Anwendung und Eigenschaften von Entschäumer bei der Behandlung von Abwässern und Schmutzwassern

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Entschäumer für die Wasseraufbereitung in der Papierherstellung werden hauptsächlich in den Prozessen der Zellstoffherstellung und Papierherstellung in der Papierindustrie eingesetzt. Die Hauptbestandteile in diesem Prozess sind Lignin, Zellulose sowie flüchtige organische Säuren. Diese Abfälle weisen eine hohe Konzentration an Schadstoffen auf, eine große Menge an Abfällen entsteht, sie sind schwer abbaubar und haben eine schlechte biologische Abbaubarkeit. Daher handelt es sich um eine der schwierigsten Arten von Industrieabfällen, die zu behandeln sind. Die gängige Methode zur Behandlung von Papierherstellungsabwässern ist die Koagulationsmethode. Sie zeichnet sich durch ihre Anpassungsfähigkeit, einfache Ausrüstung sowie einfache Bedienung aus. Allerdings weist sie Nachteile wie hohe Kosten und eine große Menge an Schlamm auf ； Eine weitere Methode ist die biologische Methode. Sie weist Vorteile wie keinen sekundären Schadstoffausstoß sowie niedrige Verarbeitungskosten auf, kann jedoch den Gehalt an organischen Schadstoffen nicht vollständig senken. In den letzten Jahren haben Wissenschaftler im In- und Ausland Forschungen zu Anwendungen von Talc als Koagulationsmittel, Flokkulans sowie Entschäumungsmittel bei der Behandlung von Papierherstellungsabwässern durchgeführt. Entschäumer zur Behandlung von ölhaltigem Abwasser werden hauptsächlich in Kühl- und Schmierflüssigkeiten eingesetzt, die aus der Ölindustrie, der Stahlindustrie, Gasanlagen sowie der Maschinenbauindustrie stammen. Die Ölschicht auf dem Abwasser verhindert, dass das Wasser sich selbst reinigen kann, was das ökologische Gleichgewicht im Wasser stört. Dies gefährdet nicht nur die menschliche Gesundheit, sondern beeinträchtigt auch die Ernte von Nutzpflanzen. Derzeit ist die Schwebetechnik die wichtigste Methode zur Behandlung von ölhaltigem Abwasser. Allerdings ist diese Methode energieintensiv, erfordert große Mengen an Fällungsmitteln und benötigt viel Platz. Andere Methoden wie die elektrochemische oder Adsorptionsmethode weisen wiederum Nachteile wie hohe Betriebskosten und einen begrenzten Anwendungsbereich auf. In den letzten Jahren haben einige Wissenschaftler die Eigenschaften von Entschäumerpulvern als Ölbindemittel untersucht, was einen neuen Ansatz zur Behandlung ölhaltiger Abwässer bietet. Yu Renhuan und seine Kollegen untersuchten die Auswirkungen der beiden Faktoren – Menge des Talc sowie Korngröße – auf die Reinigung von ölhaltigem Abwasser mit Hilfe eines gasbetriebenen Wirbelstromfilters. Die Ergebnisse zeigen, dass bei einer Korngröße von 0,074 mm und einem Anteil von 150 g/m³ Wasser an Talc, der Reinigungsgrad um 78,30 % beträgt. Talc hat somit eine deutliche Wirkung auf die Ölbeseitigung im Aufblas-Spiralverfahren. Im Vergleich zur Verwendung ohne Talc steigt der Reinigungsgrad um etwa 5 %. Außerdem haben Forscher die Wirkung der Behandlung von ölhaltigem Abwasser mit Talc unter verschiedenen Bedingungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass bei 20 °C und einer Zufuhr von Talkum in Höhe von 20 g/L sowie unter Bedingungen einer langsamen Rühration über 15 Minuten eine Entfernung von 97,8 % des COD-Werts im Benzin sowie 81,5 % des COD-Werts im Diesel erreicht werden kann. Talc ist ein natürlich vorkommendes hydrophob-lipophilisches Mineral, das die Trennung von hydrophob-lipophilen Partikeln in Öl-Wasser-Mischungen fördert. Daher kann Talc als Ölabsorber zur Behandlung von ölhaltigem Abwasser eingesetzt werden. Die Behandlung von Farbstoffabwässern – deren Zusammensetzung komplex ist und deren Farbintensität hoch ist – verursacht erhebliche Umweltverschmutzungen. Aufgrund der enthaltenen komplexen aromatischen Gruppen ist es schwierig, die Kathodenchromat-Fäkalien biologisch abzubauen und zu entfärben. Zudem weisen sie eine geringe Biologisierbarkeit auf, weshalb die Behandlung dieser Fäkalien problematisch ist. Die traditionellen Verfahren zur Behandlung von Farbstoffabfällen (Filtern, Koagulieren usw.) führen lediglich dazu, dass die Schadstoffe aus der Flüssigphase in die feste oder gasförmige Phase übergehen. Die Schadstoffe werden dabei nicht vollständig beseitigt, und es kann zu einer sekundären Verschmutzung kommen. Daher werden kontinuierlich umweltfreundliche Behandlungstechnologien mit niedrigen Kosten und hohem Effekt entwickelt. Behandlung von aromatischen organischen Abwässern: Mit der Entwicklung der Petrochemie- und Kunststoffindustrie entstehen immer mehr Abwässer mit aromatischen Verbindungen. Diese Schadstoffe sind strukturell stabil und schwer abbaubar. Derzeit werden zur Behandlung solcher Abwässer hauptsächlich die Methoden der hochgradigen Oxidation sowie die Trennmethoden mittels Flüssigkeitsmembranen eingesetzt. Während die Methode der hochgradigen Oxidation einfach in der Anwendung ist und schnelle Reaktionszeiten aufweist, sind die Betriebskosten recht hoch. Deshalb wird diese Methode im Inland nur selten angewandt ； Die bei letzterem verwendete Flüssigkeitsschicht altert leicht, es treten außerdem Probleme wie Schmutzablagerungen auf der Schicht sowie hohe Kosten auf. Die Wirkung des Schäumungshemmers bei der Behandlung von Abwasser ist erheblich – sie hängt vor allem von der Struktur und den Eigenschaften des Abwassers ab: (1) Die einzigartige Porenstruktur sowie die große Oberflächenfläche ； (2) Die Oberflächenfunktionen OH–, H–O–H und Si–O sind aktiv ； (3) Natürliche Hydrophobie und Lipophilie ； (4) Chemische Stabilität. Die wichtigsten Methoden zur Modifizierung von Schäumungshemmern für die Wasseraufbereitung sind die Oberflächenbedeckungsmodifikation, die mechanische Zerkleinerung, die Ultraschallbehandlung sowie die Veränderung durch Ätzung. Nach der Modifizierung erhöht sich die spezifische Oberfläche des Schäumungshemmers, seine Oberflächenaktivität nimmt zu und seine Adsorptionsfähigkeit wird verbessert. Dadurch kann er zur Aufbereitung von Abwasser eingesetzt werden. Der Autor schlägt vor, dass künftig die Arbeit in den folgenden Bereichen stattfinden sollte: (1) Es gibt nur wenige Methoden zur Modifizierung von Entschäumerpulvern als Mittel zur Wasseraufbereitung. Auf der Grundlage ihrer Eigenschaften sollten daher Methoden zur lokalen Aktivierungsmodifizierung oder zur Modifizierung der Außenschicht erforscht werden, um die Selektivität des modifizierten Talkums bei der Adsorption bestimmter Schadstoffe zu erhöhen. Zudem sollte auch das Problem der Ausscheidung von Säuren im modifizierten Talkumpulver berücksichtigt werden ； (2) Die mit Schäumungshemmer behandelten Abwässer sind meist Labor-Simulationsabwässer oder Abwässer mit einem einzigen Schadstoff. Ob Schäumungshemmer in großem Maßstab in der praktischen Produktion eingesetzt werden können, muss noch untersucht werden ； (3) Studien haben gezeigt, dass eine Mischung aus SN (Octadecyldimethyloxycethylquaternäramin) und Magnesiumsilikat in der Lage ist, Anionen aus Farbstoffabfällen zu binden. Die zwischenmolekulare Struktur des Magnesiumsilikats ähnelt der des Talkums. Daher kann man in Betracht ziehen, Talkum mit SN zu mischen, um Anionen aus Farbstoffabfällen zu entfernen ； (4) Aufgrund der Eigenschaften von Talkum wie Schmierfähigkeit und Adsorptionsfähigkeit kann untersucht werden, welche Rolle Entschäumer bei der Filtration in der Membrangetrennungstechnologie spielen ； (5) Es sollte die Forschung zu Methoden zur Rückgewinnung und Wiederverwendung von Entschäumerpulvern verstärkt werden, um eine theoretische Grundlage für die weitere Entwicklung des Einsatzes von Entschäumerpulvern in der Wasseraufbereitung zu schaffen. Mit den zunehmenden Forschungen zur Nutzung von Entschäumerpulvern zur Reinigung von Wasserverschmutzungen sowie der ständigen Weiterentwicklung der Verarbeitungstechnologien für Talkum, wird erwartet, dass es in der Wasseraufbereitung bedeutende Durchbrüche mit Entschäumerpulvern geben wird.