物理化学方法在水处理中的应用和发展趋势

龙源期刊网物理化学方法在水处理中的应用和发展趋势作者：刘航宇来源：《中国科技博览》2016年第30期[摘要]物理化学实际上属于化学学科的一个重要分支，其主要从最原始的物理现象和化学现象着手，将物理学中的观察、测量和数学处理方式等融合为一体，由此综合的分析和评估化学发生变化的很多规律。物理化学和物理学科、化学学科之外的一门边缘学科，其不仅简单的研究分析化学反应的物理效应，例如，研究热效应的发生等现象，研究内容还包含物理因素作用下对于化学反应造成的影响，例如，常见的影响因素温度变化、压力变化、浓度变化等。目前物理化学方法的很多知识已经获得了具体应用，已经逐步的被应用于水处理的过程中，由此创新出多样化的废水物理化学方式的处理模式。[关键词]物理化学方法；水处理；发展趋势中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）30-0393-01前言：针对于污水的处理，当前物理化学方法已经被用于其中，其主要利用物理和化学方式之间的有效作用来去除水中很多的杂质，其主要的处理对象包含污水中很多无机溶解物和有机溶解物，还包含很多胶体物质。污水可以利用物理原理和化学原理实施简单的反应操作将污水进行净化，将杂质去除，物理化学方法的应用范围集中于杂志浓度相对较高的污水，可以作为污水再利用的有效方式。就目前国内外研究的针对污水处理的具体实践来看，城市污水的处理多数都采取生物法的形式，由于物理化学方法处理污水的成本相对较高，污水处理厂可能无法接受，成本太高，但是在处理工业废水、垃圾水和含油废水的处理首选应该是物理化学法。一、物理化学方法在水处理中的应用（一）中和法很多污水中含有很多重金属离子，可以采取投入中和剂的形式在污水中形成氢氧化物之后沉淀，沉淀之后实施分离。中和法的污水处理方式有最合适的pH值和处理之后残品占到整个溶液中的重金属离子的浓度比。该种方式常使用的材料包含生石灰、消石灰、碳酸钙、碳酸钠等，消石灰是使用最多的一种。中和法在具体的实践中，需要分析杂质的共沉淀现象和络合现象[1]。（二）离子交换法离子交换法的形式主要利用离子交换树脂将溶解在废水中的很多离子转移到离子交换体当中，将其中的重金属进行去除或者回收。离子交换法的形式主要是基于固相离子交换剂和液相电解质溶液之间发生的，离子交换树脂通常的基本题都是苯乙烯、二乙烯基苯的聚合物，龙源期刊网由于离子交换树脂的价格比较高，再生的费用也很高，由此可见，通常的废水处理方式使用次数很少，但其处理量比较小，毒性太大，如果存在具有回收价值的重金属也是行得通的。（三）吸附法吸附法实际上是一种相对传统的水处理方式，其一直都是研究的核心问题，2013年的时候，肖蓝，王祎龙，于水利等人将研究的重点放在沸石的对污水的处理价值，之前美国的UCC代表公司已经成功研制了沸石晶体，经过了水热合成工艺的创新之后，开始对沸石矿物质实施广泛应用。就目前来看，其已经被广泛的应用在重金属离子的消除上，除此之外，其中一种十分常用的吸附剂实际上属于一种活性炭，有人利用该种方式来有效的消除汞污染，当污水的含量中汞占了0.1～1.0ppm时，经活性炭吸附后可能减少到0.01～0.05ppm[2]。（四）混凝混凝实际上属于一种十分常见的水处理物理化学方式，利用向污水中投放一定的混凝剂，促使其中的胶粒物质出现凝聚和絮凝的状态，由此将水质进行净化分离。混凝实际上属于凝聚作用和絮凝作用的一个综合性称呼，凝聚实际上是电解质的投放，减少胶粒电动电势或使其消失，由此降低胶体颗粒的稳定性，脱稳胶粒相互凝结形成，后者实际上是高分子物质的一种吸附性连接，促使胶体颗粒相互凝聚。二、物理化学方法的未来发展趋势（一）光催化氧化技术光催化氧化技术的实施需要建立在催化剂的条件下，由此才能实现自身的光化学降解作用，其类型主要被分成均相降解和非均相降解两种。均相光催化降解的介质是Fe2+Fe3+H2O2其主要利用光助芬顿反应的发生来良好的降解污水中的污染物。非均相催化降解需要在污水中投放适当的光敏半导体材料，例如，常用的TiO2、ZnO等，之后由于光的辐射作用，导致光敏半导体材料基于太阳光的照射出现电子空穴，由此良好的将污水中的溶解氧、水分子等产生作用，由此产生氧化能力强大的自由基[3]。（二）膜法水处理技术膜其实际上是一种具有选择性的分离功能性材料，利用膜的选择性分离方式能够实现料液的良好区分，实现污染物的分离，之后纯化水，该过程就被看作是膜分离的过程。该种污水处理技术和传统型的过滤方式存在差异，其差异化表现在膜可以在固定的分子范围完成分离，且是物理过程的表现，不需要添加其他的物质。膜的孔径通常是微米级的，主要按照孔径的尺寸来划分类型，即常见的微滤膜、超滤膜、纳滤膜等；还会按照材料选择分成有机或者无机的，无机膜主要包含陶瓷膜和金属膜两种，由于以上两种材料的过滤精度相对很小，因此其应用受到限制[4]。有机膜实际上都是高分子材料制造的，例如，醋酸纤维素、芳香族聚酰胺等。龙源期刊网反渗透法实际上也被划入到膜分离技术中，其依靠半透膜的实际作用，将溶质阻挡在外面，如果污水的压力超过了渗透压的范围，废水可能流入到清水中，利用反渗透的形式，废水被浓缩，良好净化水质，作用显著。（三）超声接入技术声化学技术出现之后，功率超声一杯应用到污水的处理中，是污水处理的有效方式，由于该种降解方式相对比较温和，且降解的速度很快，因此得到了广泛的使用，还能单独的和其他类型的污水处理技术结合应用。超声接入技术针对于工业废水的有机物降解作用最显著，处理效果更加直接，能直接将污水中很多有害的物质转化成水和二氧化碳，无机离子比有机物的毒性显著降低，且不出现二次污染的状况。综上所述，处理降解难度大且浓度高的有机废水时，物理化学方式实际上是效果最好的，其污水处理具有普遍性和高效率的特征，在未来的发展和创新中将会面对更多的机会。参考文献[1]郑利兵，佟娟，魏源送，王军，岳增刚，王钢.磁分离技术在水处理中的研究与应用进展[J].环境科学学报，2016，（09）：3103-3117.[2]肖蓝，王祎龙，于水利，唐玉霖.石墨烯及其复合材料在水处理中的应用[J].化学进展，2013，（Z1）：419-430.[3]周煊亦，房燕，曹广斌，蒋树义，韩世成，陈忠祥，郭常有.臭氧处理技术在工厂化水产养殖中的应用研究[J].水产学杂志，2012，（01）：49-57.[4]梁霞，王学江.活性炭改性方法及其在水处理中的应用[J].水处理技术，2011，（08）：1-6.