理厂除油的方法很多,目前在化学、物理及生化处理方法方面均有研究应用。4.2 中小城镇的污水处理厂由于存在资金困难等因素,在设计过程中往往没有考虑除油设施,而运行中油类的污染又直接影响其处理效果,因此其除油措施的实施必须结合各厂的具体情况。4.3 对于油类物质来源比较单一的城镇污水处理厂,从源头治理会起到简单、经济和实用的效果。4.4 微生物技术作为一种新兴的技术,在污水除油领域的研究应用正在不断深化,筛选优化、培养和驯化嗜油微生物菌种对于中小型污水处理厂的除油具有节能、高效等优点。
油田在注水驱油过程中生成的大量污水,采用以往的污水处理工艺难以取得理想的水质。随着膜分离技术的不断进步,利用膜分离技术对含油污水进行处理可以实现较好的处理效果,本文就该膜分离技术对于污水处理展开探讨。当前,国内的大多数油田都进入高含水时期,注水驱油仍是提高原油产量的主要手段,随着出水量的提高,在油田返回地面的采出水中会存有大量的含油污水,为了实现生态环境保护以及资源的再次回收利用的目标,如何投入较少的资金实现高效率地对油田含油污水进行处理是摆在广大石油工作者面前的一道难题。最近一些年来,随着分离膜的相关技术逐渐成熟起来,一些专家学者进行了采用该技术处理油田污水方面的研究,由于该技术与以往污油分离方法进行比较来看,配套的处理设施较为简便,比较易于实现有效地操作,具有很好的分离效率以及占用的能耗少等特点,是对油田污水进行处理技术中的重要研发方向。1膜分离技术在油田含油污水处理应用过程中存在的问题油田开采过程中返回地面的含油污水中污油的占比为每升1.2-100毫克,而溶解性固体总量在每升废水中的比例为1000-1500毫克,有机污染物含量为每升20-12250毫克。面对上述的污染物,利用膜分离技术进行处理会存在着较大的难度,尤其对于有机物的污染,比如,当污油的含量处于每升200毫克时,有机污染物的含量会大于每升5000毫克以及总悬浮固体含量会超过每升4000毫克,污水处于该条件下,利用膜分离技术进行杂质的去除,很有可能对过滤膜的孔径造成堵塞,减小了过滤膜的使用年限。过滤膜油田污水处理技术如果在实际应用中取得更大的较果,应该结合其它的污水处理工艺。2利用膜分离技术处理含油污水过程中的影响因素2.1分离膜所应用到的材料以及孔径的大小对油田返吐出来的含油污水进行处理时,为了使分离膜技术发挥出所起的作用,应该参照含油污水具备的化学特性来确定分离膜的材料。含油污水原油成分如果以分散的油滴以及浮油为主要成分,那么过滤膜的孔径应该确定在10-100微米区间的微滤膜。而当污水中的油是由处于稳定状态的乳化油以及溶解性质的油组成,应该选取具有亲油性质的超滤膜。2.2操作温度以及压力差分离膜对污水处理效果会受到所处的温度条件影响,大多数情况下,30-50摄氏度是最佳的污水处理温度。采用过滤膜对含油污水进行处理时,在膜的两侧应该施加一个处于临界状态的操作压力差,如果压力差不大于临界值,那么渗透量会跟随着压力差的逐渐加大而上升。如果施加的压力差值小于临界值时,渗透量会由于压力差的变大而减小。2.3料液浓度以及流动的情况分离膜对含油污水处理时如果料液浓度不大时,过滤膜的通量与施加的压力差成正比例关系。而当料液的浓度大于特定的数值以后,可以渗透的数量与压力条件没有直接关系,只与过滤膜面的流动速率有关。因为对料液的流动情况进行改变可以有利于提升膜分离污水物质的工作效率,所以,应该参照过滤膜分离系统中进料液的实际情况,来选取科学合理地物料流动状态,从而把过滤膜对含油污水的处理效率实现进一步的提高。2.4膜污染所谓的对过滤膜造成污染是指含油污水中各类物质在膜体的表面形成物理、化学或者机械形式的作用而形成物质的沉积。过滤膜存在的污染问题是膜分离技术无法得以大范围推广应用的制约因素,所以,在利用过滤膜分离技术对含油污水进行处理必须要选用较为合理的过滤膜以及恰当地操作方法。3含油污水中膜分离技术处理工艺设计对于油田注水过程中返吐到地面的含油污水利用过滤膜技术进行隔离,把污水中存在的有机物质以及污油成分利用初级缓冲消毒以及催化氧化进行预处理,把污水中存在的较大粒径物质利用不同孔隙直径等级的过滤膜实现二级的分离处理,实现处理后的含油污水可以再次注入地层之中的目标。3.1含油污水的性质分析油田注水所形成的含油污水是一种类型比较特别的工业废水,具体的成分较为复杂,矿化程度很好,含有多种类型的有机物质。上述的这些特征为微生物的存在以及大量繁殖提供了温床。处理有机物质所需的化学耗氧量的性能指标处于不稳定状态,化学耗氧量是含油污水处理过程中关键的参数,数值的多少成为过滤膜分离技术在对含油污水处理过程中的重点。3.2膜材料以及孔径参数的选取过滤膜组成材料是影响对含油污水处理效果的主要因素,必须要对含油污水中的成分进行仔细的研究分析,确定其具有化学特性,比如,应用微滤膜进行污水处理应该选取中空纤维材料的过滤膜,主要有材料成分为无机陶瓷。而如果采用超滤膜以及纳滤膜过滤技术就应该选用由高分子材料构成的过滤膜。对含油污水进行过滤处理过程中,排出水的检测指标有固体悬浮物质、酸碱度、有机物质含量、硫化物以及石油物质的含量等。在对其进行处理时应该根据物质颗粒的大小情况来确定过滤膜孔径的尺寸,让处理后的水质达到可以排放或者注入到地层的要求。3.3含油污水中各类有害物质处理程序对含油污水中存在的各类物质进行过滤消除主要有下面几个程序:1)利用缓冲消毒程序对含油污水进行首次的处理,采用臭氧发生器来生成没有再次污染的臭氧气体,之后把其输入到含油的污水之中,利用臭氧具备的杀灭微生物的作用来对有机物进行处理,而还具有隔离可燃气体进入后续处理设备的功能。处于悬浮状态的油滴跟随着生成的臭氧气体共同上升而产生油膜或者油层,其油滴颗粒直径不会小于100纳米。当污水液体处理静止状态时分散的油滴会处于悬浮状态分布在污水当中,通过一定时间的静置处理后会汇集成颗粒较大的油块而漂浮于污水上面,此时的油滴颗粒可达到10-100微米。2)利用微滤膜实现对污水一次分离,该类型的过滤膜具备较高的处理效率、膜表面吸附的物质较少以及介质不容易脱落的特点,具有很好的推广应用价值。微滤膜可以对污水中的0.02-10微米的有机生物以及较小的离子进行滤除,乳化油滴也可以在该处理程序中实现隔离,因为具备的通量较大,可以应用在超滤膜以及纳滤膜之前的处理工艺当中。超滤膜可以通过的物质直径约为2-20纳米,对于胶体、蛋白质以及病毒等分子量较大的物质可以实现有效地隔离。3)含油污水的第二次处理时应用纳米级别的过滤膜,是为了把污水中的盐份进行浓缩然后把其去除掉,只有在该道程序之前排出的污水达不到相应的水质标准方可采用,该处理程序是前续处理工艺的辅助程序,对于含油污水质情况较为恶劣,存在的杂质成分较多的条件。纳米膜的孔隙直径为1-2纳米,过滤分离的功能处于超滤以及反渗透的之间,实现对小分子量的有机物质、抗生素以及无机盐的物质进行处理。4结束语利用膜分离技术对于油田注水过程中生成的含油污水进行处理,可以实现绿色生态环保以及节能的目标,而且还可以把处理后的污水进行再次回注到地层之中,具有很好的应用前景。但是利用膜分离技术在处理污水时,还应该与多种水处理技术进行高效地结合,方可以达到较为理想的效果。相信经过以上的介绍,大家对膜分离技术在油田含油污水处理中的应用探讨也是有了一定的认识。欢迎登陆中达咨询,查询更多相关信息。更多关于工程/服务/采购类的标书代写制作,提升中标率,您可以点击底部官网客服免费咨询:
随着合成医药工业的发展,化学制药废水已成为严重的污染源之一。制药工业是国家环保规划中重点治理的12个行业之一。据统计,制药工业占全国工业总产值的1.7%,而污水排放量占2%。由于化学成分品种繁多,在制药生产过程中使用了多种原料,生产工艺复杂多变,产生的废水等成分也十分复杂。这就给当今环境保护制造了一个难题。 1 化学制药废水特点 1.1COD含量高、成分复杂 化学制药废水的COD、BOD5值高,有的高达几万甚至几十万,但B/C值较低,废水一经排入水体中,就会大量消耗水中溶解氧,造成水体缺氧。同时,废水的成分复杂且变化大,有机物种类繁多、浓度高、营养元素比例失调。 1.2 无机盐浓度高 废水中的盐分浓度过高对微生物有明显的抑制作用,当氯离子超过3000mg/L时,未经驯化的微生物的活性将明显受到抑制,严重影响废水处理的效率,甚至造成污泥膨胀,微生物死亡的现象。 1.3 存在生物毒性物质 废水中含有氰、酚或芳香族胺、氮杂环和多环芳香烃化合物等微生物难以降解,甚至对微生物有抑制作用的物质。 2 合成制药废水生化前预处理方法 预处理为降低后续生物处理难度,在生物处理前必须先进行预处理,达到排除生物毒性物质干扰,降低废水浓度的目的。目前合成制药废水生化前预处理方法主要包括:物化法、生物法等。 2.1物化法 2.1.1 混凝法化学制药废水成分复杂,冲击负荷大,采用化学絮凝进行预处理,以便减少生物毒性物质干扰,降低废水浓度。利用混凝沉淀方法去除混合液中的有机物及部分非溶解态的溶媒物质具有较好的效果,COD由4080mg/L降低至2774mg/L,平均去除率达到32.0%。但是,混凝法容易产生二次污染。 2.1.2 膜分离法膜技术如用NF-90纳滤膜处理水杨酸废水,COD为4000-5000mg/L,去除率高达80%以上。利用该项技术对抗生素废水进行浓缩分离,有良好的经济效益和社会效益。 2.1.3 电解法如在甲红霉素废水中加入NaCl电解质,电解阳极间接氧化法的处理效果。电解产物NaClO具有极强的氧化性,当进水COD为331630mg/L时,其COD去除率可达46.1%,但所需电解时间相对较长。 2.1.4 微电解法如采用铁屑-活性炭内点解法预处理大连某制药厂废水,COD去除率达到了23.38%,B/C由0.1提升至0.31。 2.1.5 Fenton氧化技术Fenton氧化技术是高级氧化技术中的一种,与其他高级氧化技术相比,Fenton氧化技术具有快速高效、可产生絮凝、设备简单、成本低、技术要求不高等优点。2.2 生物法 目前生物法预处理化学制药废水主要采用水解酸化。其原理是在废水处理中,利用水解酸化来提高废水的可生化性,也为废水的后期处理创造良好的条件。对于含有难降解物质较高的制药废水,水解酸化的重要作用已经逐渐得到人们的认可,水解酸化的相关研究也成为国内外的研究热点。如采用水解酸化法对化学制药废水进行的预处理试验,结果表明,废水COD由2560mg/L降为1623mg/L,B/C由0.375提升至0.427。 3 生物性处理 3.1厌氧生物处理 通常指在无分子氧条件下,通过兼性菌和厌氧菌的代谢作用降解废水中的有机污染物,分解的最终产物是甲烷、二氧化碳、水及少量硫化氢和氨。厌氧处理的特点:厌氧处理具有对营养物需求低、成本低、能耗低、节能、污泥产量小等优点。但也有其弊端,例如厌氧处理的出水质量较差,通常需要后处理以使废水达标排放。另外,厌氧处理在操作对操作过程和技术要求非常高。 目前,国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主要手段和途径。用于化学制药废水处理的厌氧工艺主要包括:厌氧复合床(UBF)、上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧折流板反应器(ABR)等。 3.1.1 上流式厌氧污泥床(UASB)法UASB法是目前研究较多,应用日趋广泛的废水厌氧生物处理工艺,它具有以下优点:(1)可实现污泥的颗粒化;(2)气、固、液的分离实现了一体化;(3)通常情况下不发生堵塞。但是UASB工艺也存在一些难以解决的问题:如三相分离器的设计还没有一个成熟的方法,对那些含有高浓度悬浮固体的废水需要考虑悬浮物(SS)的预处理问题,污泥的颗粒化对工艺要求比较严格等。采用UASB对上海化工厂排放的高浓度、高盐度有机废水进行处理。试验结果表明,该化工厂CMC生产废水采用UASB工艺处理可行。废水经厌氧处理,COD去除率超过60%。3.1.2 厌氧复合床(UBF)UBF反应器的主要特点是:下部为污泥床,充分发挥其生物保有能力大,成熟后的颗粒污泥去除有机物效率高的作用;上部为过滤层,充分发挥滤层填料有效截留厌氧污泥的能力,减轻了厌氧反应器运行过程中的污泥流失。冯婧微等采用UBF处理水解酸化后的抗生素废水,COD由9262mg/L降至769mg/L,去除率达到了91.7%。3.1.3 厌氧折流板反应器(ABR)厌氧折流板反应器(ABR)具有独特结构,是一种理想的多段分相、混合流态的处理工艺。它具有良好的生物分布和生物固体截流能力,对有毒物质适应性强,抗冲击负荷能力强,并且具有启动较快、运行稳定等多种优良性能。采用ABR反应器处理高浓度头孢抗生素废水,当进水COD负荷控制在2.67-3.0kg/(m3.d),温度控制在35±0.5℃时,ABR对该废水COD的去除率可达在50%,且其可生化性得到了有效的提高,促进了废水进一步后续生化处理的运行稳定性。3.2 处理技术 3.2.1 好氧生物处理技术是指废水中的溶解性有机物在好氧微生物作用下转化成不溶性可沉的微生物固体和一部分有机物,从而使废水得到净化的过程。如采用逐步提高有机负荷盐浓度的方法,驯化出耐高浓度盐污泥,在进水NaCl质量浓度为2.68×104-4.72×104mg/L之间时,保持较高的污泥浓度可使反应器COD容积负荷达到0.6kg/(m3.d),COD和苯乙酸去除率达到95%以上。 3.2.2 生物接触氧化法如采用生物接触氧化处理医药中间体TMBA废水,最高进水COD控制在1600mg/L左右,COD去除率高达90%左右。 3.2.3 AB法AB法属超高负荷活性污泥法,如采用A-B二段法处理环氧丙烷皂化废水,COD去除率可达80-86%。3.2.4 SBR法SBR法如采用SBR法对药物合成废水预处理出水,进水COD为2000-2500mg/L,可生化性为0.2,出水COD降到200mg/L以下,COD去除率达到90%左右。 3.2.5 膜生物反应器膜生物反应器(MBR)是近年来一种迅速发展的废水生物处理技术。该项新型技术是将污水的生物处理技术和膜过滤技术结合在一起。对有机污染物去除率高,出水中没有悬浮物,硝化能力强,污泥产率低,便于实现自动化控制。如利用一体式膜生物反应器对COD为2500-4000mg/L的抗生素废水进行了处理。 3.3 传统的生物强化污水处理技术工艺 由于活性污泥中杂菌多,导致消耗较多的氧与养料,抑制了正常细菌的生长和作用发挥,对其进行分离纯化后,能获得较高的降解效率。如分离、筛选得到的效应菌株分别属不动杆菌属、假单胞菌属、埃希氏菌属和芽孢杆菌属,将效应菌株制成混合菌液处理β-2内酰胺环类抗生素废水,废水COD由4100mg/L降至989.7mg/L,COD去除率达到了75.86%,并对此类抗生素有较强耐受能力。 3.4 固定化技术 固定化微生物法是将微生物固定在载体上或定位于限定的空间区域内,并保持其生物功能,反复利用。固定化微生物技术已用来处理四环素、阿苯哒唑、扑尔敏、布洛芬等制药生产废水,另外,亦可在SBR中采用固定化微生物技术来处理氨氮含量高的制药废水。如PVA复合载体包埋固定化微生物颗粒处理抗生素废水的工艺条件,活性微生物为经抗生素废水以10%浓度增幅驯化75d后的活性污泥。 结果表明:进水COD为2000mg/L、曝气20h、温度控制在10-45℃、pH值7-10、固定化颗粒与废水比例1:4是固定化活性污泥处理抗生素废水的最佳工艺条件,COD去除率可达80.57%。 3.5 化学制药废水的处理 化学制药废水的处理多数采用单一生化法处理不能彻底解决问题,必须进行必要的预处理。首先设调节池,调节水质水量和pH,且根据实际情况采用特定物化或化学法进行预处理,提高废水的可降解性,以利于废水的后续生化处理。预处理后的废水,可选取某种厌氧和好氧工艺进行处理,如采用微电解-厌氧水解酸化-SBR串联工艺处理化学合成制药废水,原废水BOD5/COD约为0.13,属难生物降解废水,经微电解-厌氧水解酸化处理后,出水BOD /COD可达0.63,可生化性大大提高。 在进行SBR处理时,维持SBR进水COD在1500mg/L左右,污泥负荷为0.5kgCOD/(kgMLSSd),曝气8-10h,出水COD可以降低至200mgL-1以下。如采用吹脱-厌氧-好氧串联工艺处理含有氯霉素、抗菌素增效剂和磺胺新诺明的合成制药废水,经吹脱和厌氧水解酸化处理后,COD去除率为70%,再经好氧生化系统处理,COD去除率可达60%。 4 结语 化学制药废水是一种成分复杂、毒性高、含难降解有机物质的有机废水,目前的处理方法有预处理-生物处理。工程应用以单元处理为主,因此开发经济、有效的复合水处理单元迫在眉睫。此外,新技术如膜技术、生物强化技术等的应用在化学制药废水处理方面有更广阔的应用前景。 这是之前写的一个小报告,希望能对你有所帮助!