親水性離子交換劑防污染

Ⅰ 蛋白質等生物大分子的分離提取應選用哪種離子交換劑為什麼

常用的蛋白質純化方法有離子交換色譜、親和色譜、電泳、疏水色譜等等
離子交換色譜：蛋白質和氨基酸一樣會兩性解離，所帶電荷決定於溶液pH。pH小於pI時蛋白質帶正電，pH大於pI時蛋白質帶負電。不同蛋白質等電點的蛋白質在同一個溶液中，表面電荷情況不同。離子交換就是利用不同蛋白質在同一溶液中表面電荷的差異來實現分離的。
親和色譜：生物大分子有一個特性，某些分子或基因對它們有特異性很強的吸附作用。如鎳柱中Ni可以與His標簽的蛋白結合，這種只針對一種或一類物質的吸附就是親和色譜的原理。
電泳：SDS-聚丙烯醯胺凝膠電泳，SDS能斷裂分子內和分子間氫鍵，破壞蛋白質的二級和三級結構，強還原劑能使半胱氨酸之間的二硫鍵斷裂，蛋白質在一定濃度的含有強還原劑的SDS溶液中， 與SDS分子按比例結合，形成帶負電荷的SDS-蛋白質復合物，這種復合物由於結合大量的SDS，使蛋白質喪失了原有的電荷狀態形成僅保持原有分子大小為特徵的負離子團塊，從而降低或消除了各種蛋白質分子之間天然的電荷差異，由於SDS與蛋白質的結合是按重量成比例的，因此在進行電泳時，蛋白質分子的遷移速度取決於分子大小。
疏水色譜：疏水色譜基於蛋白質表面的疏水區與介質疏水配體間的相互作用，在高濃度鹽作用下，蛋白質的疏水區表面上有序排列的水分子通過鹽離子的破壞被釋放，裸露的疏水區與疏水配體相互作用而被吸附。疏水色譜就是利用樣品中各組分在色譜填料上配基相互作用的差異，在洗脫時各組分移動速度不同而達到分離的目的。隨著鹽離子濃度的降低，疏水作用降低，蛋白質的水化層又形成，蛋白質被解吸附。

Ⅱ 現代污水處理有哪些常見的方法

1、物理處理法
物理處理法是通過物理作用， 以分離、 回收污水中不溶解的、 呈懸浮狀的污染物質（包括油膜和油珠）， 在處理過程中不改變其化學性質。 常用的有過濾法、 沉澱法、 浮選法等。
（1） 過濾法：利用過濾介質截流污水中的懸浮物。 過濾介質有篩網、紗布、 粒物， 常用的過濾設備有格柵、篩網、微濾機等。
1） 格柵與篩網。 在排水工程中， 廢水通過下水道流人水處理廠， 首先應經過斜置在渠道內的一組金屬制的呈縱向平行的框條（格柵）、 穿孔板或過濾網（篩網）， 使漂浮物或懸浮物不能通過而被阻留在格柵、 細篩或濾料上。
這一步屬廢水的預處理， 其目的在於回收有用物質；初步漫清廢水以利於以後的處理， 減輕沉澱池或其他處理設備的負荷；保護抽水機械， 以免受到顆粒物堵塞發生故障。 保護水泵和其他處理設備。格柵截留的效果主要取決於污水水質和格柵空隙的大小。 清渣方法有人工與機械兩種。柵渣應及時清理和處理。
篩網主要用於截留粒度在數毫米到數十毫米的細碎懸浮態雜物， 如纖維、紙漿、藻類等，通常用金屬絲、化纖編織而成，或用穿孔鋼板，孔徑一般小於5mm，最小可為0.2mm。 篩網過濾裝置有轉鼓式、 旋轉式、 轉盤式、 固定式振動斜篩等。 不論何種結構，既要能截留污物，又便於卸料及清理篩面 。
2）粒狀介質過濾（又稱彤、濾、 驚料過濾）。 廢水通過粒狀濾料（如石英砂）床層時，其中細小的懸浮物和肢體就被截留在濾料的表面和內部空隙中。 常用的過濾介質有石英砂、 無煙煤和石榴石等。 在過濾過程中濾料同時對懸浮物進行物理截留、 沉降和吸附等作用。 過濾的效果取決於濾料孔徑的大小、 濾料層的厚度、 過濾速度及污水的性質等因素。
當廢水自上而下流過粒狀濾料層時，位徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料空隙越來越小，逐漸形成一層主要由被截留的團體顆粒構成的濾膜， 並由它起主要的過濾作用。 這種作用屬於阻力截留或篩濾作用。
廢水通過濾料層時，眾多的濾料表面提供了巨大的可供懸浮物沉降的有效面積，形成無數的小 「沉澱池」，懸浮物極易在此沉降下來。這種作用屬於重力 沉降。
由於濾料具有巨大的表面積， 它與懸浮物之間有明顯的物理吸附作用。此外，砂粒在水中常常帶有表面負電荷，能吸附帶正電荷的鐵、 鋁等肢體，從而在濾料表面形成帶正電荷的薄膜，並進而吸附帶負電荷的膠土和多種有機物等膠體，在砂粒上發生接觸絮凝。
(2）沉澱法。沉澱法是利用污水中的懸浮物和水的相對密度不同的原理， 藉助重力沉降作用使懸浮物從水中分離出來。 根據水中懸浮顆粒的濃度及絮凝特性（即彼此帖結聚團的能力）可分為四種：
1） 分離沉降（或自由沉降）。在沉澱過程中，顆粒之間互不聚合，單獨進行沉降。 顆位只受到本身在水中的重力和水流阻力的作用，其形狀、 尺寸、 質量均不改變，下降速度也不改變。
2）混凝沉澱（或稱作絮凝沉降）。 混凝沉降是指在混凝劑的作用下，使廢水中的膠體和細微懸浮物凝聚為具有可分離性的絮凝體，然後採用重力沉降予以分離去除。 混凝沉澱的特點是在沉澱過程中，顆粒接觸碰撞而互相聚集形成較大絮體，因此顆粒的尺寸和質量均會隨深度的增加而增大，其沉速也隨深度 而增加。
常用的無機混凝劑有硫酸鋁、 硫酸亞鐵、 三氯化鐵及聚合鋁；常用的有機絮凝劑有聚丙烯酷膠等，還可採用助凝劑如水玻璃、 石灰等 。
3）區域沉降（又稱擁擠沉降、 成層沉降）。 當廢水中懸浮物含量較高時，顆粒間的距離較小，其間的聚合力能使其集合成為一個整體，並一同下沉，而顆粒相互間的位置不發生變動，因此澄清水和混水間有一明顯的分界面，逐漸向下移動，此類沉降稱為區域沉降。加高濁度水的沉澱池和二次沉澱池中的沉降（在沉降中後期）多屬此類。
4)壓縮沉澱。當懸浮液中的懸浮固體濃度很高時，顆粒互相接觸、擠壓，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出，顆粒群體被壓縮。壓縮沉澱發生在沉澱池底部的污泥斗或污泥濃縮池中，進行得很緩慢。依據水中懸浮性物質的性質不同，設有沉砂池和沉澱池兩種設備。
沉砂池用於除去水中砂粒、煤渣等相對密度較大的元機顆粒物。沉砂池一般設在污水處理裝置前，以防止處理污水的其他機械設備受到磨損。
沉澱池是利用重力的作用使懸浮性雜質與水分離。它可以分離直徑為20～100µ,m以上的顆粒。根據沉澱池內的水流方向，可將其分為平流式、輻流式和豎流式三種。
①平流式沉澱池。廢水從池一端流人，按水平方向在池內流動，水中懸浮物逐漸沉向池底，澄清水從另一端溢出。
②輻流式沉澱池。池子多為圓形，直徑較大，一般在20～30m以上，適用於大型水處理廠。原水經進水管進入中心筒後，通過筒壁上的孔口和外圍的環形穿孔擋板，沿徑向呈輻射狀流向沉澱池周邊。由於過水斷面不斷增大，流速逐漸變小，顆粒沉降下來，澄清水從其周圍溢出匯入集水槽排出。
③豎流式沉澱池。截面多為圓形，也有方形和多角形的。水由中心管的下口流入池中，通過反射板的阻攔向四周分布於整個水平斷面上，緩緩向上流動。沉速超過上升流速的顆粒則沉到污泥斗，澄清後的水由四周的埋口溢出池外。
在污水處理與利用的方法中，沉澱（或上浮）法常常作為其他處理方法前的預處理。如用生物處理法處理、污水時，一般需事先經過預沉池去除大部分懸浮物質，以減少生化處理時的負荷，而經生物處理後的出水仍要經過二次沉澱池的處理，進行泥水分離以保證出水水質。
(3）浮選法。將空氣通人污水中，並以微小氣泡形式從水中析出成為載體，污水中相對密度接近於水的微小顆粒狀的污染物質（如乳化油等）附在氣泡上，並隨氣泡上升到水面，然後用機械的方法撇除，從而使污水中的污染物質得以從污水中分離出來。疏水性的物質易氣浮，而親水性的物質不易氣浮。因此有時為了提高氣浮效率，需向污水中加入浮選劑改變污染物的表面特性，使某些親水性物質轉變為疏水性物質，然後氣浮除去，這種方法稱為「浮選」。
氣浮時要求氣泡的分散度高，量多，有利於提高氣浮的效果。泡沫層的穩定性要適當，既便於浮渣穩定在水面上，又不影響浮渣的運送和脫水。產生氣 泡的方法有兩種：
1）機械法。使空氣通過微孔管、微孔板、帶孔轉盤等生成微小氣泡。
2）壓力溶氣法。將空氣在一定的壓力下溶於水中， 並達到飽和狀態， 然後突然減壓， 過飽和的空氣便以微小氣泡的形式從水中逸出。 目前廢水處理中的氣浮工藝多採用壓力溶氣法。
氣浮法的主要優點有：設備運行能力優於沉澱池， 一般只需15～20min即可完成固液分離， 因此它佔地少， 效率較高；氣浮法所產生的污泥較乾燥， 不易腐化， 且系表面刮取， 操作較便利；整個工作是向水中通人空氣， 增加了水中的潛解氧量， 對除去水中有機物、 藻類表面活性劑及臭味等有明顯效果， 其出水水質為後續處理及利用提供了有利條件。
氣浮法的主要缺點是：耗電量較大；設備維修及管理工作量增加， 運轉部分常有堵塞的可能；浮渣露出水面， 易受風、 雨等氣候因素影響。
除了上述兩種氣浮方法外， 目前較為常用的方法還有電解氣浮法。
(4）離心分離法。 含有懸浮污染物質的污水在高速旋轉時， 利用懸浮顆粒（如乳化油）和污水受到的離心力不同， 從而達到分離目的的方法。 常用的離心設備有旋流分離器和離心
2、化學處理法
向污水中投加化學試劑， 利用化學反應來分離、 回收污水中的污染物質，或將污染物質轉化為無害的物質。 該法既可使污染物與水分離， 回收某些有用物質， 也能改變污染物的性質， 如降低廢水的酸鹼度、 去除金屬離子、 氧化某些有毒有害的物質等， 因此可達到比物理法更高的凈化程度。 常用的化學方法 有化學沉澱法、 中和法、 氧化還原法和混凝法。
化學法處理的局限性如下：
由於化學處理廢水常採用化學葯劑（或材料）， 處理費用一般較高， 操作與 管理的要求也較嚴格。
化學法還需與物理法配合使用。 在化學處理之前， 往往需用沉澱和過濾等手段作為前處理；在某些場合下，又需採用沉澱和過濾等物理手段作為化學處理的後處理。
( 1）化學沉澱法。
化學沉澱法是指向廢水中投加某些化學葯劑， 使其與廢水中的溶解性污染物發生五換反應， 形成難榕於水的鹽類（沉澱物）從水中沉澱出來， 從而降低或除去水中的污染物。化學沉澱法多用於在水處理中去除鈣離子、 鏡離子以及廢水中的重金屬離子， 如隸、 鍋、鉛、 缽等。 按使用的沉澱劑不同， 沉澱法可分為石灰法（又稱為氫氧化物沉澱法）、硫化物法和銀鹽法等。
水中Ca 2+、 Mg2+令 含量的總和稱總硬度， 可分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度。碳酸鹽硬度可投加石灰使水中的Ca 2+和Mg2+形成CaC03和Mg (OH) 2沉澱而降低， 如需同時去除非碳酸鹽硬度， 可採用石灰－蘇打軟化法， 使Ca 2+和Mg2＋ 形成CaC03 矛llMg ( OH) 2沉澱除去。 因此， 當原水硬度或鹼度較高時， 可先用化學沉澱法作為離子交換軟化的前處理， 以節省離子交換的運行費用。
去除廢水中的重金屬離子時， 一般採用投加碳酸鹽的方法， 生成的金屬離子， 碳酸鹽的溶度積很小， 便於回收。 如利用碳酸銷處理含鎊廢水。
ZnS04 + Na 2C03 一一→ZnC03 ↓＋ NazS04
此法優點是經濟簡便， 葯劑來源廣， 因此在處理重金屬廢水時應用最廣。 存在的問題是勞動衛生條件差， 管道易結垢堵塞與腐蝕；沉澱體積大， 脫水困難。
(2）中和法。
中和法處理是利用酸鹼相互作用生成鹽和水的化學原理， 將廢水從酸性或鹼性調整到中性附近的處理方法。 對於酸或鹼的濃度大於3%的廢水， 首先應進 行酸鹼的回收。 對於低濃度的酸鹼廢水， 可採取中和法進行處理。
酸性污水的處理， 通常採用投加石灰、 苛性鍋、 碳酸鍋或以石灰石、 大理石作潔、料來中和酸性污水。 鹼性污水的處理， 通常採用投加硝酸、 鹽酸或利用二氧化碳氣體中和鹼性污水。 另外， 對於酸、 鹼性污水也可以用二者相互中和的辦法來處理。
(3）氧化還原法。
氧化還原法是通過化學葯劑與水中污染物之間的氧化還原反應， 將污水中的有毒有害污染物轉化為無毒或微毒物質的方法。 這種方法主要處理無機污染物， 如重金屬和氧化物的污染。 利用高健酸御、 液氯、 臭氧等強氧化劑或電極的陽極反應， 將廢水中的有害物質氧化分解為元害物質；利用鐵粉等還原劑或電極的陰極反應， 將廢水中的有害物質還原為無害物質；臭氧氧化法對污水進 行脫色、 殺菌和除臭處理；空氣氧化法處理含硫廢水；還原法處理含錦電鍍廢水等都是氧化還原法處理廢水的實例。
水處理常用的氧化劑有氧、 臭氧、 氯、 次氯酸等。 常用的還原劑有硫酸亞鐵、 亞硫酸鹽、 鐵屑、 鑄粉等。
(4）混凝法。
混凝法是在含不易沉降的細顆粒及膠體顆粒的廢水中加入電解質以破壞肢體的穩定性而使其聚沉。 常用的混凝劑有硫酸鋁、 硫酸亞鐵、 三氯化鐵、 聚乙烯亞股或聚丙烯酷膠等。 為加速混凝常伴隨加入助凝劑石灰、 活性硅膠、 骨膠等。
3、物理化學處理法
物理化學法（簡稱物化法）， 是利用萃取、 吸附、 離子交換、 膜分離技術、氣提等物理化學的原理， 處理或回收工業廢水的方法。 它主要用分離廢水中無機的或有機的（難以生物降解的）溶解態或膠態的污染物質， 回收有用組分，並使廢水得到深度凈化。 因此， 適合於處理雜質濃度很高的廢水（用作回收利用的方法）， 或是濃度很低的廢水（用作廢水深度處理）。利用物理化學法處理工業廢水前， 一般要經過預處理， 以減少廢水中的懸浮物、 油類、 有害氣體等雜質， 或調整廢水的pH值， 以提高回收效率、 減少損耗。同時， 濃縮的殘渣要 經過後處理以避免二次污染。常用的方法有萃取法、 吸附法、 離子交換法、 膜析法（包括滲析法、 電滲析法、 反滲透法、 超濾法等）。
（1）萃取法。
萃取法是向污水中加人一種與水不相溶而密度小於水的有機溶劑， 充分混合接觸後使污染物重新分配， 由水相轉移到溶劑相中， 利用溶劑與水的密度差別， 將溶劑分離出來， 從而使污水得到凈化的方法。再利用溶質與溶劑的沸點差將溶質蒸館回收， 再生後的溶劑可循環使用。使用的溶劑叫萃取劑， 提出的物質叫萃取物。 萃取是一種液－液相間的傳質過程， 是利用污染物（溶質）在水與有機溶劑兩相中的溶解度不同進行分離的。
在選擇萃取劑時， 應注意萃取劑對被萃取物（污染物）的選擇性， 即溶解能力的大小， 通常溶解能力越大， 萃取的效果越好；萃取劑與水的密度相差越大， 萃取後與水分離就越容易。常用的萃取劑有含氧萃取劑、 含磷萃取劑、 含氮萃取劑等 。 常用的萃取設備有脈沖篩板塔、 離心萃取機等。
(2）吸附法。
吸附法處理廢水是利用——種多孔性固體材料（吸附劑）的表面來吸附水中的一種或多種溶解污染物、 有機污染物等（稱為熔質或吸附質）， 以回收或去除它們， 使廢水得以凈化。例如， 利用活性炭可吸附廢白水中的盼、 隸、 錯、氧等劇毒物質， 且具有脫色、 除臭等作用。吸附法目前多用於污水的深度處理， 可分為靜態吸附和動態吸附兩種方法， 即在污水分別處於靜態和流動態時進行吸 附處理。常用的吸附設備有固定床、 移動床和流動床等。
在廢水處理中常用的吸附劑有活性炭、 磺化煤、 木炭、 焦炭、 硅藻土、 木屑和吸附樹脂等。以活性炭和吸附樹脂應用較為普遍。一般吸附劑均呈鬆散多 孔結構， 具有巨大的比表面積。其吸附力可分為分子引力（范德華力）、 化學鍵力和靜電引力三種。水處理中大多數吸附是上述三種吸附力共同作用的結果。
吸附劑吸附飽和後必須經過再生， 把吸附質從吸附劑的細孔中除去， 恢復其吸附能力。再生的方法有加熱再生法、 蒸汽吹脫法、 化學氧化再生法（濕式氧化、 電解氧化和臭氧氧化等）、 溶劑再生法和生物再生法等。
由於吸附劑價格較貴， 而且吸附法對進水的預處理要求高， 因此多用於給水處理中。
(3）離子交換法。
離子交換法是利用離子交換劑的離子交換作用置換污水中的離子態污染物質的方法。隨著離子交換樹脂的生產和離子交換技術的發展， 由於效果良好， 操作方便， 近年來在回收和處理工業污水中的有毒物質方面， 得到一定的應用。如用陽離子交換劑去除（回收） 污水中的銅、鎳、鎘、鋅、汞、金、銀、鉑等重金屬。
離子交換法多用於工業給水處理中的軟化和除鹽， 主要去除廢水中的金屬 離子。 離子交換軟化法採用Na＋交換樹脂。
(4）膜析法。
1） 電滲析法。電摻析法是在直流電場的作用下， 利用陰、 陽離子交換膜對溶液中陰陽離子的選擇透過性（即陽膜只允許陽離子通過， 陰膜只允許陰商子通過）， 使一部分溶液中的離子遷移到另一部分溶液中去，使得溶液中的電解質與水分離， 從而達到濃縮、純化、分離的一 種水處理方法。電滲析法是在離子交換技術基礎上發展起來的新方法， 除用於污水處理外， 還可用於海水除鹽、制備去離子水（純水）等。
2）反滲透法。
反滲透法巳用於含重金屬廢水的處理、 污水的深度處理及海水淡化等。在世界淡水供應危機嚴重的今天， 反滲透法結合蒸館法的海水淡化技術前景廣闊。 它的另一重要用途是與離子交換系統聯用， 作為離子交換的預處理方法以制備去離子的超純水。在廢水處理中， 反滲透法主要用於去除與回收重金屬離子， 去除鹽、有機物、色度以及放射性元素等。
目前在水處理領域內廣泛應用的半透膜有醋酸纖維素 膜和聚酷膠膜磺化聚苯醋等高聚物。常用的反滲透裝置有管式、螺旋式、中空纖維式及板框式等。滲透水可重復利用。
4、生物處理法
生物處理法是利用自然環境中微生物的生物化學作用， 氧化分解溶解於污 水中或肢體狀態的有機污染物和某些無機毒物（如氟化物、硫化物）， 並將其轉化為穩定無害的無機物， 從而使廢水得以凈化的方法。 此法具有投資少、效果好、運行費用低等優點， 在城市廢水和工業廢水的處理中得到最廣泛的應用。
現代生物處理法根據微生物在生化反應中是否需要氧氣， 分為好氧生物處 理和厭氧生物處理兩類。
(1）好氧生物處理法。
在有氧的條件下， 依賴好氧菌和兼氧菌的生化作用完成廢水處理的工藝稱為好氧生物處理法。 該法需要有氧的供應。 根據好氧微生物在處理系統中所呈現的狀態， 可分為活性污泥法和生物膜法。
1）活性污泥法是目前使用最廣泛的一種生物處理法。 該方法是向曝氣池中富含有機污染物並有細菌的廢水中不斷地通人空氣（曝氣）， 在一定的時間後就會出現懸浮態絮狀的泥粒， 這實際上是由好氧菌（及兼性好氧菌）所吸附的有機物和好氧菌代謝活動的產物所組成的聚集體， 具有很強的分解有機物的能力，稱之為 「活性污泥」。從曝氣池流出的污水和活性污泥混合液經沉澱池沉澱分離後， 澄清的水被排放， 污泥作為種泥迴流到曝氣池， 繼續運作。 這種以活性污泥為主體的生物處理法稱為 活性污泥法」 。廢水在曝氣池中停留4～6h， 可除去廢水中的有機物（BOD6）約90%。 活性污泥法有多種池型及運行方式， 通常有普通活性污泥法、完全混合式表面曝氣法、吸附再生法等。
2）生物膜法是使污水連續流經固體填料（碎石、煤渣或塑料填料）， 微生物在填料上大量繁殖， 形成污泥狀的膠膜稱為生物膜， 利用生物膜處理污水的方法，稱為生物膜法。生物膜主要由大量的菌膠團、真菌、藻類和原生動物組成。 生物膜上的微生物起到和活性污泥同樣的凈化作用， 吸附並降解水中的有機污 染物， 從填料上脫落的衰老的生物膜隨處理後的污水流入沉澱池， 經過沉澱池沉澱分離後， 使污水得以凈化。常用的生物膜法有生物濾池、生物接觸氧化池、生物轉盤等。
(2）厭氧生物處理法。
在無氧的條件下， 利用厭氧微生物的作用分解、污水中的有機物， 使污水凈化的方法稱為厭氧生物處理法。 近年來， 世界性的能源緊張， 使污水處理向節能和實現能源化的方向發展， 從而促進了厭氧微生物處理方法的發展。 一大批高效新型厭氧生物反應器相繼出現， 包括厭氧生物濾池、 升流式厭氧污泥床、 厭氧硫化床等。 它們的共同特點是反應器中生物團體濃度很高， 市泥齡很長， 因此處理能力大大提高， 從而使厭氧生物處理法所具有的能耗小、可以回收能源、 剩餘的污泥量少、 生成的污泥穩定而易處理、 對高濃度有機廢水處理效率高等優點得到充分體現。厭氧生物處理法經過多年的發展，已經成為污水處理的主要方法之一。
5、除磷、 脫氮
( 1） 除磷。 城市廢水中磷的主要來源是糞便、 洗滌劑和某些工業廢水， 以正磷酸鹽、 聚磷酸鹽和有機磷的形式溶解於水中。 常用的除磷方法有化學法和生物法。
1）化學法除磷。 利用磷酸鹽與鐵鹽、 石灰、 鋁鹽等反應生成磷酸鐵、 磷酸鈣、 磷酸鋁等沉澱， 將磷從廢水中排除。化學法的特點是磷的去除效率較高， 處理結果穩定， 污泥在處理和處置過程中不會重新釋放磷造成二次污染，但污泥的產量比較大。
2）生物法除磷。生物法除磷是利用微生物在好氧條件下， 對廢水中溶解性 磷酸鹽的過量吸收，沉澱分離而除磷。 整個處理過程分為厭氧放磷和好氧吸磷 兩個階段。
含有過量磷的廢水和含磷活性污泥進人厭氧狀態後，活性污泥中的聚磷商在厭氧狀態下， 將體內積聚的聚磷分解為無機磷釋放回廢水中。這就是 「 厭氧放磷」。聚磷菌在分解聚磷時產生的能量除一部分供自己生存外， 其餘供聚磷菌吸收廢水中的有機物，並在厭氧發酵產酸菌的作用下轉化成乙酸背，再進一步轉化為PHB （聚自－短基丁酸） 儲存於體內。
進入好氧狀態後， 聚磷菌將儲存於體內的PHB進行好氧分解， 並釋放出大 量能量，一部分供自己增殖， 另一部分供其吸收廢水中的磷酸鹽， 以聚磷的形式積聚於體內。這就是 「好氧吸磷」。在此階段， 活性污泥不斷增殖。 除了一部分含磷活性活泥迴流到厭氧池外， 其餘的作為剩餘污泥排出系統，達到除磷的目的。
(2） 脫氮。
生活廢水中各種形式的氮占的比例比較恆定：有機氮 50%~60%，氨氮40%～ 50%，亞硝酸鹽與硝酸鹽中的氮占 0～ 5%。 它們均來源於人們食物中的蛋白質。脫氮的方法有化學法和生物法兩大類。
1）化學法脫氮。包括氨吸收法和加氯法。
①氨吸收法。 先把廢水的pH值調整到10以上，然後在解吸塔內解吸氨
②加氯法。在含氨氮的廢水中加氯。通過適當控制加氯量， 可以完全除去水中的氨氮。為了減少氯的投加量， 此法常與生物硝化聯用， 先硝化再除去微量的殘余氨氮。
2）生物法脫氮。生物脫氮是在微生物作用下， 將有機氮和氨態氮轉化為氮氣的過程， 其中包括硝化和反硝化兩個反應過程。
硝化反應是在好氧條件下， 廢水中的氨態氮被硝化細菌 （亞硝酸菌和硝酸菌）轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽。 反硝化反應是在無氧條件下， 反硝化菌將硝酸鹽氮（N03－）和亞硝酸鹽氮（NH2－）還原為氮氣。因此整個脫氮過程需經歷好氧和缺氧兩個階段。

Ⅲ 離子交換膜的性能指標

離子交換膜的性能是多方面的,必須根據膜的電化學性能、化學性能和物理力學性能對膜進行綜合評價分析。一般商品膜常提供以下性能指標。1、交換容量交換容量是離子交換膜的關鍵參數,其單位為mmol/g。一般交換容量高的膜，選擇透過性好，導電能力也強。但是由於活性基團一般具有親水性，因此當活性基團含量高時，膜內水分與溶脹度會隨之增大，從而影響膜的強度。有時也會因膜體結構過於疏鬆，而使膜的選擇性下降。一般膜的交換容量約為2－3mmol/g.2、含水量指膜內與活性基團結合的內在水，經每克干膜所含水的克數表示（%）。的含水量與其交換容量和交聯度有關，如上所說，隨著交換容量提高，含水量增加。交聯度大的膜由於膜結構，含水量也會相應降低。提高膜的含水量，可使膜的導電能力增加，但由於膜的溶脹會合螈選擇性下降，一般膜的含水量約為20%－40%左右。3、導電性（膜電阻）一般用電導率（Ω.cm）或電阻率（Ω.cm）表示，也常用膜面電阻即單位膜面積的電阻（Ω.cm）表示。對電阻的表示因用途而異。一般講，在不影響其他性能的情況下電阻越小越好，以降低電能消耗。膜電阻與膜結構和膜厚度有關，此外還與外界溶液及溫度有關。通常規定25C，於0.1mol/L KCL溶液或0.1mol/L NaCL溶液中測定的膜電導作為比較標准4、選擇透過性反映膜對不同離子的選擇透過能力，用離子遷移數（t）和膜的透過度（p）來表示。膜內離子遷移數即某一種離子在膜內的遷移量與全部離子在膜內的遷移量的比值。或者也可用離子遷移所帶電量之比來表示。對於理想的離子交換膜，反離子的遷移數為1，同名離子的遷移數為0.實際上由於各種因素的影響，反離子在膜內的實際遷移可能達到1。有兩種方法可以得到膜的離子遷移數， 一是膜電位法，將膜在兩種不同濃度的同類電解質中測定其膜電位，再由膜電位計算遷移數。另一種方法是，在外加直流電場下，在電滲析槽中直接測定膜的遷移數。一般要求，實用的離子交換膜透過度大於85%，反離子遷移數大於0.9，並希望在高濃度電解質中仍有良好的選擇透過性。5、機械強度膜的機械強度包括膜的爆破強度和抗拉強度以及抗彎強度和柔韌性能。爆破強度是指膜受到垂直方向的壓力時， 所能承受的最高壓力，採用水壓爆破法測定，以單位面積上所受壓力表示（MPa），它是表明膜的機械強度的重要指標。抗拉強度是指膜受到平等方向的拉力時，所能賓最高拉力，以單位面積上所受接力表示（MPa）。膜的機械強度主要決定地的化學結構、增強材料等。增強的交聯度可提高膜的機械強度，而增設交換容量和含水量會使強度下降。一般使用膜的尖大於0.3MPa。6、膨脹性能（尺寸穩定性）膜有膨脹和收縮應盡量小而且均勻。否則既會帶來組裝的，而且還將造成壓頭損失增大、漏水、漏電和電流率下降等不良現象。7、化學性能指膜的耐酸鹼、耐溶劑、耐氧化、耐輻照、耐溫、耐有機污染等性能

Ⅳ 螯合樹脂吸附重金屬的原理及其優勢是什麼

螯合樹脂的功能基團上的原子和金屬離子發生配位反應，產生配位共價鍵，形成結構穩內定的螯合物，和離子容交換樹脂的原理不同，離子交換樹脂是用靜電作用和金屬離子結合。因此螯合樹脂與金屬離子的結合更穩定，特異性選擇更好，應用也更加廣泛。
一般來講，螯合樹脂的優勢體現在處理精度更高，吸附量大，可以低濃度廢水進行深度處理且濃縮比高。

Ⅳ 離子交換層析蛋白純化

離子交換層析是一種基於不同蛋白質與離子交換樹脂上電荷基團可逆結合力的差異進行分離的技術。離子交換樹脂是帶有電荷基團的高分子聚合物凝膠顆粒，通過這一技術，依據流動相中蛋白質的電荷性質，實現對目標蛋白的分離與純化。

離子交換樹脂主要分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂。陽離子交換樹脂帶負電，能與陽離子物質結合，通常分為強酸型、中等酸型和弱酸型；陰離子交換樹脂帶正電，能與陰離子物質結合，分為強鹼型、中等鹼型和弱鹼型。這些樹脂的離子交換特性取決於電荷基團的解離度，強酸型樹脂對H＊的結合力比Na＋小，弱酸型樹脂對H＇的結合力比Na＊大；強鹼型樹脂對OH 的結合力比CI小，而弱酸型樹脂對OH 的結合力比CT大。

離子交換樹脂的交換容量反映了其與溶液中蛋白質進行交換的能力，它不僅與樹脂本身有關，還與實驗條件密切相關。離子交換樹脂的總交換容量用每毫克或每毫升交換劑含有可解離基團的毫克當量數來表示，對分離蛋白質的離子交換樹脂而言，通常用每毫克或每毫升交換劑能夠吸附某種蛋白質的量來表示。

在離子交換層析實驗中，選擇合適的離子交換樹脂對於分離效果至關重要。陽離子交換樹脂在等電點pl＜pH條件下與蛋白結合，等電點pl＞pH的蛋白與之結合。強型離子交換樹脂使用的pH范圍廣，適合制備去離子水和分離在極端pH溶液中解離且較穩定的物質。樹脂基質的疏水性影響蛋白質的穩定性和分離效果，分離生物大分子時，應選擇親水性基質的交換劑，以溫和的方式吸附和洗脫蛋白質，避免破壞生物大分子的活性。

離子交換層析的基本步驟包括離子交換樹脂的選擇、離子交換層析柱的制備、緩沖液的制備、加樣、洗脫以及離子交換柱的再生。在加樣過程中，需注意樣品液的離子強度和pH，上樣量應由交換容量決定。洗脫過程中，採用線性梯度洗脫，通過逐步增大離子強度，使結合在離子交換樹脂上的蛋白質組分依次被洗脫下來。洗脫液的選擇需保證在整個洗脫液梯度范圍內，所有待分離蛋白質組分穩定，並能夠被洗脫下來。洗脫速度需保持恆定，以獲得較好的解析度，但需考慮解析度與洗脫速度之間的關系，以優化分離效果。

在離子交換層析實驗中，影響交換容量的因素主要有樹脂顆粒大小、顆粒內孔隙大小、離子強度和pH。顆粒大小和孔隙大小影響離子交換樹脂與樣品組分作用的有效表面積，pH對弱酸和弱鹼型離子交換樹脂影響較大，而離子強度增大通常導致交換容量下降。通過優化實驗條件和參數，可以實現對目標蛋白質的高效純化。

Ⅵ 離子交換纖維素有何特點為什麼人們常用它來分離純化酶及其他生物活性大分子物質

⑴具有開放性支持骨架，大分子可以自由進入和迅速擴散，故吸附容量大。⑵具有親水性，對大分子的吸附不大牢固，用溫和條件使可以洗脫，不致引起蛋白質變性或酶的失活。⑶多孔性，表面積大、交換容量大，回收率高，可用於分離和制備。

一、基本理論
離子交換劑通常是一種不溶性高分子化合物，如樹脂，纖維素，葡聚糖，醇脂糖等，它的分子中含有可解離的基團，這些基因在水溶液中能與溶液中的其它陽離子或陰離子起交換作用。雖然交換反應都是平衡反應，但在層析柱上進行時，由於連續添加新的交換溶液，平衡不斷按正方向進行，直至完全。因此可以把離子交換劑上的原子離子全部洗脫下來，同理，當一定量的溶液通過交換柱時，由於溶液中的離子不斷被交換而波度逐減少，因此也可以全部被交換並吸附在樹脂上。如果有兩種以上的成分被交換吸著在離子交換劑上，用洗脫液洗脫時，在被洗脫的能力則決定於各自洗反應的平衡常數。蛋白質的離子交換過程有兩個階段──吸附和解吸附。吸附在離子交換劑上的蛋白質可以通過改變pH使吸附的蛋白質失去電荷而達到解離但更多的是通過增加離子強度，使加入的離子與蛋白質競爭離子交換劑上的電荷位置，使吸附的蛋白質與離子交換劑解開。不同蛋白質與離子交換劑之間形成電鍵數目不同，即親和力大小有差異，因此只要選擇適當的洗脫條件便可將混合物中的組分逐個洗脫下來，達到分離純化的目的。

Ⅶ 傳統離子交換劑不適用於提取蛋白質的原因有哪三點

 (1) 交聯度大 (大分子不能進入) (2) 電荷密度高(結合太強) (3) 骨架憎水性強(蛋白質易變性) 親水性離子交換劑。