1天然水中有机物及其分类

1.1给水处理中有机物的来源及危害

1.1.1水中有机物的来源

1.1.2水中有机物的危害

1.2水中有机物的分类

1.2.1按水中有机物的颗粒大小分类

1.2.2按有机物的来源分类

1.2.3按可生化性能分类

1.3天然水中溶解态有机物的分级表征

1.3.1树脂分级法

1.3.2按相对分子质量进行分级

1.4水中天然有机物

1.4.1腐殖酸和富里酸

1.4.2木质素

1.4.3丹宁类化合物

2水中有机物含量指标

2.1化学耗氧量

2.1.1重铬酸钾法

2.1.2高锰酸钾法

2.2生化需氧量

2.2.1原理

2.2.2测量方法

2.3氨氮和总氮

2.4紫外吸收(UV254)

2.4.1原理

2.4.2测定方法

2.5总有机碳和溶解性有机碳

2.5.1TOC仪的氧化技术

2.5.2TOC仪的检测技术

2.5.3TOC仪及测量

3水中溶解态有机物相对分子质量分布测定

3.1超滤法测定水中溶解态有机物相对分子质量分布

3.1.1测定方法

3.1.2超滤法的误差分析

3.2凝胶色谱法测定水中溶解态有机物相对分子质量分布

3.2.1凝胶色谱法

3.2.2凝胶色谱装置

3.2.3填料(凝胶)

3.2.4凝胶色谱柱充填及淋洗

3.2.5标准曲线的绘制

3.2.6数据处理及误差分析

3.2.7被测水样的制备

3.2.83个实际水样中有机物相对分子质量分布的测定

4水中有机物研究中的三维荧光光谱技术

4.1荧光和荧光物质

4.1.1荧光

4.1.2荧光发光原理

4.1.3荧光物质

4.2荧光(光谱)分析

4.2.1荧光强度与荧光物质浓度的关系

4.2.2荧光分光光度计

4.2.3荧光光谱

4.2.4荧光定量分析

4.3三维荧光光谱图及识别

4.3.1三维荧光光谱图

4.3.2单组分荧光物质的三维荧光光谱图识别

4.3.3多组分荧光物质的三维荧光光谱图识别

4.4三维荧光光谱在水中有机物研究中的应用举例

5给水处理流程中各处理单元对有机物的去除

5.1混凝澄清过程中有机物去除情况

5.2强化混凝对水中有机物去除情况

5.3石灰处理时对有机物的去除

5.3.1水的石灰处理概况

5.3.2水的非常规石灰处理

5.4过滤过程对水中有机物的影响

5.5氧化性消毒对水中有机物组分的影响

5.6活性炭吸附对水中有机物各组分的去除

5.7通过离子交换后水中有机物各组分的变化

5.8超滤对水中有机物的去除作用

5.9反渗透和纳滤对水中有机物的去除

6水中有机物的吸附处理

6.1吸附原理

6.1.1吸附原理和吸附类型

6.1.2吸附的影响因素

6.2吸附的动力学过程

6.2.1吸附的动力学过程分析

6.2.2活性炭吸附水中有机物动力学过程分析

6.3活性炭概况

6.3.1活性炭命名

6.3.2活性炭理化性能

6.3.3活性炭吸附性能

6.4吸附水中有机物的活性炭性能

6.4.1吸附水中有机物的活性炭性能指标

6.4.2吸附性能指标制定依据

6.4.3脱色率的测定方法

6.4.4对水中4种天然有机物吸附等温线的测定方法

6.4.5对水中4种天然有机物吸附速度的测定方法

6.5去除水中有机物的颗粒活性炭过滤吸附

6.5.1活性炭预处理

6.5.2活性炭床过滤速度

6.5.3活性炭床运行管理及出水水质

6.6粉状活性炭及生物活性炭处理

6.6.1粉状活性炭处理

6.6.2生物活性炭处理

6.7大孔吸附树脂

6.7.1大孔吸附树脂概况

6.7.2苯乙烯系大孔吸附树脂（DX-906）的吸附性能

6.7.3丙烯酸系大孔吸附树脂（SD500）的吸附性能

参考文献

对水中有机物问题的重视和研究，是源于水中有机物的危害。对饮用自来水中有机物和消毒副产物的研究，应该源于1974年Rook等人从氯化后的高色度水中检测出氯与原水中有机物生成有毒的三卤甲烷等系列氯化消毒副产物；对工业用水中有机物的重视，也是源于水中有机物对工业设备和产品的危害。例如，早在20世纪60年代初，由于发电行业的大容量和高参数锅炉的出现，补给水处理开始采用离子交换方法制取纯水，水源水中有机物造成了阴离子交换树脂的污染和锅炉汽轮机的腐蚀，从而开启了对水中有机物的研究工作。国内从20世纪80年代初开始，这一问题也引起相关领域技术人员的关注。在这样的背景下，作者本人于20世纪80年代末开始，陆续承接了原电力部(能源部)几个有关水中有机物问题的研究项目。可以想象，在20世纪80年代的设备条件、经费条件及认知水平下研究复杂的水中有机物问题的难度，所以当时很多工作都是从最基本的做起，比如检测方法、有机物研究样品制备、无有机物空白水样以及水中有机物相对分子质量分布测定等，从另一方面讲，这个过程也积累了一些关于水中有机物问题的研究经验。本书就是在这样的基础上写成的，编写时侧重于水中有机物问题的基础知识和基本研究方法，相当一部分内容取材于本人发表的论文、未发表的研究报告及本人工作中的认知。当然，在成书过程中为了技术内容的系统性和完整性，又参考了近年出版的相关书籍和资料，这些都在参考文献中列出，如有疏漏，敬请谅解。

在本书相关内容的研究过程中，闻人勤、吕世政、龚云峰、吴春华及历届上海电力学院锅炉水处理专业方向的毕业生都做了大量工作。在本书成书过程中，傅洁琦在文字工作中给予了很大帮助。在此项工作告一段落、总结成书之际，谨向他们表示衷心的感谢。还要特别感谢的是，在本人多年的研究工作中，西安热工研究院教授级高工韩隶传及朱兴宝博士在技术上给予的指导和帮助。

由于近年来相关研究的迅速而深入的发展及本人的水平所限，书中肯定会有不妥之处甚至谬误，恳请同行及读者给予指正，十分感谢。

作者

2016年4月于上海

本书介绍了水中有机物及分类、水中有机物检测、水中有机物相对分子质量分布(超滤法及凝胶色谱法)、水中有机物的三维荧光光谱、工业水处理流程中各处理单元对有机物的去除，以及水中有机物的吸附处理。本书侧重水中有机物问题的基础知识和研究方法，有较强的实用性。

丁桓如，上海电力学院教授、教授级高级工程师，享受国务院有突出贡献政府专家特殊津贴。长期从事工业给水处理的教学和科研工作，发表论文90余篇，获得省部级科技进步奖三次，主编和参编出版书籍7本，主要有《工业用水处理工程》 (第1，2版，清华大学出版社)，《锅炉水处理初步设计》 (第1，2版，中国电力出版社)。

除了广泛应用的活性炭外，合成的大孔吸附树脂也能有效地去除废水中难分解的有机物，尤其是去除酚类化合物、表面活性物质和色度。失效的大孔吸附树脂可用稀碱液或有机溶剂再生，同时还可以从再生废液中回收有用的物质，如酚、木质素等。在废水处理中还可以使用炉渣、焦炭、硅藻土、褐煤、泥煤、粘土等廉价吸附剂，不过它们的吸附容量小，去除污染物的效率不高 。

按接触、分离的方式，吸附操作可分为静态间歇吸附法和动态连续吸附法两种 。

废水吸附处理法静态间歇吸附法

把一定数量的吸附剂投入反应池内的废水中，使吸附剂和废水充分接触，经过一定时间达到吸附平衡后，利用沉淀法或再辅以过滤将吸附剂从废水中分离出来。反应池有两种类型，一种是搅拌器型，利用搅拌器在整个池内进行快速搅拌，使吸附剂与废水进行接触反应；另一种为泥浆接触型，反应槽构造和循环澄清池的反应室型式相同，在池内保持一定浓度的吸附剂。为了防止吸附剂被处理水带出，影响出水水质，可投加一定量的混凝剂。如果希望通过一次吸附就把污染物的浓度降到所要求的程度，吸附剂的吸附容量就不能充分利用，因此往往采用多次吸附、分离的方法，以减少吸附剂用量。泥浆接触型反应池依流动方式有顺流一级吸附、顺流多级吸附和逆流多级吸附等工艺流程。

废水吸附处理法动态连续吸附法

动态连续吸附法是在流动条件下进行吸附的过程，相当于连续进行多次吸附，即在废水连续通过吸附剂填料层时，吸附去除其中的污染物 。这种方法是在流动条件下进行吸附,相当于连续进行多次吸附,即在废水连续通过吸附剂填料层时，吸附去除其中的污染物。其吸附装置有固定床、膨胀床和移动床等型式。各种吸附装置可单独、并联或串联运行，按水流方向可分为上向流式和下向流式两种，按承受的压力可分为重力式和压力式两种。得到广泛使用的是固定床吸附系统。

（1）固定床吸附系统

固定床吸附系统构造类似快滤池。当吸附剂吸附污染物达到饱和时，把吸附柱中失效的吸附剂全部取出,更换新的或再生的吸附剂。为了充分利用吸附剂的吸附容量，可采用多级串联吸附方式。但多级患联系统会增加投资费用和电能消耗。处理水量较大时，应用两个或更多的固定床并联运行是经济的。在这种情况下，应使各吸附柱更换吸附剂的时间相互错开，从各吸附柱流出的处理水的水质虽然各不相同，但混合后仍可得到合乎要求的出水水质，从而使吸附剂的消耗率降到最低程度。

（2）移动床吸附装置

移动床吸附装置是逆流运行方法的一种改进装置。移动床有吸附剂连续移动和间歇移动两种型式。通常所说的移动床是指间歇移动吸附装置。移动床具有装置小、占地面积少、费用低、出水水质稳定等优点，但装置复杂，运行管理不方便，须定期开启、关闭阀门，各类阀门磨损较快。此外，移动床不能频繁地反冲洗，进水应设置预处理设备，以保证进水中悬浮固体在10毫克/升以下。

用于有机溶剂回收、混合气体分离、废气净化的吸附装置有固定床吸附器、回转床吸附器、移动床吸附器、流化床吸附器等4类。

（1）固定床吸附器

固定床吸附器有多种型式，固定床吸附器结构简单、操作简便、操作弹性大、适用浓度范围广等优点。但对单台吸附器来说，吸附操作是间歇进行的，一般需两台以上的吸附器交替进行吸附和再生操作，才能使吸附过程连续进行。

（2）回转床吸附器

吸附床一般为圆筒形，吸附床绕其轴缓慢回转，隔板和外壳罩固定不动。隔板将回转床吸附器分成2个区。即吸附区、再生区。废气、再生用热空气从装置的一侧进入，然后由另一侧流出。这样回转吸附床在旋转一周中到达吸附区时，进行废气的净化，吸附床层被吸附质饱和而失去吸附活性；到达再生区时，进行床层的再生，使吸附质解吸，吸附剂恢复吸附能力，为吸附床再次投入吸附操作做好准备。这样吸附和再生过程是连续进行的。回转床吸附器适用于废气连续排放、气态污染物的浓度较大、污染物有回收价值而需回收的场合，但只能处理中等气量或小气量。

（3）流动床吸附器

吸附装置上部为吸附段，下部为再生段(包括预热段)，废气从该装置的中部进入，颗粒状吸附剂从装置的上部进入，废气与吸附剂二者呈逆流，每块塔板上的吸附剂呈流化状，并自上而下移动，最后进入再生段，经过热蒸汽间接加热基本达到要求的再生温度，再生用的蒸汽从再生段的下部进入，进行吸附剂的再生，从吸附剂上脱附的吸附质，从再生段中部引出吸附装置，再经冷凝回收吸附质。从再生段下部出来的吸附剂已恢复了吸附能力，用空气沿中心管再送入吸附段进行吸附操作，如此不断循环。流动床吸附器的吸附和再生都在吸附装置中进行，吸附操作是连续的，且气量大小均可适用，缺点是吸附器和吸附剂的磨损大。2100433B