1、MIEX在控制消毒副產(chǎn)物的效果研究,磁性離子樹(shù)脂（MIEX）,微生物生理生化基礎(chǔ),主要內(nèi)容,離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)與原理 MIEX 的結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn) MIEX控制消毒副產(chǎn)物的生成效果 展望,離子交換樹(shù)脂的定義,離子交換樹(shù)脂是一類帶有活性功能基，能通過(guò)所帶的可交換離子與介質(zhì)(水、有機(jī)溶劑、氣體)中的其它離子進(jìn)行交換的粒狀物質(zhì)。,離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu),離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)有三部分組成 1.不溶性的三維空間網(wǎng)狀骨架 2.連接在骨架上的功能基團(tuán) 3.功能基團(tuán)所帶的相反電荷的可交換離子,離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu),離子交換樹(shù)脂的基本原理,水溶液中，連接在離子交換樹(shù)脂固定不變骨架上的功能基離解出可交換離子(例如H+)，后

2、者在較大范圍內(nèi)可以自由移動(dòng)并能擴(kuò)散到溶液里。同時(shí)，溶液里的同電荷離子(例如Na十)也能擴(kuò)散到整個(gè)樹(shù)脂多孔結(jié)構(gòu)內(nèi)部，這兩種離子之間的濃度差推動(dòng)它們互相交換，其濃度差越大，交換速度就越快;又由于離子交換樹(shù)脂上所帶的一定的功能基與各種離子的親合力大小各不相同，所以在人為控制的條件下，功能基離解出來(lái)的可交換離子就可以與溶液里的同電荷離子發(fā)生交換。,離子交換樹(shù)脂基本原理,因?yàn)殡x子交換樹(shù)脂的骨架結(jié)構(gòu)固定不變，可逆的交換只是在功能基上進(jìn)行離子交換，所以理論上可以長(zhǎng)期反復(fù)使用。 離子交換過(guò)程是一個(gè)可逆反應(yīng)，它受離子濃度的影響很大，利用這一特征可以對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行再生。,磁性離子交換樹(shù)脂（MIEX）,MIEX粒子是一

3、種粒徑約為180微米帶磁性的聚合物，由澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究院、南澳水務(wù)局和Orica公司的專家自20世紀(jì)70年代開(kāi)始經(jīng)過(guò)30多年的研究，共同開(kāi)發(fā)出來(lái)的一項(xiàng)用于飲用水處理的高科技專利技術(shù)，并從2000年開(kāi)始進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。該項(xiàng)專利技術(shù)已多次獲得國(guó)際性的飲用水處理優(yōu)秀科技發(fā)明獎(jiǎng)，被國(guó)際專家譽(yù)為“未來(lái)50年飲用水處理最好的模式”。,磁性離子交換樹(shù)脂（MIEX）,MIEX 是以聚丙烯為母體的季胺型磁性離子交換脂，利用其可交換氯離子與水中帶負(fù)電的物質(zhì)進(jìn)離子交換。 MIEX 與傳統(tǒng)離子交換樹(shù)脂有較多不同： 1. 粒徑(150180 m)是一般樹(shù)脂 1/51/2，比表面積更大； 2.內(nèi)部含有鐵氧化物而具

4、磁性，使用時(shí)保持懸浮狀態(tài)，經(jīng)攪拌后與原水進(jìn)行反應(yīng) 3.由于磁性有聚集作用，能加速M(fèi)IEX 沉降，實(shí)現(xiàn)MIEX 與水的快速分離。,磁性離子交換樹(shù)脂（MIEX）,顯微鏡下MIEX的粒子圖片 尺寸為180微米,圖一：MIEX-DOC 離子置換和再生示意圖,MIEX的技術(shù)特點(diǎn),1）去除DOC和其他無(wú)機(jī)污染物。 小分子量的DOC是產(chǎn)生消毒副產(chǎn)物的前質(zhì)，常規(guī)絮凝工藝很難去除。MIEX技術(shù)可有效去除，從而控制消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生。很多采用MIEX技術(shù)的主要原因就是用來(lái)控制消毒副產(chǎn)物。 MIEX粒子同時(shí)還可以去除無(wú)機(jī)污染物。,MIEX的技術(shù)特點(diǎn),MIEX可去除的離子按強(qiáng)弱順序排列如下： DOC 溶解性有機(jī)碳 Su

5、lfate 硫酸鹽 Iodide 碘化物 Nitrate 硝酸鹽 Bromide 溴化物 Arsenic 砷 Chromium 鉻 Nitrite 亞硝酸鹽 Chloride 氯化物 Bromate 溴酸鹽 Bicarbonate 重碳酸鹽 Dihydrogen Phosphate 磷酸鹽,MIEX的技術(shù)特點(diǎn),（2）去除顏色、異味功能獨(dú)特 MIEX技術(shù)對(duì)水的顏色的去除效果是其它水處理技術(shù)所無(wú)法比擬的，經(jīng)過(guò)MIEX技術(shù)處理后水的氣味和口感也大大改善。 （3）改善絮凝效果，降低處理后水的濁度 應(yīng)用MIEX技術(shù)可以大大改善絮凝和沉降效果，大大降低處理后水的濁度，降低水中藻的含量。在藍(lán)藻嚴(yán)重爆發(fā)的時(shí)候

6、，MIEX技術(shù)對(duì)絮凝的改善作用，提高絮凝過(guò)程去藻的效果，可有效防止后續(xù)濾池的堵塞。,MIEX的技術(shù)特點(diǎn),（4）提高后續(xù)處理工藝的效率 應(yīng)用MIEX技術(shù)作為預(yù)處理，可以大大改進(jìn)后續(xù)處理工藝的效率。如降低絮凝劑使用量，減少淤泥產(chǎn)量，提高過(guò)濾效率等。 MIEX技術(shù)與活性炭結(jié)合使用去除異味時(shí)，可大大減少其它污染物對(duì)活性炭的消耗，使活性炭可以專一用來(lái)去除異味，從而大大減少活性炭的使用量，保證最有效、經(jīng)濟(jì)地去除異味。 MIEX技術(shù)與膜結(jié)合是用，可以降低通過(guò)膜的壓力，減少反沖洗次數(shù)，延長(zhǎng)膜的使用壽命。,MIEX控制消毒副產(chǎn)物的生成效果,一.去除消毒副產(chǎn)物的前體物 不同分子質(zhì)量區(qū)間的有機(jī)物對(duì)DBPs的貢獻(xiàn)不同

7、，趙振業(yè)等 的研究認(rèn)為，DBPs前體物主要為分子質(zhì)量500 u的小分子有機(jī)物所產(chǎn)生，即小分子有機(jī)物是主要的DBPs前體物。 有研究表明 ：MIEX主要去除小分子區(qū)間和中等分子質(zhì)量區(qū)間的有機(jī)物，也即表明其可有效去除DBPs前體物。原因是MIEX的微小孔徑能阻擋大分子有機(jī)物進(jìn)入樹(shù)脂內(nèi)部進(jìn)行離子交換，而小分子有機(jī)物可以通過(guò)孔道擴(kuò)散到樹(shù)脂各離子交換點(diǎn)而被去除。,MIEX控制消毒副產(chǎn)物的生成效果,二.減少氧化劑和消毒劑的使用量 經(jīng)過(guò)MIEX預(yù)處理或者深度處理過(guò)的水，可使 氯化消毒劑量減少60 以上，三鹵甲烷（THM）和鹵乙酸（HAA）的生成量降低80左右,MIEX與其他工藝組合控制消毒副產(chǎn)物,一.MIE

8、X與混凝組合 強(qiáng)化混凝是去除DBPs前體物的方法之一，但混凝沉淀主要是去除大分子有機(jī)物，對(duì)DBPs的控制效果有限。 當(dāng)MIEX與鐵鹽混凝組合時(shí)可最大程度地控制THMs和HAAs的生成，對(duì)DBPs的去除最有效，且能節(jié)省60左右的混凝劑。,MIEX與其他工藝組合控制消毒副產(chǎn)物,二. MIEX與活性炭組合 活性炭是去除有機(jī)物的有效方法之一，活性炭主要是去除分子質(zhì)量為5003 000 U的有機(jī)物，去除率在70左右?；钚蕴繉?duì)THMs的去除率為20 30 ，在控制消毒副產(chǎn)物方面有一定的作用. Humbert等 用MIEX與粉末活性炭(PAC)組合處理水中的有機(jī)物和殺蟲(chóng)劑，試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)DOC的去除率可達(dá)

9、90 以上，顯然MIEX與PAC組合對(duì)有機(jī)物的去除有互補(bǔ)增強(qiáng)作用，MIEX作為PAC的預(yù)處理可有效去除小分子有機(jī)物，還可改善活性炭的孔道阻塞效應(yīng)，提高其吸附能力，實(shí)現(xiàn)高效去除DBPs的前體物。,MIEX與其他工藝組合控制消毒副產(chǎn)物,三.MIEX與膜分離組合 膜分離水處理技術(shù)(如超濾和微濾等)具有很 多優(yōu)越性，其去除污染物的范圍廣泛。由于膜材料的原因，其對(duì)小分子物質(zhì)的去除及對(duì)DBPs的控制效果有限。 MIEX前置處理能互補(bǔ)性地解決超濾膜不能去除小分子有機(jī)物的問(wèn)題。 研究表明 ，MIEX與膜分離組合工藝有助于提高對(duì)有機(jī)物的去除率，并控制DBPs的生成。,展望,MIEX是一種控制消毒副產(chǎn)物的新技術(shù)，其在澳大利亞、美國(guó)和歐洲等地得到廣泛應(yīng)用。 目前MIEX技術(shù)在我國(guó)的研究還處于起步階段，對(duì)其機(jī)理和應(yīng)用性研究還很少。未來(lái)，將主要針對(duì)高藻和含溴水源水開(kāi)展MIEX技術(shù)試驗(yàn)性研究。通過(guò)對(duì)MIEX技術(shù)及其組合