8石離子吸附材料與搭配技術簡介20080624(簡報)2. (H2O)8 Equilibria
Small clusters of four water molecules may come together to form water bicyclo-
octamers. The molecular arrangement (A) is high-density, low volume, high
entropy whereas molecular arrangement (B) with additional hydrogen bonds
(shown green), with 60° relative twist, is low density, high volume, low entropy.
(H2O)8 水分子團的動態構造
4. 第五種力場-撓場 PPhoeniXhoeniX
撓場(torsion field)又稱自旋場(spin field)或扭場(axion
field),是物體自轉扭曲時空結構所產生的場,這種場在過去三十年來已經以俄
國科學界為主的大量實驗所證實。它有如下的性質:(1)與引力場相似,撓場不
會被任何自然物質所屏蔽,在自然物質中傳播不會損失能量,它的作用只會改變
物質的自旋狀態;(2)撓場的傳播速度至少為光速的109倍;(3)撓場會產生軸
相的加速;(4)撓場源被移走以後,在該地仍保留著空間自旋結構,也就是撓場
有殘留效應。….
在固態物理中,推導鐵磁性金屬(像鐵、鈷、鎳)理論的最關鍵部分,
就是假設相鄰原子之間有一項自旋-自旋交互作用,導致所有原子的自旋朝一個
方向排列而形成鐵磁性。所有固態物理學家都相信,這是電子自旋所產生交換
(exchange)作用的後果,但是理論計算上卻發現,交換作用的結果會導致相鄰
的原子自旋必須相反,而不是相同。因此鐵磁性物質能夠存在理論上還是一個
謎,而從來沒人想過這可能是撓場交互作用的結果。我強烈地感覺到,二十世紀
量子力學所遺忘的部分—撓場,可能是二十一世紀科學的前緣,從氣場、特異功
能到信息場可能都與它或多或少有牽連。
(李嗣涔與鄭美玲,《難以置信-尋訪諸神的網站》, 199頁、205頁)
一般物質中,水是唯一會阻檔(吸收)撓場的物質
水亦會傳遞”訊息”至鄰近的水體
依據撓場對水的影響實驗-台大電機系
6. 廢水處理方法的基本類型 PPhoeniXhoeniX
基本原理 新型技術 調整搭配技術 傳統技術
物 化 磁聚固液分離
上浮式過濾,慧星式濾材過濾
催化混凝技術(磁催化,電磁波
極性分子催化)
淺層零速氣浮,沉澱
高效混凝劑(脫色,銅
捕劑)
高精度網篩過濾(2u網目)
精細油水分離技術
粗細篩分離網
傳統沉澱,氣浮,過
濾
生 化 BAF高效懸浮濾床
ABR厭氧反應器
振動膜離生物技術-UMBR
磁致生物效應
人工溼地
新型生物擔體
輸氧技術
馴化菌種,太古生物石
釋氧酵素
純氧/O3強化
各種分槽式生物反應
槽:AO,A2O,UASB,
SBR,氧化溝
厭氧折流板反應器
高級氧化 高電效鈦電極電解
石英雙套管臭氧(+UV)
催化氧化技術
催化超臨界氧化技術
鐵炭微電解
新型電極(三維半導體催
化陶瓷電極)
强氧化劑添加
電解,電凝,電集
FENTON法
奈米單石吸附氧化技術
短床離子交換技術(酸,金屬回收
薄膜分離(UF,NF,RO)
機 能 化 磁化、礦化、遠紅、電解。
功能性微生物,功能性礦土
界達電棒物理場阻垢抑菌技術
超聲波降藻
旁流去硬度
冷凝器水側棉球清洗系統
景觀,植生
整合技術 矽藻精土廢水處理技術
微量油脂吸附技術
改性沸石離子吸附材料
寬頻精濾系統(SDI<3)
電容/模版吸附脫鹽
顆粒活性碳吸附
離子交換
,ED,EDR/EDI
高級淨化
8. 水質淨化吸附相關技術的類型 PPhoeniXhoeniX
類型 用途與特色 應用舉例說明
活性碳系 重金屬,COD,游離氯 廣泛使用於環保各領域,廢水應用上,因成本高常成為做假的技術
每克活性炭的表面積為500-1500平方米。纖維狀活性炭的孔隙結構
以微孔為主,中孔很少,幾乎沒有大孔,比表面積可達 2500m2/ g.
活性炭有很強的物理吸附和化學吸附功能。活性炭對重金屬Cu、
Pb、Zn,Cd和Cr等有一定的吸附能力;活性炭對COD具有良好的吸附
能力,吸附容量=70.95~96.46mgCOD/g,平均=83.86mgCOD/g。
膨潤土系 油脂,重金屬,COD 微量油脂吸附劑
鈉化和羥基鐵改性的膨潤土吸附劑在投劑量為5~6g/L時,處理酸性大
紅COD去除率達45%,活性鮮紅COD去除率為71%,酸性黑COD去除率達
60%
矽藻土系 混凝,吸附,生物載體
濾材功能
矽藻精土淨水技術
礦物型混
凝劑
化學混凝(沉澱,磁
聚)高效去除SS
新型化混藥劑技術搭配磁聚催化技術,可有較少的用藥量與
污泥產出,同時兼顧較高的COD移除
天然沸石
改性系
去除氟,鐵錳,硬度,重
金屬,氨氮,砷,色度等
改性沸石離子吸附濾料,應用於生活飲用水,工業用水 及工
業廢水
人工合成
沸石系
搭配氧化劑去除COD 奈米單石吸附氧化技術
有機離子
交換樹脂
軟化,強陽,強陰,弱陽,
弱陰可搭配應用去除
所有離子
傳統離子交換樹脂或
短床離子交換樹脂
16. 沸石離子吸附濾料的作用原理
沸石離子吸附淨水濾料(簡稱ZA- Zeolite Adsorption media)是以鋁矽酸鹽類礦
物質為原料,經破碎篩選、高溫燒結、改性活性等技術加工而成。粒徑0.5-
1.8mm,堆積比重為0.9-1.0。改性活化過程中,根據去除水中物質不同,(如:
氟、鐵、錳、硬度、氨氮、砷、鋁、汞、銅、鋅、酚類等)活化成各種類型,以去
除水中各種污染物質。色澤有棕紅、橘紅、 米黃、深綠、淺綠、深灰、淺灰等。
主要特點:具有分子篩式吸附和離子交換雙重功效,處理徹底,全面改善水質。水
中毒性最強,能致癌、能畸變、致突變、致死亡的物質幾乎全能去除.與傳統處理
方法相比,具有良好的性價比.材料堅固,耐酸堿、耐高溫、使用壽命達數十年。
ZA主要成分為二氧化矽和三氧化二鋁,因此也可以叫做矽鋁酸鹽,它是矽、鋁氧
晶格狀四面體,矽離子被鋁離子交換取代,由於鋁是三價,矽四價,因此缺少一個
電荷,需要有鄰近的一至三價的陽離子補充,當水中的鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、錳、
銅、鋅等陽離子與ZA接觸時,便和ZA骨架上的陽離子發生大量的交換
因而水中的離子即被ZA所吸附,固定在骨架上,從而達到
淨水目的。從理論上說,凡一到三價的陽離子均能被ZA所
交換。 ZA格架中有許多通道和孔穴,孔徑介於0.5-1.6奈米
之間,比表面積可達500-800m2/g。
水中常見污染物質ZA不能有效去除的有:氯化物、硫酸
鹽、陰離子合成洗滌劑以及各種微生物。
PPhoeniXhoeniX
18. 系列濾料應用領域
基本性能 可同時去除的物質及去除率(%)(原水均按生活飲用水標準超標4倍計算)
主
要
去
除
物
質
每公
斤濾
料基
本去
除吸
附容
量(
以mg
計)
每
噸
濾
料
每
小
時
處
理
水
量
M3/
h
色
度
濁
度
總
硬
度
磷
氨
氮
鐵 錳 銅 鋅 氟
氰
化
物
氯
化
物
三
鹵
甲
烷
揮
發
酚
類
硝
酸
鹽
氮
砷 鉛 汞
六
價
鉻
鎘 鉬 鎳
游
離
氯
ZA-1 氟 1000 1-3 65 85 62 92 98 70 70 78 86 98 62 11 55 72 30 85 96 85 40 90 90 90 96
ZA-2 鐵 3500 3-5 65 85 62 75 98 99 82 70 88 32 62 11 55 70 14 30 98 85 4 85 80 68 93
ZA-3 錳 1000 3-5 70 85 62 75 98 99 99 71 96 5 62 15 80 78 16 35 99 90 50 85 82 72 93
ZA-4
總
硬
度
42000 3-6 40 80 85 66 90 90 90 75 75 10 40 15 50 50 12 30 92 60 50 80 75 60 80
ZA-6
重
金
屬
240-
3000
1-5 40 80 60 65 85 90 90 95 95 10 40 10 55 50 12 60 95 96 80 95 98 92 15
ZA-
10
氨
氮
5000 2-5 58 95 62 65 99 99 92 70 88 32 62 11 55 85 14 30 98 28 40 92 70 25 96
ZA-
16
鉬 450 1-3 40 80 45 20 60 85 65 70 70 85 15 10 60 65 32 65 95 92 80 92 98 95 50
以上數值是在總硬度200mg/L測定,當原水總硬度增加時,各種去除吸附容量都會受到影響, 總硬度越高,影響越大。
六價鉻若需百分之百去除,可先還原成三價鉻。
規
格
型
號
PPhoeniXhoeniX
19. 淨水濾料應用範圍、應用方法
分類 應用場所 主要去除物質
用水人口
(人)
適合規模
M3/日
使用方法
農村自來水水廠 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
大中小各類學校自備水源 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
企業自備水源的地下水 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
機關團體、事業單位自備水源或深度處理 1百-4萬 5-3000 沸石交換柱
邊塞海島駐軍、科研基地 1百-1萬 5-1000 沸石交換柱
城市自來水地下水源 4萬-200萬 3千-50萬
濾池+
沸石交換柱
城鎮自來水深度處理 1千-2萬 100-2000 沸石交換柱
飯店自備水源處理或深度處理 5-1000 沸石交換柱
農村地下水源家用淨水器深度處理 2-10 0.5以內 沸石交換柱
大型牲畜、家禽飼養場地下水源 100-1000 沸石交換柱
白酒,啤酒製造業水源深度處理 全面改善水質 沸石交換柱
印染業水源深度處理 50-5000 沸石交換柱
造紙行業水源深度處理 50-5000 沸石交換柱
化工行業水源深度處理 全面改善水質 50-5000 沸石交換柱
肉類、罐頭、奶類、水產等食品工業水源深
度處理
金屬、重金屬、硬度、濁
度、色度、改善水質
5-2000 沸石交換柱
純水生產行業 前處理 2-200 沸石交換柱
其它用水工業 全面改善水質 5-5000 沸石交換柱
稀有金屬行業
吸附稀有金屬,解吸後回
收稀有金屬
10-1000 沸石交換柱
礦山、冶金、機械製造業 20-5000 沸石交換柱
電子行業 10-2000 沸石交換柱
其它工業 沸石交換柱
除金屬、重金屬、化學物
質,合格排放
工業
廢水
金屬、重金屬、硬度、濁
度、色度、餘氯等
工業
用水
氟、砷、鐵、錳、銅、鋅
、鉛、汞、鎘、鋁、銀、
總硬度、總鹼度、異味、
色度、濁度、氯仿、四氯
化碳、氰化物、三鹵甲烷
、溶解性總固體、總磷等
生活
飲用
水
PPhoeniXhoeniX
30. 排放水標準-氨氮,硝酸氮,總氮,(磷)
排放水標準 氨氮 硝酸氮 總氮 磷 備註
4 僅水源保護區
()為<=12C
越南(A標) 0.1 30 4
日本(環境省) 100(NH4-N*0.4+NO2-N+NO3-N) 16(8) ()為日平均
日本(東京都) 16-30 1-4
0.5
0.5
1
台灣 10 50 -
中國污水綜合(一級) 15
中國城鎮污水(一級A標) 5(8) 15
中國城鎮污水(一級B標) 8(15) 20
-
<0.05
<0.02
磷
0.1
亞硝酸氮
100.1飲用水標準
1自來水源標準
>3河川污染等級- D:嚴重污染
1-3河川污染等級- C:中度污染
0.5-0.99河川污染等級- B:輕度污染
硝酸氮
<0.5河川污染等級- A:未(稍)受污染
0.3以下地面水體-丙級
0.3以下地面水體-乙級
0.1以下地面水體-甲級
氨氮台灣相關水體,用水標準
34. 沸石氨氮吸附實例摘要
案例 進水氨氮 出水氨氮 說明
1 2270MTD,再生液採蒸氣氣提為
1%液氨
美國Upper Occoauan污水
處理廠
20 1 再生液採空氣氣提,出水
TN=1.6-2
1500-2000 <150
500-1000 <60
氮肥生產工廠 100-150 <40
一般低濃排水 10-50 1-3
催化劑生產工廠
美國Rosemount污水處理廠 10-20
(max45)
37. MAP(Magnesium Ammonium Phosphate)
脫氮除磷法1 MAP除磷脫氮的基本原理
向含NH4+和PO43-的廢水中添加鎂鹽,發生的主要化學反應如下:
Mg2++HPO42-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+H+ (1)
Mg2++PO43-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓ (2)
Mg2++H2PO4-+NH4++6H2O→MgNH4PO4·6H2O↓+2H+(3)
再經重力沉澱或過濾,就得到MAP。其化學分子式是MgNH4PO4·6H2O,俗稱鳥糞石;它的溶
度積爲2.5×10-13。因爲它的養分比其它可溶肥的釋放速率慢,可以作緩釋肥(SRFs);肥效
利用率高,施肥次數少;同時不會出現化肥灼燒的情况。
2 MAP除磷脫氮的影響因素和沉澱物組成分析
2.1 Mg2+,NH4+,PO43-三者在反應過程中的比例
在處理氨氮廢水方面,將H3PO4加入到含有MgO的固體粉末中製成一種乳狀液,對2.47×10-
3mol/L氨氮廢水進行處理,得出H3PO4與MgO的物質的量之比大于1.5時,氨氮去除率最高(90
%以上),當進水氨氮質量濃度爲42mg/L,在最佳條件下,氨氮質量濃度可降到0.5mg/L以
下。對5618mg/L氨氮的垃圾滲濾液進行處理,按n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1:1:1投加氯化鎂
和磷酸氫二鈉,廢水中氨氮質量濃度降爲172mg/L,過量投加10%的鎂鹽或磷酸鹽,氨氮質量
濃度可分別降爲112mg/L和158mg/L,繼續提高鎂鹽或磷酸鹽的量,廢水中剩餘氨氮質量濃度處
在100mg/L左右,很難進一步降低。對某一合金廠的質量濃度爲1600mg/L的氨氮廢水進行處
理,按最佳配比n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1.3:1:1,加入硫酸鎂和磷酸氫二鈉,氨氮質量濃
度可降到60mg/L,對某煉油廠的氨氮含量高(1231mg/L)的廢水用此方法處理,氨氮質量濃度
可降到112mg/L。
在除磷方面,國外有人證明,晶體純度與初始氨氮質量濃度有關,最佳比例
n(Mg2+):(NH4+):n(PO43-)=1:1.6:1,磷、鎂去除率達95%以上。Katsuura認爲n(Mg):n(P)爲
1.3:1時,除磷效果最好。
38. MAP結合流體化床結晶技術
流體化床結晶處理技術( Fluidized-Bed Crystallizer, FBC )利用直徑 0.2 ~ 0.5 m m 矽砂擔體在結
晶槽中作為結晶核種,以程序控制過飽和度方式,誘導廢水中所含欲處理的無機離子於矽砂擔體表面形成
穩態結晶體,當晶體粒徑達 1 ~ 2 m m 後,排出槽外。在特殊設計的反應槽中,配合適當的水力條件,
使晶體流體化,再加入藥劑如磷酸、氯化鎂等使其與氨氮在晶體表面形成磷酸銨鎂結晶( NH 4 M gPO 4
‧ 6H 2 O, struvite ),且由於晶體成顆粒狀,利用簡單機械如細篩機即可進行固液分離。一般磷酸銨
鎂晶體純度 90% 以上,含水率約 10% ,易回收再利用於肥料工業。與傳統沈澱法相較,廢棄物量可減少
60% ,若晶體資源化利用,則廢棄物的減少比率高達 95% 以上。 流體化床結晶技術具有廢棄物減量或
資源化特性、處理效率高、低土地需求、低投資成本、低操作成本及操作簡單等優點。該項技術目前已成
功應用於半導體、光電產業含氟廢水處理及石化業廢水處理,不僅在節省成本及用地上有新突破,更擺脫
了污泥處理的沈重包袱和環境負荷,進而將晶體回收再利用,創造新資源。
針對無機廢水的處理, FBC 處理技術,能夠回收有用的陽離子式陰離子,此技術與傳統混凝處理技術比
較,主要具備下列優點:
處理槽中呈流體化狀態的擔體顆粒,提供極大的結晶表面積,因此,具高效率,遠較傳統沈澱法所需佔地
面積小。
結晶程序中溶液只需維持低過飽和度,因此,比傳統沈澱法藥品成本低。
廢水處理後產生的晶體純度高,適合資源化利用。
晶體脫水容易,省卻昂貴的污泥脫水機。
影響流體化床結晶法處理效率的主要因素包括藥劑量(如 Mg/N, PO 4 /N )、 pH 、上流速度、晶體
量等,其中以藥劑量及 pH 值影響最大。為了利於形成磷酸銨鎂結晶而非沈澱物,需儘量控制反應槽內於
低過飽和度即所謂介穩區( meta-stable region )。磷酸銨鎂固體溶解度在 0 ℃ , 20 ℃ , 40 ℃ 時
每 100 g 水中分別可溶解 0.023, 0.052, 0.036g 。 pH 值愈高時溶解度會減少,溶解度最低點落於 pH
9.0 ~ 10.7 之間,超過 pH 11 時溶解度開始增加。而其他文獻記載之常溫下磷酸銨鎂溶解度積( K
sp )則為 5.50 x 10 -14 ~ 2.51 x 10 -13 。藉由比較溶液( [Mg 2+ ][PO 4 3- ][NH 4 + ] )的離
子乘積與溶解度積,可瞭解形成磷酸銨鎂之潛勢。當離子乘積超過溶解度積,則沈澱會發生,但若低於溶
解度積,則晶體會溶解。當形成磷酸銨鎂結晶時,由於釋放出氫離子,會使得溶液中 pH 值下降,因此需
持續添加液鹼以保持 pH 穩定。
工研院資料
43. 科技產業廢水處理新途徑 PPhoeniXhoeniX
污染物類別 新途徑 傳統技術
顆 粒 污 染 磁聚固液分離(<10NTU)
上浮式過濾(<3NTU)
慧星形濾材過濾(<1NTU)
寬頻精濾(<0.1NTU,SDI<3)
燒結金屬網精濾技術(保安)
化學混凝沉澱
MMF(多介質砂濾)
矽藻土過濾
難 降 解 有 機 物 音波超臨界氧化
奈米單石吸附氧化技術
AOP
少 量 有 機 物
有 機 溶 劑
矽藻土工藝
奈米單石吸附氧化技術
高效菌種,生物毯
超音波振動膜離生物反應器MBR
ACF(活性炭過濾)
AOP(高級氧化程序)
生物系統(BAF,MBR)
重 金 屬 新型沸石吸附技術
新型重捕劑
酸鹼Ksp調控
重捕劑
酸 液 ( H F ) 濃酸吸附回收技術 中和處理
加藥,酸鹼中和 快慢混調控反應器 反應槽(攪拌,長的停留時間)
硬 度 高鹽水軟化技術 離子交換軟化
高 溶 鹽 短床離子交換技術 RO
污 泥 處 理 綫上脫水乾燥技術
飛灰渣高溫熔融造纖系統
污泥脫水(帶濾,板框,離心,螺桿式)
44. 餐廳飯店渡假村水,油煙處理新途徑 PPhoeniXhoeniX
污染物類別 新途徑 傳統技術
工 業 用 水 超高速澄清池
上浮式過濾
化學混凝沉澱
MMF(多介質砂濾)
飲 用 水 雙緻密層陶瓷膜與
奈米微電解金屬簇淨水技術
RO逆滲透膜
生 鮮 食 材 餐 具
殺 菌 洗 滌 水
石英雙套管臭氧水
景 觀 水 上浮式過濾 MMF(多介質砂濾)
游 泳 池 循 環 水 石英雙套管臭氧水
上浮式過濾
MMF(多介質砂濾)
加氯消毒
冷 卻 循 環 水 上浮式過濾
冷凝器水側棉球清洗系統
MMF(多介質砂濾)
化學加藥
生 活 污 水 磁聚固液分離
矽藻土工藝
生物系統
油 脂 槽 與
化 糞 槽
( 臭 味 與 堵 塞 )
環境微生物技術 水肥車抽除
強酸鹼
隔離,香精
油 煙 天網油煙過濾技術 過濾式
水洗式
靜電式