第八章其他传质分离方法优秀PPT.ppt

第八章 其他传质分离方法第一页，本课件共有31页第一节第一节 离子交换分离离子交换分离 离子交换分离是利用固相离子交换剂功能基团所带的可离子交换分离是利用固相离子交换剂功能基团所带的可交换离子，与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换交换离子，与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换反应，以达到粒子的置换、分离、去除、浓缩等目的。反应，以达到粒子的置换、分离、去除、浓缩等目的。一、离子交换的基本原理一、离子交换的基本原理 离子交换剂离子交换剂 离子交换剂：离子交换树脂离子交换剂：离子交换树脂 无机离子交换剂（如天然与合成沸石）无机离子交换剂（如天然与合成沸石）天然有机交换剂（如磺化煤等）天然有机交换剂（如磺化煤等）第二页，本课件共有31页 离子交换树脂的固体骨架多为苯乙烯和二乙烯苯的共聚离子交换树脂的固体骨架多为苯乙烯和二乙烯苯的共聚物，它具有三维交联结构。物，它具有三维交联结构。可用化学反应的方法，将某些离子功能基团加到聚合物骨架上，可用化学反应的方法，将某些离子功能基团加到聚合物骨架上，将其转变成具有离子交换性能的水溶胀性的凝胶。将其转变成具有离子交换性能的水溶胀性的凝胶。a-苯乙苯乙烯烯与二乙与二乙烯烯共聚物；共聚物；b-丙丙烯烯酸与二乙酸与二乙烯烯共聚物共聚物第三页，本课件共有31页a-a-磺化；磺化；b-b-阳离子交换树脂中的固定离子与迁移阳离子交换树脂中的固定离子与迁移离子示意；离子示意；c-c-氯甲基化和氨基化氯甲基化和氨基化第四页，本课件共有31页 离子交换平衡离子交换平衡 离子交换平衡规律的理论依据为质量作用定律。离子交换平衡规律的理论依据为质量作用定律。离子交换反应为：离子交换反应为：交交换换反反应应的平衡关系：的平衡关系：K K-K-离子交换平衡选择系数。离子交换平衡选择系数。K K 值越大，吸着量越大，即溶液中的值越大，吸着量越大，即溶液中的 B Bn n+离子的去除离子的去除率越高。根据率越高。根据K K值的大小，可以判断交换树脂选择性的强弱。值的大小，可以判断交换树脂选择性的强弱。第五页，本课件共有31页强酸性阳离子交换树脂的选择系数强酸性阳离子交换树脂的选择系数离子种类二乙烯苯含量离子种类二乙烯苯含量48164816Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Ag+Tl+UO22+1.001.321.581.902.272.462.674.736.712.361.001.271.982.552.903.163.258.5112.42.451.001.472.373.344.504.624.6622.928.53.34Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+Sr2+Pb2+Ba2+2.953.133.233.293.373.454.154.706.567.473.293.473.743.853.883.935.166.519.9111.53.513.783.814.464.954.067.2710.118.020.8第六页，本课件共有31页 传质速率传质速率 在离子交换过程中，同样存在着两个主要的传质阻力：在离子交换过程中，同样存在着两个主要的传质阻力：离子交换剂粒子附近的边界层中产生的外部传质阻力。离子交换剂粒子附近的边界层中产生的外部传质阻力。是在粒子内部的扩散传质阻力。是在粒子内部的扩散传质阻力。一般来说，溶液中交换离子的浓度很低时，外部传质是一般来说，溶液中交换离子的浓度很低时，外部传质是控制步骤，在分离因数或选择性系数很高时，倾向于外部扩控制步骤，在分离因数或选择性系数很高时，倾向于外部扩散控制。散控制。第七页，本课件共有31页 二、离子交换设备二、离子交换设备 最常用的离子交换设备：最常用的离子交换设备：1.1.固定床固定床-床层固定不变，水流由上而下流动。床层固定不变，水流由上而下流动。2.2.移动床移动床-交换设备主要由交换柱和再生柱两部分组交换设备主要由交换柱和再生柱两部分组成。成。3.3.流动床流动床-交换树脂在连续移动中实现交换和再生。交换树脂在连续移动中实现交换和再生。第八页，本课件共有31页 三、离子交换技术的应用三、离子交换技术的应用 含汞污水的处理：含汞污水的处理：用用巯基树脂交换柱进行处理。巯基树脂交换柱进行处理。含镉污水的处理：含镉污水的处理：用用D370D370大孔叔胺型弱碱性阴离子交换树脂来处理。大孔叔胺型弱碱性阴离子交换树脂来处理。除磷脱氮：除磷脱氮：用离子交换法对城市污水进行深度处理。用离子交换法对城市污水进行深度处理。第九页，本课件共有31页第二节第二节 气浮分离气浮分离 气浮分离气浮分离-在污水中利用大量的微小气泡作为载体去在污水中利用大量的微小气泡作为载体去粘附疏水性悬浮固体和乳化油，使其随气泡浮升到水面，形粘附疏水性悬浮固体和乳化油，使其随气泡浮升到水面，形成泡沫层，然后用机械方法撇除。成泡沫层，然后用机械方法撇除。一、气浮分离原理一、气浮分离原理 空气、污水、污水中细小颗粒物质组成三相系统，由于空气、污水、污水中细小颗粒物质组成三相系统，由于细小颗粒粘附到气泡上时，使气泡界面发生变化，引起界面细小颗粒粘附到气泡上时，使气泡界面发生变化，引起界面能的变化。能的变化。E E0 0，界面能减少，颗粒粘附在气泡上；，界面能减少，颗粒粘附在气泡上；E E0 0，则颗粒不能粘附于气泡上，则颗粒不能粘附于气泡上，E E（1 1coscos）第十页，本课件共有31页不同悬浮颗粒与水的润湿情况不同悬浮颗粒与水的润湿情况第十一页，本课件共有31页 二、气浮分离设备二、气浮分离设备气浮池气浮池气浮池结构气浮池结构第十二页，本课件共有31页 平流式气浮池的设计平流式气浮池的设计 接触室面接触室面积积Ac Ac 分离室表面分离室表面积积As As 核算核算 气浮池气浮池总总高高H（m）t t2020minmin H=h1+h2+h3 第十三页，本课件共有31页 三、气浮分离在环保工业中的应用三、气浮分离在环保工业中的应用 分离地面水中的细小悬浮物、藻类以及微絮体；分离地面水中的细小悬浮物、藻类以及微絮体；回收工业污水中的有用物质，如造纸厂污水中的纸浆回收工业污水中的有用物质，如造纸厂污水中的纸浆纤维及填料等；纤维及填料等；代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中；分离回收油污水中的悬浮油和乳化油；分离回收油污水中的悬浮油和乳化油；分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活性剂和金属离子等。性剂和金属离子等。第十四页，本课件共有31页第三节第三节 电解分离技术电解分离技术 一、电解分离原理一、电解分离原理 接通直流电源后，电解槽的阴极和阳极之间发生了电位接通直流电源后，电解槽的阴极和阳极之间发生了电位差，驱使正离子移向阴极，在阴极取得电子，进行还原反应；差，驱使正离子移向阴极，在阴极取得电子，进行还原反应；负离子移向阳极，在阳极放出电子，进行氧化反应。从而使负离子移向阳极，在阳极放出电子，进行氧化反应。从而使得污水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电得污水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。第十五页，本课件共有31页 二、电解设备二、电解设备电解槽电解槽电解槽的结构形式电解槽的结构形式第十六页，本课件共有31页电解槽极板电路结构形式电解槽极板电路结构形式第十七页，本课件共有31页 三、电解分离在环保工业中的应用三、电解分离在环保工业中的应用电解凝聚法对各类污水处理的工艺参数电解凝聚法对各类污水处理的工艺参数污污水来源水来源PH电电量消耗量消耗/(A.h/L)电电流密度流密度/(A.min/dm2)电电能消耗能消耗/(kW.h/m3)电电解解电压电压(单单极式极式)/V电电极金属极金属消耗消耗/(g/m3)电电极极材料材料极距极距/mm污污水水电电解解时间时间/min制革厂制革厂8-100.3-0.80.5-1.01.5-3.03-5250-700钢钢板板2020-25毛皮厂毛皮厂8-100.1-0.31-20.6-1.53-5150-200钢钢板板2020肉肉类类加工加工厂厂8-90.08-0.121.5-2.01.0-0.158-1270-110钢钢板板2040电镀电镀厂厂9-10.50.3-0.150.3-0.50.4-2.59-1245-150钢钢板板1020-30第十八页，本课件共有31页第四节第四节 生物处理技术生物处理技术 一、好氧生物处理一、好氧生物处理 1.1.活性污泥法活性污泥法 活性污泥法的基本原理活性污泥法的基本原理 生物吸附阶段生物吸附阶段 生物氧化阶段生物氧化阶段 絮凝体形成与凝聚沉淀阶段絮凝体形成与凝聚沉淀阶段第十九页，本课件共有31页 活性污泥法的基本流程活性污泥法的基本流程活性污泥法基本流程图活性污泥法基本流程图第二十页，本课件共有31页 曝气池装置曝气池装置 鼓风曝气式曝气池鼓风曝气式曝气池 机械曝气式曝气池机械曝气式曝气池机械曝气法装置简图机械曝气法装置简图第二十一页，本课件共有31页 2.2.生物膜法生物膜法 依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物。依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物。基本原理基本原理生物膜对污水的净化作用生物膜对污水的净化作用第二十二页，本课件共有31页 生物膜法设备生物膜法设备 生物滤池生物滤池 a.a.普通生物滤池普通生物滤池普通生物滤池构造图普通生物滤池构造图第二十三页，本课件共有31页 b.b.高负荷生物滤池高负荷生物滤池高负荷生物滤池剖面图高负荷生物滤池剖面图第二十四页，本课件共有31页 c.c.塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池塔式生物滤池第二十五页，本课件共有31页 生物转盘生物转盘生物转盘工作情况示意图生物转盘工作情况示意图第二十六页，本课件共有31页 二、厌氧生物处理二、厌氧生物处理 厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌分解有机物的一种生物处理法。分解有机物的一种生物处理法。1.1.厌氧生物处理的基本原理厌氧生物处理的基本原理 第一阶段第一阶段 -酸性发酵阶段。酸性发酵阶段。第二阶段第二阶段 -碱性发酵阶段，又称作甲烷发酵阶段。碱性发酵阶段，又称作甲烷发酵阶段。第二十七页，本课件共有31页厌氧处理的生化过程厌氧处理的生化过程第二十八页，本课件共有31页 2.2.常用的厌氧处理设备常用的厌氧处理设备 厌氧消化池厌氧消化池固定盖式消化池的构造图固定盖式消化池的构造图第二十九页，本课件共有31页 上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器上流式厌氧污泥床反应器第三十页，本课件共有31页 三、生物处理技术在环保中的应用三、生物处理技术在环保中的应用 生物法除磷生物法除磷 生物法除磷的基本类型生物法除磷的基本类型:A/O A/O法（厌氧好氧法）法（厌氧好氧法）Phostrip Phostrip除磷工艺流程除磷工艺流程 生物法脱氮生物法脱氮第三十一页，本课件共有31页