化学物理化学处理方法.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,内容组成,第一章 水质与水体自净,第二章 水的物理处理,第三章 污水的化学处理,第四章 污水的物理化学处理,第五章 污水的生物化学处理,目 录,第一节 化学混凝法,第二节 中和法,第三节 化学沉淀法,第四节 氧化还原法,第一节 化学混凝法,混凝过程具有两个作用：,第一个作用：使水中原有的离散微粒首先具有粘附在,固体颗粒上的性质,凝聚（,coagulation,）,第二个作用：使这些具有粘附性的离散微粒能够粘结,成絮体,絮凝（,flocculation,）,混凝（,coagulation-flocculation,）,一、混凝原理,1,、去除对象,水处理中常见,胶体,：粘土颗粒（对于,d4m,），大部分细菌（,0.2,80nm,），病毒（,10,300nm,），蛋白质。,胶体可分为憎水性、亲水性胶体或介于两者之间,对憎水性胶体，其稳定性可用,双电层结构,来说明。,对于亲水性胶体，其稳定性主要由于它所,吸附的大量水分子,所构成的水壳来说明。,胶体物质难沉淀的原因（稳定性）,胶体物质的形成,难容物质从液体中析出：,离子、分子聚集形成微粒物质表面,-,吸附能力,电离后的颗粒表面,-,带电性能（负电荷）,难沉淀（稳定）的原因,同性相斥（静电斥力）,-,微粒状态,表面水化层,-,分散状态,稳定性：胶体颗粒在水中保持分散状态的,性质。,电位离子,反离子,扩散层,胶团边界,滑动面,胶粒,吸附层,胶核,电位,电位,2,、胶体的脱稳及凝聚（混凝原理）,压缩双电层作用（凝聚作用）,:,水中投加电解质等混凝剂，消除或降低胶粒的,地位，使颗粒碰撞聚结，失去稳定性（凝聚）。,2,、胶体的脱稳及凝聚（混凝原理）,压缩双电层作用（凝聚作用）,:,吸附架桥作用（絮凝作用）：,高分子混凝剂溶于水,水解和缩聚反应,高分子聚合物,两端吸附颗粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体（絮凝）。,网捕作用（过滤作用）：,三价铝盐或铁盐等水解而生成沉淀物。这些沉淀物在自身沉降过程中，能集卷、网捕水中的胶体等颗粒，使胶体粘结。,二、常用混凝剂和助凝剂,1,、混凝剂,（,1,）无机盐类混凝剂：,铝盐、铁盐,（,2),高分子混凝剂：,无机类、有机类,2,、助凝剂：辅助药剂（,石灰、活性炭、氯气等）,作用：提高沉淀效果,提高澄清效果,三、影响混凝效果的主要因素,水温,水温低时（尤其低于,5,）,水解速率非常缓慢。,粘度大，不利于脱稳胶粒相互絮凝。,PH,水中杂质的成分、性质和浓度,水力条件,四、化学混凝的设备,化学混凝的设备包括：,混凝剂的配置和投加设备,混合设备,反应设备,(1),隔板反应池,第二节 中和法,酸性和碱性废水的处理常用中和法。,一、酸性废水中和,碱性废水、废渣,投药中和（石灰、电石渣和石灰石等中和剂能配制成溶液或浆料）,过滤中和（石灰石、白云石、大理石等中和剂为粒料或块料时）,二、碱性废水中和,酸性废水、废液,商品酸（工业硫酸、盐酸）,酸性废气（烟道气）,第三节 化学沉淀法,化学沉淀法（,chemical precipitation),用易溶的化学药（沉淀剂）使溶液中某种粒子以,它的一种难溶的盐或氢氧化物从溶液中析出。,废水处理中，常用化学沉淀法去除废水中,有害离子,（,如阳离子,Hg,2+,、,Cd,2+,、,Pb,2+,、,Cr,6+,，阴离子,SO,4,2-,、,PO4,3-,、,CrO,4,2-,）,难溶盐和难溶氢氧化物在溶液中的离子的浓度之积,(,称溶度积,Ks,),是常数。,当能结合成难溶盐的两种离子的,浓度之积,超过这盐的,溶度积,时,，这盐将析出。,使用沉淀剂的不同：,氢氧化物、硫化物、碳酸盐、铁氧体沉淀法,目 录,第一节 化学混凝法,第二节 中和法,第三节 化学沉淀法,第四节 氧化还原法,内容组成,第一章 水质与水体自净,第二章 水的物理处理,第三章 污水的化学处理,第四章 污水的物理化学处理,第五章 污水的生物化学处理,目 录,第一节 吸附法,第二节 离子交换法,第三节 萃取法,第四节 膜分离法,第一节 吸附法,一、吸附理论,1,、吸附的一般概念,吸附：在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓,集的现象。,固,液界面上的吸附,吸附剂：具有吸附能力的多孔性固体物质（固相）,吸附质：废水中被吸附的物质（液相）,吸附法：吸附质吸附在吸附剂表面，予以回收或取出的方法。是一种传质现象。,2,、,吸附的分类,根据吸附剂表面吸附力的不同：,物理吸附,化学吸附,离子交换吸附（可逆的化学吸附）,一、吸附理论,第一节 吸附法,项目,物理吸附,化学吸附,作用力,分子引力,剩余化学键力,选择性,可吸附多种吸附质,有选择性,吸附层,多分子吸附层,形成单分子吸附层,吸附热,放热反应,吸附热较小,4.19kJ/mol,吸热反应,吸附热较大,83.7 418.7kJ/mol,吸附速度,快,（几乎不需活化能）,慢,（需一定活化能生成化学键力）,可逆性是可逆过程,（吸附解吸）,不可逆,（吸附解吸）,温度,低温,高温,一、吸附理论,3,、影响吸附的因素,吸附剂性质（吸附能力、吸附速度）,吸附能力的大小可用吸附量来衡量。,吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。,吸附质性质（吸附等温式）,系统环境条件,系统运行条件,第一节 吸附法,1,、吸附平衡,吸附速度,=,解吸速度,吸附量,-,吸附平衡时单位重量吸附剂上吸附的吸附质重量（,g/g),。,(q=y/m),2,、吸附等温式,表明被吸附物的量与浓度之间的关系式,弗劳德利希,(Freundlich),吸附等温式,朗格缪尔,(Langmuir),吸附等温式。,二、吸附平衡及吸附等温式第一节 吸附法,弗劳德利希等温式,朗格缪尔等温式,（被吸附物质仅为单分子层的假定,),吸附剂的再生,定义,在吸附剂基本身结构,不发生或很少发生变化,的情况下，用某种方法,把吸附质从吸附剂微孔中去除,，恢复其吸附能力，以达到重复使用目的。,再生方法,加热再生,药剂再生,化学氧化法,生物再生法,第二节 离子交换法,一、概述,定义,吸附质离子,静电引力,吸附剂表面,带电活动中心,吸附剂（离子交换剂）放出等当量可交换离子,进行,等量同性离子,交换反应。,实质,:,特殊的吸附过程，是可逆性化学吸附。,去除对象：,溶解性离子,水处理中,软化和除盐的,主要方法之一。,去除或回收重金属离子。,在平衡状态下（正反反应速度相等）,树脂中及溶液中的反应物浓度符合下列关系式：,K-,离子交换选择性系数,离子交换是可逆反应，其反应式可表为：,离子交换的运行操作包括四个步骤：,交换反洗再生清洗,第三节 萃取法,一、概述,萃取的定义：,用适当的溶剂分离混合物的过程。,分类：,液,液萃取：混合物为溶液,固,液萃取：混合物为固体,萃取剂,:,使用的溶剂,萃取物,:,提出的物质,萃取剂的特点：,不溶于水（或溶解度很低），但能够溶解废水中某种物质，对其他物质的溶解度很低。,用萃取法处理废水时，有三个步骤：,混合,分离,回收、再生,技术上可靠，经济上合理，生产才能采用。,第三节 萃取法,萃取剂选择原则,萃取剂萃取能力大分离性能好,易于再生,易取、价廉,萃取剂再生（萃取剂与萃取物分离）,物理法（蒸馏、蒸发）,化学法（药剂再生）,第三节 萃取法,三、萃取工艺流程,萃取工艺流程,萃取过程可以一次完成，也可分多次完成。,可以每次都用新的萃取剂，也可以后次使用前次用,过的萃取剂，只有第一次使用新的萃取剂。,级数：料液（废水）被萃取的次数,效数：萃取剂使用的次数,单级（单效）萃取,多级单效萃取,多级多效萃取,萃取法在废水处理中的应用,目 录,第一节 吸附法,第二节 离子交换法,第三节 萃取法,第四节 膜分离法,第四节 膜析法,膜析法是利用薄膜（半透膜）以分离水溶液中某些物质的方法的统称。,根据传质推动力和能量形式的不同分为：,扩散渗析法,(,渗析法,),电渗析法,反渗透法,超过滤法,项目,半透膜,推动力,能量形式,应用,扩散渗析,渗析膜,1-10nm,浓度差,化学能,高浓度酸碱液,回收游离酸碱,电渗析,离子交换膜,电位差,电能,分离离子,回收酸碱,苦咸水淡化,反渗透,反渗透膜,0.8-1nm,压力差,1.5MPa,力学能,（压能）,小分子溶质,有、无机离子,海水淡化,超过滤,超滤膜,0.005,1um,压力,0.1-0.7MPa,力学能,（压能）,截留大分子,去除颜料、油漆、微生物,