第四章物理化學(xué)處理法

1、第四章第四章 物理化學(xué)處理法物理化學(xué)處理法本章學(xué)時(shí)：本章學(xué)時(shí)：6本章簡(jiǎn)介：本章簡(jiǎn)介：吸附與離子交換、膜分離、吹脫、萃取等。吸附與離子交換、膜分離、吹脫、萃取等。去除的對(duì)象去除的對(duì)象吸附：離子、分子；吸附：離子、分子；萃?。河袡C(jī)物、離子；萃?。河袡C(jī)物、離子；吹脫：揮發(fā)性污染物；吹脫：揮發(fā)性污染物；膜分離：有機(jī)物、離子、大分子、小分子、膠體。膜分離：有機(jī)物、離子、大分子、小分子、膠體。污染物去除方式：分離污染物去除方式：分離（ )0aERTkk en碘值碘值n亞甲基藍(lán)值亞甲基藍(lán)值n疏水性、表面的基團(tuán)疏水性、表面的基團(tuán)（3） 化學(xué)吸附劑和表面改性吸附劑化學(xué)吸附劑和表面改性吸附劑（2） 交換容量n磺酸

2、型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的理論交換容量或 全交換容量（mmol/g或mg/g)計(jì)算：n1g，交聯(lián)劑含量8%，理論交換容量或全交換容量？n聚乙烯苯磺酸量：（1-8%）gn苯乙烯磺酸鏈節(jié)的摩爾數(shù)：（1-8%）/184.6n =4.98mmol/g（3） 交聯(lián)度：影響交換容量、空隙度、空隙大小、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、離子滲入選擇性和性擴(kuò)散速率等；（4） 交換勢(shì)： 通常從離子交換平衡常數(shù)來(lái)衡量； 與離子交換的順序和選擇性； 影響交換勢(shì)的因素： 離子價(jià)數(shù)、原子序數(shù)、離子大小、氫離子和氫氧根、濃度00+-()q =eeeVw吸附劑 吸附質(zhì)吸附劑 吸附質(zhì)吸附劑質(zhì)量w 吸附質(zhì)初始濃度 吸附平衡濃度溶液體積V 平衡吸附量q

3、H與濃度成簡(jiǎn)單與濃度成簡(jiǎn)單的線(xiàn)性關(guān)系的線(xiàn)性關(guān)系11111mk qkqkkK和和K1有什么有什么含義？含義？11kqkk1nqK1log( ) loglogqKn當(dāng)濃度越來(lái)當(dāng)濃度越來(lái)越大或越來(lái)越大或越來(lái)越小時(shí)會(huì)出越小時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么情況？現(xiàn)什么情況？三、吸附熱力學(xué)三、吸附熱力學(xué)12.303log()GRTk HGST 12n.auirTTTLngmG溫 度 ：、吸 附 等 溫 式 ： .常 數(shù) ： .： .qt (mg/g)t (mins)tdqdt最大吸附量較大，最大吸附量較大，但是吸附速度小但是吸附速度小最大吸附量較小，最大吸附量較小，但是吸附速度大但是吸附速度大液體主體液體主體吸附劑吸附質(zhì)的濃

4、度吸附質(zhì)的濃度dc差差液膜厚度液膜厚度d 液膜液膜dcNDad ()()iLidmDa cck a ccdt吸附劑和吸附質(zhì)吸附劑和吸附質(zhì)的相對(duì)用量的相對(duì)用量時(shí)間（水流速度）時(shí)間（水流速度）溶液溫度和溶液溫度和pH吸附質(zhì)的濃度吸附質(zhì)的濃度與吸附質(zhì)可產(chǎn)生與吸附質(zhì)可產(chǎn)生作用的活性點(diǎn)數(shù)作用的活性點(diǎn)數(shù)孔結(jié)構(gòu)和空隙率孔結(jié)構(gòu)和空隙率比表面積比表面積(m2/g)如果是離子交如果是離子交換交換勢(shì)和競(jìng)換交換勢(shì)和競(jìng)爭(zhēng)性爭(zhēng)性進(jìn)水進(jìn)水預(yù)處理預(yù)處理再生效果再生效果吸附床和吸附床和進(jìn)水方式進(jìn)水方式吸附池吸附池靜置排水靜置排水t1 1 固定床吸附塔示意圖固定床吸附塔示意圖粒狀活性粒狀活性炭吸附層炭吸附層去再去再生系生系統(tǒng)統(tǒng)新

5、的或再新的或再生后的活生后的活性炭性炭移動(dòng)床的進(jìn)出水移動(dòng)床的進(jìn)出水是連續(xù)的，活性是連續(xù)的，活性炭的進(jìn)出可以是炭的進(jìn)出可以是連續(xù)的也可以是連續(xù)的也可以是間斷的間斷的固定床固定床連續(xù)床連續(xù)床單床單床雙層床雙層床混合床混合床移動(dòng)床移動(dòng)床流動(dòng)床流動(dòng)床nK:吸附帶移動(dòng)和穿透曲線(xiàn).swf吸附帶移動(dòng)和穿透曲線(xiàn).swfn10* 鈉型離子交換樹(shù)脂處理含鈣、鎂離子廢水時(shí),鈣鎂離子可以交換到樹(shù)脂中取代鈉離子；而用NaCl再生時(shí),鈉離子又能將吸附的鈣、鎂離子洗脫下來(lái).試說(shuō)明原因.這兩種交換的推動(dòng)力有何不同。n從被萃取的成分是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分為：從被萃取的成分是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分為：物理萃取和可逆化學(xué)萃取。物理萃取和可逆

6、化學(xué)萃取。O AWAcKc2 多組分分離選擇性系數(shù)高；多組分分離選擇性系數(shù)高；3 化學(xué)穩(wěn)定；化學(xué)穩(wěn)定；4 物理性質(zhì)。物理性質(zhì)。n萃取速率萃取速率ssccssccV cV cV cV cssscccVccVcc1sscsccVKV1ssncsccVKV一級(jí)一級(jí)二級(jí)二級(jí)N-1級(jí)級(jí)N級(jí)級(jí)廢水廢水萃取萃取室室分離室分離室鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)鞍型填料鞍型填料特點(diǎn)：填料萃取塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)特點(diǎn)：填料萃取塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，操作方便，級(jí)效率較低，在低廉，操作方便，級(jí)效率較低，在工藝要求的理論級(jí)小于工藝要求的理論級(jí)小于3，處理量，處理量較小時(shí)可考慮采用。較小時(shí)可考慮采用。 填料萃取塔填料萃取塔輕液輕液重液重液液液相

7、界面填料塔內(nèi)無(wú)溢流篩板不與塔體相連，固定于一根中心軸上。塔內(nèi)無(wú)溢流篩板不與塔體相連，固定于一根中心軸上。中心軸由塔外的曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，中心軸由塔外的曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，以一定的頻率和振幅往復(fù)運(yùn)動(dòng)以一定的頻率和振幅往復(fù)運(yùn)動(dòng) 折流板的作用是改變兩液相的流動(dòng)方向，折流板的作用是改變兩液相的流動(dòng)方向，以增加兩相之間的相際接觸面積以增加兩相之間的相際接觸面積 篩板萃取塔篩板萃取塔 分散相應(yīng)均勻地通過(guò)全部篩孔；分散相應(yīng)均勻地通過(guò)全部篩孔； 兩相在板間分層明顯，有一定高度的分散相累積層，兩相在板間分層明顯，有一定高度的分散相累積層， 防止有連續(xù)相通過(guò)。防止有連續(xù)相通過(guò)。輕液分散的篩板萃取塔輕液分散的篩板萃取

8、塔輕液向上流相界面相界面輕液輕液篩板篩板降液管降液管重液向下流重液向下流擋板擋板分散的輕液分散的輕液輕液向上流輕液向上流相界面相界面重相液滴重相液滴篩板篩板升液管升液管重液向下流重液向下流擋板擋板重液重液重液分散的篩板萃取塔重液分散的篩板萃取塔轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，維修方便，操作彈性廉，維修方便，操作彈性和通量較大，應(yīng)用較廣。和通量較大，應(yīng)用較廣。輕液輕液重液重液界面格柵定環(huán)轉(zhuǎn)盤(pán) 轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔攪拌填料塔攪拌填料塔膜的應(yīng)用膜海水淡化海水淡化工業(yè)廢水處理工業(yè)廢水處理城市廢水資源化城市廢水資源化天然氣天然氣生物質(zhì)利用生物質(zhì)利用能源能源水資源水資源

9、傳統(tǒng)工業(yè)傳統(tǒng)工業(yè)生態(tài)環(huán)境除塵除塵COCO2 2 控制控制制制 藥藥食食 品品化工與石化化工與石化電電 子子冶冶 金金燃料電池燃料電池潔凈燃燒潔凈燃燒巴黎瓦茲河梅巴黎瓦茲河梅里市里市1414萬(wàn)立方萬(wàn)立方米米/ /天的納濾天的納濾廠(chǎng)，每天為巴廠(chǎng)，每天為巴黎附近黎附近5050萬(wàn)居萬(wàn)居民提供民提供1414萬(wàn)噸萬(wàn)噸飲用水飲用水有機(jī)膜有機(jī)膜膜過(guò)程的一些術(shù)語(yǔ)n錯(cuò)流過(guò)濾錯(cuò)流過(guò)濾n流體流動(dòng)平行于過(guò)濾表面，產(chǎn)生的表面剪切力流體流動(dòng)平行于過(guò)濾表面，產(chǎn)生的表面剪切力帶走膜表面的沉積物，防止污染層積累。帶走膜表面的沉積物，防止污染層積累。n F eedR etentateC rossflow m em brane m

10、oduleR ecirculation loopP1P3P2Permeate陰離子交換膜陰離子交換膜對(duì)陽(yáng)離子有排斥對(duì)陽(yáng)離子有排斥力力陽(yáng)離子交換膜，對(duì)陰離子有斥力陽(yáng)離子交換膜，對(duì)陰離子有斥力4.4.3 壓力動(dòng)力壓力動(dòng)力膜膜分離分離一 概要n壓力為動(dòng)力的膜分離操作壓力大小順序：n微濾超濾納濾反滲透n壓力為動(dòng)力的膜孔徑大小順序：壓力為動(dòng)力的膜孔徑大小順序：n微濾超濾納濾反滲透微濾超濾納濾反滲透n微孔膜微孔膜(MF)孔徑范圍為孔徑范圍為0.0210m；n超濾膜超濾膜(UF)為為0.0010.02m；n納濾膜：納濾膜：1-2nm;n反滲透膜反滲透膜(RO)為為0.1nm1nm。n分離對(duì)象和過(guò)濾順序：膜分離的流程順序應(yīng)該是：四 反滲透(reverse osmosis, RO) 1 反滲透原理nK:滲透反滲透(動(dòng)畫(huà)演示).swf滲透反滲透(動(dòng)畫(huà)演示).swf水往高處走，為什么？iRTC滲透壓計(jì)算公式：六 壓力膜的組成、構(gòu)造n板式、管式、中空纖維、卷式