水污染控制学习教案.pptx

会计学1水污染控制水污染控制(kngzh)第一页，共13页。2023/5/262第十七章第十七章第十七章第十七章 污水的吸附法、离子交换污水的吸附法、离子交换污水的吸附法、离子交换污水的吸附法、离子交换(l z(l z jio jio hun)hun)法、萃取法和膜析法处理法、萃取法和膜析法处理法、萃取法和膜析法处理法、萃取法和膜析法处理第一节第一节第一节第一节 吸附法吸附法吸附法吸附法n n一、吸附原理一、吸附原理(yunl(yunl)n n物理吸附和化学吸附。物理吸附和化学吸附。n n1 1、弗劳德利希等温式、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(rngy)中被吸附物的的浓度，mg/L；K，n经验常数。第1页/共13页第二页，共13页。2023/5/263n n浓度较低时使用浓度较低时使用(sh(sh yng)yng)。n n2 2、朗格缪尔等温式、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(jich)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。第2页/共13页第三页，共13页。2023/5/264n n 颗粒外部扩散速度与溶液浓度成正比，也与吸附剂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，相对运动部扩散速度越快，相对运动(xin(xin du yn dn du yn dn)也可以也可以提高外部扩散速度。提高外部扩散速度。n n 孔隙扩散速度与吸附剂孔隙的大小与结构，吸附质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，吸附越内部扩散和外部扩散影响都很大，颗粒越小，吸附越快。快。n n极性相吸、相似相溶极性相吸、相似相溶n n三、吸附剂三、吸附剂n n1 1、活性炭、活性炭n n 比表面积比表面积8002000m2/g8002000m2/g。和孔径大小有关，和活。和孔径大小有关，和活化方法及活化条件有关。化方法及活化条件有关。n n（1 1）加热再生）加热再生 多段式再生炉多段式再生炉n n（2 2）化学再生）化学再生第3页/共13页第四页，共13页。2023/5/265n n2 2、腐植酸类吸附剂（风化煤、泥煤、腐植酸类吸附剂（风化煤、泥煤、n n 对阳离子的吸附，汞、对阳离子的吸附，汞、Cr3+Cr3+、Zn2+Zn2+、Cd2+Cd2+、Pb2+Pb2+、Cu2+Cu2+等。等。n n四、吸附工艺和设备四、吸附工艺和设备n n 间歇式和连续式。间歇式主要用于小量废水的处理间歇式和连续式。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。和实验研究，生产上一般用两个吸附池，交换工作。n n 连续式可采用固定床、移动连续式可采用固定床、移动(ydng)(ydng)床和硫化床。固床和硫化床。固定床吸附柱中，吸附剂总厚度定床吸附柱中，吸附剂总厚度35m35m，分成几个柱串，分成几个柱串联工作，每个柱的吸附剂厚度约联工作，每个柱的吸附剂厚度约12m12m。废水从上向。废水从上向下过滤，过滤速度在下过滤，过滤速度在415m/h415m/h之间，接触时间之间，接触时间3060min3060min。n n 粉未活性炭一般采用静态吸附，颗粒活性炭一般采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。根据静态吸附等温线试验结果进行。第4页/共13页第五页，共13页。2023/5/266n n 例例1 1：某工厂为一班生产，工业废水量：某工厂为一班生产，工业废水量Q=50m3/hQ=50m3/h，经生，经生物处理后物处理后CODCOD为为50mg/L50mg/L，拟将这部分水回用，回用水，拟将这部分水回用，回用水COD 10mg/LCOD 10mg/L。生物处理出水粉。生物处理出水粉(shufn)(shufn)炭吸附等温式为：炭吸附等温式为：y/my/m，接触吸附时间为，接触吸附时间为2h2h，求接触吸附池容积和粉末活，求接触吸附池容积和粉末活性炭加入量。性炭加入量。n n 解：（解：（1 1）接触池容积：）接触池容积：V=QT=100m3V=QT=100m3n n （2 2）粉未活性炭的投加量）粉未活性炭的投加量n n 出水出水COD=10mg/LCOD=10mg/L时，粉炭的单位吸附量：时，粉炭的单位吸附量：n ny/m=0.002=0.00210=0.049(mgCOD/mgy/m=0.002=0.00210=0.049(mgCOD/mg炭炭)n n当出水当出水CODCOD为为10mg/L10mg/L时，粉炭吸附所去除的时，粉炭吸附所去除的CODCOD为：为：第5页/共13页第六页，共13页。2023/5/267粉炭投加量：m=2/0.049=40.8 kg/h答：略。例2和例3：课本(kbn)P228-P229（10min）。第6页/共13页第七页，共13页。2023/5/268n n第二节第二节 离子交换法离子交换法n n第三节第三节 萃取法萃取法n n一、离子交换树脂一、离子交换树脂(shzh)(shzh)n n树脂树脂(shzh)(shzh)母体：苯乙烯的聚合物。母体：苯乙烯的聚合物。交联剂：二乙烯苯。交联剂：二乙烯苯。n n球状，凝胶型树脂球状，凝胶型树脂(shzh)(shzh)，大孔型，大孔型树脂树脂(shzh)(shzh)，多孔凝胶型，巨孔型，多孔凝胶型，巨孔型，高巨孔型。高巨孔型。n n阴离子交换树脂阴离子交换树脂(shzh)(shzh)、阳离子交、阳离子交换树脂换树脂(shzh)(shzh)。n n二、离子交换树脂二、离子交换树脂(shzh)(shzh)的选用的选用n n1 1、离子交换树脂、离子交换树脂(shzh)(shzh)的有效的有效pHpH范范围围n n强酸型强酸型 SO3H SO3H，弱酸型，弱酸型 COOH COOH，强碱型强碱型 NOH NOH，弱碱型，弱碱型 NH3OH NH3OH第7页/共13页第八页，共13页。2023/5/269n n3 3、交联度、交联度n n 交联度较高的树脂，孔隙度较低，密度较大，离子扩交联度较高的树脂，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。交联度为小。交联度为7%10%7%10%。n n4 4、交换势、交换势n n 不同不同(b tn)(b tn)的离子和不同的离子和不同(b tn)(b tn)的树脂交换势不一的树脂交换势不一样。样。n n强酸阳树脂的选择性顺序为：强酸阳树脂的选择性顺序为：n n Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Li+Li+n n弱酸阳树脂的选择性顺序为：弱酸阳树脂的选择性顺序为：n nH+Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+H+Fe3+Cr3+Al3+Ca2+Mg2+K+=NH4+Na+Li+Li+第8页/共13页第九页，共13页。2023/5/2610n n强碱阴树脂的选择性顺序为：强碱阴树脂的选择性顺序为：n nCr2O72-SO42-CrO42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-Cr2O72-SO42-CrO42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-HSiO3-HSiO3-n n弱碱阴树脂的选择性顺序为：弱碱阴树脂的选择性顺序为：n nOH-Cr2O72-SO42-CrO42-Cl-HCO3-OH-Cr2O72-SO42-CrO42-Cl-HCO3-n n(二二)废水水质对离子交换树脂的影响废水水质对离子交换树脂的影响n n1 1、悬浮物和油脂、悬浮物和油脂 沉淀、过滤、吸附等沉淀、过滤、吸附等n n2 2、有机物、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力很强，一旦结合就很难再生。例如高分子有机酸与强碱性(jin xn)(jin xn)季胺基团结合力就很强。季胺基团结合力就很强。n n3 3、高价金属离子、高价金属离子 废水中废水中Fe3+Fe3+、Al3+Al3+、Cr3+Cr3+等高价金属离子可等高价金属离子可树脂中毒。树脂中毒。第9页/共13页第十页，共13页。2023/5/26114、pH值5、水温6、氧化剂 会使树脂(shzh)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。第10页/共13页第十一页，共13页。2023/5/2612离子交换(l z jio hun)器内部结构第11页/共13页第十二页，共13页。2023/5/2613n n思考题思考题n n 1 1、压缩双电层、吸附架桥作用、网捕作用。、压缩双电层、吸附架桥作用、网捕作用。n n2 2、常用的混凝剂有哪些？各有何特点？、常用的混凝剂有哪些？各有何特点？n n3 3、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、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。膨胀中和滤池及变截面升流式滤池的特点。n n4 4、什么是污水的化学处理？、什么是污水的化学处理？n n5 5、什么是中和过滤法，过滤中和法的优缺点是什么？、什么是中和过滤法，过滤中和法的优缺点是什么？n n6 6、混凝剂与助凝剂有何区别？在使用中应注意什么问题？、混凝剂与助凝剂有何区别？在使用中应注意什么问题？n n7 7、什么叫湿式氧化法？请列出你所知道的高级、什么叫湿式氧化法？请列出你所知道的高级(goj)(goj)氧化技术，并简氧化技术，并简述各种方法的要点。述各种方法的要点。n n8 8、吸附法处理废水的原理是什么？影响吸附的因素有哪些？、吸附法处理废水的原理是什么？影响吸附的因素有哪些？n n9 9、常用的吸附剂有哪几类？各有何特点？、常用的吸附剂有哪几类？各有何特点？n n1010、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。、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。n n1111、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？、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？第12页/共13页第十三页，共13页。