水污染控制第十七章.ppt

水污染控制工程教案课程名称：水污染控制工程授课教师：宋卫锋 副教授 地点：大学城1-319时间：周2 1-2节、周4 3-4节、周5 6-7节5/26/20241.第十七章 污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理第一节 吸附法n一、吸附原理n物理吸附和化学吸附。n1、弗劳德利希等温式式中：y吸附剂吸附的物质总量，mg；m投加的吸附剂量，mg；到达平衡时溶液中被吸附物的的浓度，mg/L；K，n经验常数。5/26/20242.n浓度较低时使用。n2、朗格缪尔等温式n适用于各种浓度条件。n二、影响吸附的因素n吸附能力和吸附速度。吸附量，吸附速度快，所需的接触时间短，吸附设备的容积就小。n吸附过程：颗粒外部扩散阶段；孔隙扩散阶段；吸附反应阶段。吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。5/26/20243.n颗粒外部扩散速度与溶液浓度成正比，也与吸附剂的比表面积成正比。因此，吸附剂颗粒直径越小，外部扩散速度越快，相对运动也可以提高外部扩散速度。n孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小与结构，吸附质颗粒的大小和结构等因素有关。吸附剂的颗粒大小对内部扩散和外部扩散影响都很大，颗粒越小，吸附越快。n极性相吸、相似相溶n三、吸附剂n1、活性炭n比表面积8002000m2/g。和孔径大小有关，和活化方法及活化条件有关。n（1）加热再生多段式再生炉n（2）化学再生5/26/20244.n2、腐植酸类吸附剂（风化煤、泥煤、n对阳离子的吸附，汞、Cr3+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+等。n四、吸附工艺和设备n间歇式和连续式。间歇式主要用于小量废水的处理和实验研究，生产上一般用两个吸附池，交换工作。n连续式可采用固定床、移动床和硫化床。固定床吸附柱中，吸附剂总厚度35m，分成几个柱串联工作，每个柱的吸附剂厚度约12m。废水从上向下过滤，过滤速度在415m/h之间，接触时间3060min。n粉未活性炭一般采用静态吸附，颗粒活性炭一般采用动态吸附。静态吸附可用机械搅拌设备，投加量可根据静态吸附等温线试验结果进行。5/26/20245.n 例1：某工厂为一班生产，工业废水量Q=50m3/h经生物处理后COD为50mg/L，拟将这部分水回用，回用水COD 10mg/L。生物处理出水粉炭吸附等温式为：y/m=0.0021.39，接触吸附时间为2h，求接触吸附池容积和粉末活性炭加入量。n 解：（1）接触池容积：V=QT=100m3n （2）粉未活性炭的投加量n 出水COD=10mg/L时，粉炭的单位吸附量：ny/m=0.002 1.39=0.002101.39=0.049(mgCOD/mg炭)n当出水COD为10mg/L时，粉炭吸附所去除的COD为：5/26/20246.粉炭投加量：m=2/0.049=40.8 kg/h答：略。例2和例3：课本P228-P229（10min）。5/26/20247.n第二节离子交换法n第三节萃取法n一、离子交换树脂n树脂母体：苯乙烯的聚合物。交联剂：二乙烯苯。n球状，凝胶型树脂，大孔型树脂，多孔凝胶型，巨孔型，高巨孔型。n阴离子交换树脂、阳离子交换树脂。n二、离子交换树脂的选用n1、离子交换树脂的有效pH范围n强酸型SO3H，弱酸型COOH，强碱型NOH，弱碱型NH3OH5/26/20248.n3、交联度n 交联度较高的树脂，孔隙度较低，密度较大，离子扩散速度较低，对半径较大的离子和水合离子的交换量较小。交联度为7%10%。n4、交换势n 不同的离子和不同的树脂交换势不一样。n强酸阳树脂的选择性顺序为：n Fe3+Cr3+Al3+Ca2Mg2+K+=NH4+Na+Li+n弱酸阳树脂的选择性顺序为：nH+Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Li+5/26/20249.n强碱阴树脂的选择性顺序为：nCr2O72-SO42-CrO42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-HSiO3-n弱碱阴树脂的选择性顺序为：nOH-Cr2O72-SO42-CrO42-Cl-HCO3-n(二)废水水质对离子交换树脂的影响n1、悬浮物和油脂 沉淀、过滤、吸附等n2、有机物 某些高分子有机物与树脂活性基团的固定离子结合力很强，一旦结合就很难再生。例如高分子有机酸与强碱性季胺基团结合力就很强。n3、高价金属离子 废水中Fe3+、Al3+、Cr3+等高价金属离子可树脂中毒。5/26/202410.4、pH值5、水温6、氧化剂会使树脂氧化分解三、离子交换的工艺和设备预处理、砂滤、多介质过滤、离子交换器和再生附属设备。交换、反洗、再生、清洗。萃取法、膜析法自学。5/26/202411.离子交换器内部结构5/26/202412.n思考题n1、压缩双电层、吸附架桥作用、网捕作用。n2、常用的混凝剂有哪些？各有何特点？n3、试述过滤中和法处理酸性废水时，选择滤料的原则。并讨论升流式膨胀中和滤池及变截面升流式滤池的特点。n4、什么是污水的化学处理？n5、什么是中和过滤法，过滤中和法的优缺点是什么？n6、混凝剂与助凝剂有何区别？在使用中应注意什么问题？n7、什么叫湿式氧化法？请列出你所知道的高级氧化技术，并简述各种方法的要点。n8、吸附法处理废水的原理是什么？影响吸附的因素有哪些？n9、常用的吸附剂有哪几类？各有何特点？n10、试列出几种物理化学法水处理技术，并简述它们的工作原理。n11、污水中哪些物质适宜用吹脱法去除？影响吹脱的因素有哪些？5/26/202413.