Eftir: Kate
Email:kate@aquasust.com
Dagsetning: 13. nóvember 2024
Iðnaðar- og heimilisstarfsemi eyðir miklu magni af vatnsauðlindum og myndar umtalsvert afrennsli, sem leiðir til vatnsskorts og minnkandi vatnsgæða í mörgum löndum. Því er brýnt vandamál að ná mengunarlausri meðhöndlun og endurvinnslu skólpsvatns sem þarf að bregðast við. Aðferðin við storknun og botnfalli er einföld í notkun og hagkvæm, mikið notuð í iðnaðar skólphreinsun. Almennt notuð storkuefni má flokka í þrjá meginflokka: ólífræn storkuefni, lífræn fjölliða storkuefni og örverustorkuefni. Meðal þeirra eru ódýru ólífrænu storkuefnin sem eru mest notuð um þessar mundir, en lífræn storkuefni hafa bestu meðferðaráhrifin. Örverustorkuefni eru enn á rannsóknarstigi rannsóknarstofu. Þróun skilvirkra, öruggra og hagkvæmra nýrra samsettra storkuefna er helsta stefnan fyrir framtíðarþróun storkuefna.
Flokkun storkuefna
Mest viðurkennd aðferð storknunar felur í sér tvö ferli: storknun og flokkun. Storknunarferlið vísar til óstöðugleika kvoðaagna og myndun lítilla efna; flokkunarferlið felur í sér að þessir litlu efni tengjast saman undir áhrifum storkuefnisins og mynda stærri flokka. Aðalaðferðir storkuefna eru þjöppun tvöfalda raflagsins, aðsogsbrúunaráhrifin og sópandi flokkun, sem óstöðugleika kvoðaagnanna í vatni, sem leiðir til samsöfnunar þeirra og sest, þannig að flokkunaráhrifin nást. Algengar storkuefni má flokka í þrjá meginflokka: ólífræn storkuefni, lífræn fjölliða storkuefni og örverustorkuefni.
01 Ólífræn storkuefni
Verkunarreglan ólífrænna storkuefna felur í sér tvöfalda raflagsþjöppun og hlutleysingu hleðslu. Storkuefnin mynda mótjónir í frárennslisvatni, sem þjappa saman tvöfalda raflaginu, sem leiðir til minnkunar á zeta-getu kvoðuefnanna, sem veldur því að vökvunarlagið á yfirborðinu hverfur og óstöðugleika kvoðanna. Í kjölfarið safnast hlaðnar kvoðuagnir saman í gegnum millisameindavíxlverkun og rafstöðueiginleika og mynda stóra, þétta flokka.
Ólífræn storkuefni er hægt að flokka út frá mismunandi forsendum: með anjónískum samsetningu er hægt að skipta þeim í súlfat-undirstaða og klóríð-undirstaða; miðað við mólþunga er hægt að flokka þau í mikla sameinda og litla sameinda; og eftir gerð málmsölta er hægt að flokka þau í járnsölt (eins og járnklóríð, járnsúlfat og járnsúlfat) og álsölt (eins og álsúlfat, kalíumálsúlfat og natríumalúminat).
Flokkar sem myndast af járnsöltum eru stórir og þéttir, þurfa minni skammta og þeir standa sig vel við lágt hitastig með breitt viðeigandi pH-svið (á milli 5.0 og 11). Hins vegar geta járnsölt verið ætandi fyrir búnað, sem krefst þess að fylgjast vel með ástandi búnaðar og leiðslna meðan á notkun stendur. Álsölt hafa styttri setnunartíma og lægri lit eftir meðferð, en virkni þeirra er mjög háð pH. Að auki getur mikið magn af Al³⁺ í vatni leitt til aukamengunar, hugsanlega valdið Alzheimerssjúkdómi og blóðleysi þegar það fer inn í mannslíkamann, þannig að gæta þarf sérstakrar varúðar til að forðast aukamengun.
Þessi lágmólþunga storkuefni eru ódýr og fá víða en hafa vandamál eins og mikið notkunarmagn, verulega seyruframleiðslu og lélega virkni. Þess vegna er smám saman breyting frá ólífrænum storkuefnum með litla sameinda til hásameinda ólífrænna. Sem stendur eru almennt notuð ólífræn storkuefni með háum sameindafjölda meðal annars fjölliða álstorkuefni, fjölliða járnstorkuefni, hvarfgjörn kísilstorkuefni og samsett storkuefni. Verkun þeirra byggir fyrst og fremst á brúandi áhrifum, sem sýnir kosti eins og minna pH og hitastig, stöðugt aðsogsáhrif, lægri skammtar og minni litarleifar. Undanfarin ár hefur framleiðsluskali ólífrænna storkuefna með miklum sameindum aukist smám saman og er um 80% af heildarframleiðslu storkuefna, sem sýnir sérstaklega veruleg áhrif við meðhöndlun á gruggugu afrennsli.
02 Lífræn fjölliða storkuefni
Verkunarreglur lífrænna storkuefna eru fyrst og fremst:
(1)frásog kvoðaagna í gegnum vetnistengi, rafstöðueiginleikar og van der Waals krafta;
(2) fjölliða keðjuhlutar auðvelda agnauppgjör með brúandi aðsogskerfi. Í samanburði við ólífræn storkuefni hafa lífræn fjölliða storkuefni kosti eins og betri meðferðarvirkni, styttri flokkunartíma, hæfi fyrir lágt hitastig, breitt pH-svið og minni seyruframleiðsla.
Lífrænum fjölliða storkuefni má skipta í tvo flokka: náttúruleg breytt fjölliða storkuefni og tilbúið fjölliða storkuefni. Tilbúið fjölliða storkuefni hafa stjórnanlegan og tiltölulega háan mólþunga, og þau geta komið með stærri fjölda virkra hópa í keðjuhlutana, sem gefur framúrskarandi flokkunaráhrif. Sem stendur er mest dæmigert tilbúið fjölliða storkuefni á kínverska markaðnum pólýakrýlamíð (PAM) og afleiður þess, sem eru 80% af heildarmarkaðnum.
Öfugt við tilbúnar fjölliður, sem hafa háan framleiðslukostnað og umhverfiseitrun, hafa náttúruleg breytt fjölliða storkuefni kosti eins og mikið framboð, lægri kostnað, öryggi, eiturhrif og sérhannaðar sameindaeiginleika. Náttúruleg breytt fjölliða storknunarefni innihalda aðallega sterkjuafleiður, kítósan, sellulósa, gúargúmmí og önnur jurtabundið gúmmí, prótein og þörunga, sem öll geta verið fengin úr plöntum og dýrum.
Til dæmis geta breyttar sterkjusameindir náð framúrskarandi flokkunaráhrifum; Katjónísk eteruð sterkja og afleiður hennar geta í raun flokkað neikvætt hlaðnar agnir, en greinótt sterkjubygging hefur mikil flokkunaráhrif á þungmálmajónir eins og kopar, kvikasilfur og blý. Sterkju ígrædd samfjölliður samfjölliður með öðrum einliða geta einnig í raun fjarlægt þungmálmjónir. Hægt er að ná kítósanbreytingum með aðferðum eins og ágræðslu, esterun, þvertengingu og alkýleringu. Ýmsar gerðir af náttúrulegum fjölliða storkuefnum geta fengið margvíslega æskilega eiginleika með efnafræðilegum breytingum og breytingum til að mæta þörfum hagnýtrar framleiðslu og daglegs lífs.
03 Örveruflokkaefni
Örveruflokkunarefni eru afurðir með mikla mólþunga og lífmassi sem myndast við vöxt og umbrot sérstakra ræktaðra örvera á ákveðnu stigi. Þeir geta valdið samsöfnun og botnfalli fastra sviflausna agna í frárennslisvatni og þannig náð þeim tilgangi að hreinsa vatnshlot. Flokkunarefni fyrir örverur hafa fjölbreytt úrval af uppsprettum og eru hagkvæm; þær eru almennt samsettar úr fjölsykrum, próteinum, DNA keðjum, glýkópróteinum og fjölamínósýrum. Þeir geta brotnað niður á náttúrulegan hátt án þess að valda aukamengun.
Það eru margar örverur sem geta framleitt flocculants, sem auðvelt er að iðnvæða með leiðarhönnun. Hins vegar eru rannsóknir á örveruflokkunarefnum í Kína enn takmarkaðar og núverandi rannsóknir eru að mestu leyti á rannsóknarstofustigi, langt frá því að ná fram iðnaðarframleiðslu.
Þróunarhorfur flokkunarefna
Flocculants hafa margs konar notkun í skólphreinsun, fjarlægja í raun ýmis sviflausn eða leysanleg óhreinindi, málmjónir, bakteríur, vírusa og önnur mengunarefni. Þeir hjálpa til við að ná fram súrefnishreinsun, aflitun og fjarlægingu fosfórs, sem leiðir til mengunarlausrar og auðlindahagkvæmrar hreinsunar á skólpi. Með áframhaldandi rannsóknaframförum hafa tegundir flocculants sem notaðar eru við skólphreinsun í Kína breyst úr ólífrænum flocculants með litlum sameinda í lífræna flocculants með mikla sameinda og frá stakum til samsettra tegunda, sem miðar að skilvirkni, hagkvæmni og umhverfisvænni.
Í samanburði við ólífræn flocculants og mikið notað tilbúið hár-sameinda flocculants, náttúruleg hár sameinda flocculants hafa sérstaka kosti eins og mikið framboð, litlum tilkostnaði, öryggi, eiturhrif og umhverfisvænni. Iðnaðarafrennsli er oft stórt í rúmmáli, flókið í samsetningu og samanstendur af stöðugum dreifiefnum; þannig að eitt flocculant getur ekki fjarlægt alla hluti á áhrifaríkan hátt.
Nýlega hefur verið þróun í þá átt að nota ólífræn-lífræn og ólífræn-örverufræðileg samsett flocculants, nýta samverkandi áhrif ólífræn-lífrænna flocculants. Í fyrsta lagi hlutleysa ólífræn flocculants hleðslur og safna saman óhreinindum í stóra sameindaþyrpinga, fylgt eftir af lífrænum hársameindaflokkaefnum sem fanga þessa klasa með brúunaraðgerðum fyrir skilvirka setmyndun. Notkun ólífrænna flocculants getur dregið úr magni lífrænna flocculants sem þarf, ná hámarks árangri með lægri kostnaði. Hins vegar verður að prófa tilteknar samsetningar og skammta stöðugt eftir skólptegundum.
Eins og er eru pólýálklóríð-pólýakrýlamíð samsett flocculants almennt notuð og sýna góða virkni; en þær hafa í för með sér ákveðin umhverfisáhættu. Framtíðarrannsóknir gætu einbeitt sér að því að sameina fjölliða kísil ólífræn flocculants með náttúrulegum lífrænum hár-sameinda flocculants til að auka umhverfisvænni. Ef hægt er að ná fram iðnaðarframleiðslu örveruefna, ættu ólífræn-örverufræðileg samsett flókunarkerfi einnig að skila framúrskarandi meðferðarárangri.
Versnandi vatnsgæði vegna mannlegrar framleiðslustarfsemi hefur gert mengunarlausa og auðlindahagkvæma meðhöndlun skólps að brýnt viðfangsefni. Notkun viðeigandi flokkunaraðferða og lyfja getur náð framúrskarandi meðferðarárangri með litlum tilkostnaði. Eins og er hafa flocculants breyst úr lágum mólþunga yfir í mikla mólþunga og úr einni gerð yfir í samsetta gerð, sem í raun fjarlægir sviflausn og uppleyst óhreinindi, þungmálma og liti úr frárennslisvatni.