污水的物理化學(xué)分離方法

污水的物理化學(xué)分離方法第1頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.1厭氧法的基本原理在斷絕與空氣接觸的條件下，依賴兼性厭氧菌和專性厭氧菌的生物化學(xué)作用，對(duì)有機(jī)物進(jìn)行生化降解的過程，稱為厭氧生物處理法或厭氧消化法。若有機(jī)物的降解產(chǎn)物主要是有機(jī)酸，則此過程稱為不完全的厭氧消化，簡(jiǎn)稱為酸發(fā)酵或酸化。若進(jìn)一步將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為以甲烷為主的生物氣，此全過程稱為完全的厭氧消化，簡(jiǎn)稱為甲烷發(fā)酵或沼氣發(fā)酵。

厭氧生物處理法的處理對(duì)象是：高濃度有機(jī)工業(yè)廢水、城鎮(zhèn)污水的污泥、動(dòng)植物殘?bào)w等。厭氧生物處理的方法和基本功能有二：（1）酸發(fā)酵的目的是為進(jìn)一步進(jìn)行生物處理提供生物降解的基質(zhì)；（2）甲烷發(fā)酵的目的是進(jìn)一步降解有機(jī)物和生產(chǎn)氣體燃料。完全的厭氧生物處理工藝因兼有降解有機(jī)物和生產(chǎn)氣體燃料的雙重功能，因而得到了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。第2頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.1厭氧法的基本原理第3頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.1厭氧法的基本原理1、水解酸化階段（產(chǎn)酸或酸化細(xì)菌）第4頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.1厭氧法的基本原理2、產(chǎn)氣階段（甲烷細(xì)菌）

乙酸化階段甲烷化階段第5頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.2厭氧法的影響因素一、溫度條件第6頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.2厭氧法的影響因素二、pH值一般認(rèn)為，實(shí)測(cè)值應(yīng)7.2～7.4之間為好。低于7.0時(shí)，pH值并不穩(wěn)定，有繼續(xù)下降的趨勢(shì)。低于6.5時(shí)，將使正常的處理系統(tǒng)遭到破壞。如果有機(jī)物負(fù)荷太大，水解和產(chǎn)酸過程的生化速率大大超過氣化速率，將導(dǎo)致?lián)]發(fā)性脂肪酸的積累和pH值的下降，抑制甲烷細(xì)菌的生理機(jī)能。最終使氣化速率銳減，甚止停止。

一般原液的pH值為6～8。系統(tǒng)中揮發(fā)性脂肪酸濃度（以乙酸記）以不超過3000mg/L為佳。

重碳酸鹽及氨氮等物質(zhì)是形成厭氧處理系統(tǒng)堿度的主要物質(zhì)。一般要求系統(tǒng)中堿度在2000mg/L以上，氨氮濃度以介于50～200ng/L為佳。第7頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.2厭氧法的影響因素三、氧化還原電位厭氧環(huán)境是厭氧消化過程賴以正常進(jìn)行的最重要的條件。厭氧環(huán)境主要以體系中的氧化還原電位反映。引起發(fā)酵系統(tǒng)的氧化還原電位升高的原因：氧和其它一些氧化劑或氧化態(tài)物質(zhì)的存在(如某些工業(yè)廢水中含有的Fe3+、Cr2O72-、NO3-、SO42-以及酸性廢水中的H+等)高溫厭氧消化系統(tǒng)適宜的氧化還原電位為-500～-600mV；中溫厭氧消化系統(tǒng)及浮動(dòng)溫度厭氧消化系統(tǒng)要求的氧化還原電位應(yīng)低于-300～-380mV。產(chǎn)酸細(xì)菌對(duì)氧化還原電位的要求不甚嚴(yán)格，甚至可在+100～-100mV的兼性條件下生長繁殖；而甲烷細(xì)菌最適宜的氧化還原電位為-350mV或更低。就大多數(shù)生活污水的污泥及性質(zhì)相近的高濃度有機(jī)廢水而言，只要嚴(yán)密隔斷于空氣的接觸，即可保證必要的ORP值。第8頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.2厭氧法的影響因素四、負(fù)荷率

容積負(fù)荷率：反應(yīng)器單位有效容積在單位時(shí)間內(nèi)接納的有機(jī)物量，單位為kg/m3·d或g/L·d。有機(jī)物量可用COD.BOD.S和VSS表示。污泥負(fù)荷率：反應(yīng)器內(nèi)單位重量的污泥在單位時(shí)間內(nèi)接納的有機(jī)物量，單位為kg/kg·d或g/g·d。投配率：每天向單位有效容積投加的新料的體積，單位為m3/m3·d。投配率的倒數(shù)為平均停留時(shí)間或消化時(shí)間，單位為d。投配率有時(shí)也可用百分?jǐn)?shù)表示，例如，0.07m3/m3·d的投配率也可表示為7%。確定厭氧消化裝置的負(fù)荷率的原則是：在兩個(gè)轉(zhuǎn)化（酸化和氣化）速率保持穩(wěn)定平衡的條件下，求得最大的處理目標(biāo)（最大處理量或最大產(chǎn)氣量）。

三種發(fā)酵狀態(tài)

當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷率很高時(shí)，消化液顯酸性（pH<7），稱為酸性發(fā)酵狀態(tài)，它是一種低效而又不穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)，應(yīng)盡量避免。當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷率適中時(shí)，產(chǎn)酸細(xì)菌代謝產(chǎn)物中的有機(jī)酸基本上能被甲烷細(xì)菌及時(shí)地吸收利用，并轉(zhuǎn)化為沼氣，溶液中殘存的有機(jī)酸量一般為每升數(shù)百毫克。此時(shí)消化液中pH值維持在7～7.5之間，稱為弱堿性發(fā)酵狀態(tài)，它是一種高效而由穩(wěn)定的發(fā)酵狀態(tài)，最佳負(fù)荷率應(yīng)達(dá)此狀態(tài)。當(dāng)有機(jī)物負(fù)荷率偏小時(shí)，消化液中的有機(jī)酸殘存量很少，pH值偏高（大于7.5）稱為堿性發(fā)酵狀態(tài)。由于負(fù)荷偏低，是一種雖穩(wěn)定但低效的厭氧消化狀態(tài)。第9頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.2厭氧法的影響因素五、污泥濃度各種反應(yīng)器要求的污泥濃度不盡相同，一般介于10～30gVSS/L之間。為了保持反應(yīng)器的生物量不致因流失而減少，可采用多種措施，如安裝三相分離器、設(shè)置掛膜介質(zhì)、降低水流速度和回流污泥量等。第10頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.3厭氧法的工藝和設(shè)備一、普通厭氧消化池

在一個(gè)消化池內(nèi)進(jìn)行酸化，甲烷化和固液分離。設(shè)備簡(jiǎn)單。反應(yīng)時(shí)間長，池容積大。污泥易隨水流帶走，消化器內(nèi)難以保持大量的微生物細(xì)胞。攪拌方式有三種：池內(nèi)機(jī)械攪拌；沼氣攪拌；循環(huán)消化液攪拌。容積負(fù)荷為2~6kgCOD/m3?d第11頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.3厭氧法的工藝和設(shè)備二、厭氧接觸法

用沉淀池分離污泥并進(jìn)行回流。消化池中進(jìn)行適當(dāng)攪拌，池內(nèi)呈完全混合。能適應(yīng)高有機(jī)物濃度和高懸浮物的廢水。有一定抗沖擊負(fù)荷能力，運(yùn)行較穩(wěn)定，不受進(jìn)水懸浮物的影響。負(fù)荷高時(shí)污泥會(huì)流失。設(shè)備較多，操作上要求較高。污泥濃度10~15g/L，容積負(fù)荷2~10kgCOD/m3?d。第12頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.3厭氧法的工藝和設(shè)備三、厭氧生物濾池和厭氧生物轉(zhuǎn)盤微生物固著生長在濾料表面。適用于懸浮物量低的廢水。設(shè)備簡(jiǎn)單，能承受較高負(fù)荷。出水懸浮固體低。底部易發(fā)生堵塞，填料費(fèi)用較貴。容積負(fù)荷2~16kgCOD/m3?d。第13頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.3厭氧法的工藝和設(shè)備四、上流式厭氧污泥床反應(yīng)器消化和固液分離在一個(gè)池內(nèi)。微生物量特高。負(fù)荷率高(10~20kgCOD/m3?d)。總?cè)莘e小。能耗低，不需攪拌。污泥濃度可達(dá)40~80g/L。第14頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.3厭氧法的工藝和設(shè)備五、厭氧流化床池內(nèi)充填粒徑為0.5mm左右的掛膜介質(zhì)，全部懸浮于上升水流中，廢水常需回流。負(fù)荷率高(10~40kgCOD/m3?d)，反應(yīng)器內(nèi)VSS濃度可達(dá)60g/L，容積小，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。但管理較復(fù)雜。第15頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.3厭氧法的工藝和設(shè)備六、兩步厭氧法和復(fù)合厭氧法酸化和甲烷化在兩個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行。兩個(gè)反應(yīng)器內(nèi)可以采用不同反應(yīng)溫度。能承受較高負(fù)荷，耐沖擊。運(yùn)行穩(wěn)定。第16頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.5厭氧產(chǎn)氣量計(jì)算一、理論產(chǎn)氣量的計(jì)算1、根據(jù)廢水有機(jī)物化學(xué)組成計(jì)算產(chǎn)氣量2、根據(jù)COD與產(chǎn)氣量關(guān)系計(jì)算

CH4+2O2

——CO2+2H2OV1=22.4/64=0.35(L/gCOD)V2=T2V1/T1

VCH4=

V2[Q?(S0-Se)—1.42QWx]?10-3

Vg=VCH4/PV1——還原1gCOD所生成的甲烷體積，L/gCODVCH4——厭氧消化系統(tǒng)的甲烷日產(chǎn)量，m3/dP——以小數(shù)表示的沼氣中甲烷含量Vg——沼氣的日產(chǎn)量m3/d第17頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一11.5厭氧產(chǎn)氣量計(jì)算二、實(shí)際產(chǎn)氣率分析在厭氧消化工藝中，把轉(zhuǎn)化1kgCOD所產(chǎn)的沼氣或甲烷稱為產(chǎn)氣率。1、物料的性質(zhì)2、廢水COD濃度3、沼氣中的甲烷含量4、生物相的影響5、工藝條件影響6、去除的COD中用于合成細(xì)菌細(xì)胞所占的比例第18頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第12章吸附12.1吸附的基本理論12.2吸附劑及其再生12.3吸附工藝與設(shè)計(jì)12.4吸附法的應(yīng)用第19頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論一、吸附機(jī)理及分類1、交換吸附2、物理吸附3、化學(xué)吸附二、吸附平衡與吸附等溫式平衡吸附量：達(dá)到平衡時(shí)，單位吸附劑所吸附的物質(zhì)的數(shù)量（mg/g）。qe=V(c0-ce)/wV——溶液體積，L；c0，ce——分別為溶質(zhì)的初始和平衡濃度，mg/L；W——吸附劑量，g第20頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論1、Langmuir等溫式Langmuir假設(shè)吸附劑表面均一，各處的吸附能相同；吸附是單分子層的，當(dāng)吸附劑表面為吸附質(zhì)飽和時(shí)，其吸附量達(dá)到最大值。第21頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論第22頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論2、B.E.T等溫式

適于多分子層吸附第23頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論3、Freundlich等溫式qe=Kce1/nK——Freundlich吸附常數(shù)n——常數(shù)，通常n>1一般認(rèn)為，1/n介于0.1~0.5，則易于吸附；1/n>2時(shí)難以吸附。第24頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論第25頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論由圖可見，Langmuir吸附等溫式大體上適用。第26頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論qe=Kce1/n由圖可見，F(xiàn)reundlich吸附等溫式也適用。第27頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.1吸附的基本理論三、影響吸附的因素（一）吸附劑結(jié)構(gòu)1、比表面積2、孔結(jié)構(gòu)3、表面化學(xué)性質(zhì)表面氧化物成為選擇性的吸附中心，使吸附劑具有類似化學(xué)吸附的能力，有助于對(duì)極性分子的吸附。（二）吸附質(zhì)的性質(zhì)活性炭的吸附容量隨著有機(jī)物在水中溶解度的減少而增加，活性炭對(duì)有機(jī)酸的吸附量按甲酸<乙酸<丙酸<丁酸的次序而增加（三）操作條件溫度、pH第28頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.2吸附劑及其再生一、吸附劑1、活性炭加熱脫水（120~130℃

）、炭化（170~600℃

）、活化（700~900℃

）活化包括藥劑活化和氣體活化法等?；钚蕴康谋缺砻娣e可達(dá)800~2000m2/g，有很高的吸附能力。2、腐殖酸系吸附質(zhì)用作吸附劑的腐殖酸類物質(zhì)主要有：天然的富含腐殖酸的風(fēng)化煤、泥煤、褐煤等；用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┲苽涑傻母乘嵯禈渲?。腐殖酸是一組芳香結(jié)構(gòu)的，性質(zhì)與酸性物質(zhì)相似的復(fù)雜混合物?；钚曰鶊F(tuán)有：酚羥基、羧基、醇羥基、甲氧基、羰基、醌基、氨基、磺酸基等。這些活性基團(tuán)有陽離子吸附性能，包括離子交換、鰲合、表面吸附、凝聚等作用。腐殖酸類物質(zhì)能吸附工業(yè)廢水中的許多金屬離子，如汞、鉻、鋅、鎘、鉛、銅等。第29頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.2吸附劑及其再生二、吸附劑再生1、加熱再生法

在高溫條件下，提高了吸附質(zhì)分子的能量，使其易于從活性炭的活性點(diǎn)脫離；而吸附的有機(jī)物則在高溫下氧化和分解，成為氣態(tài)逸出或斷裂成低分子。2、化學(xué)再生法

通過化學(xué)反應(yīng)，使吸附質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)而解析下來。常用的有機(jī)溶劑有苯、丙酮、甲醇、乙醇、異丙醇、鹵代烷等。無機(jī)酸堿也是很好的再生劑。例如，吸附了苯酚的活性炭，可用氫氧化鈉溶液浸泡，使形成酚鈉鹽而解析。第30頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.3吸附工藝與設(shè)計(jì)一般的固定床吸附柱中，吸附柱的總厚度為3~5m，分成幾個(gè)柱串聯(lián)工作，每個(gè)柱厚度1~2m。過濾速度在4~15m/h之間，接觸時(shí)間一般不大于30~60min。為防止吸附劑層的堵塞，含懸浮物的廢水一般先應(yīng)經(jīng)過砂濾，再進(jìn)行吸附處理。吸附的操作方式間歇式連續(xù)式固定床移動(dòng)床流化床第31頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.3吸附工藝與設(shè)計(jì)第32頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一12.4吸附法的應(yīng)用在廢水處理中，吸附法處理的主要對(duì)象是廢水中用生化法難于降解的有機(jī)物或用一般氧化法難于氧化的溶解性有機(jī)物，包括木質(zhì)素、氯和硝基取代的芳烴化合物、、雜環(huán)化合物、洗滌劑、合成染料、除莠劑、DDT等?；钚蕴刻幚韽U水，不但能吸附難分解的有機(jī)物，降低COD，還能使廢水脫色、脫臭，把廢水處理到可重復(fù)利用的程度。所以吸附法在廢水的深度處理中得到了廣泛的應(yīng)用。實(shí)例

膨潤土吸附性能的研究取50ml水樣投加一定量的膨潤土進(jìn)行靜態(tài)吸附，在pH6~7時(shí)，測(cè)定吸附達(dá)到平衡時(shí)所需時(shí)間。1、乳化劑OP原溶液CODcr值為618.2mg/L，取50ml水樣投加精確測(cè)量的0.125g膨潤土，分別設(shè)定不同的吸附時(shí)間，測(cè)定吸附后溶液的CODcr值。時(shí)間（min）05103040CODcr（mg/L）

618.295.886.984.684.6第33頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一2、聚醚220時(shí)間（min）05103040CODcr（mg/L）845.886.181.481.481.4

由以上兩表可見，乳化劑和聚醚達(dá)到吸附平衡所需時(shí)間約30~40min，下面的吸附容量測(cè)定選取吸附時(shí)間為35min，pH6~7，分離后測(cè)定CODcr值。膨潤土投加量（g）00.030.050.100.15乳化劑TX-8CODcr(mg/L)998.0727.6560.4274.689.7吸附容量(mgCODcr/g膨潤土)450.7437.6361.7311.9乳化劑OPCODcr(mg/L)618.2380.6252.9138.089.3吸附容量(mgCODcr/g膨潤土)396.0365.3240.1176.3第34頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一膨潤土投加量（g）00.70.80.91.0聚醚210CODcr(mg/L)697.0178.1149.3108.667.2吸附容量(mgCODcr/g膨潤土)37.034.232.731.5聚醚220CODcr(mg/L)845.8409.3338.0204.6123.3吸附容量(mgCODcr/g膨潤土)31.231.735.636.1實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膨潤土對(duì)有極性結(jié)構(gòu)的非離子性表面活性劑（乳化劑TX-8和乳化劑OP）有優(yōu)異的吸附性能，吸附容量可達(dá)200~300mgCOD/g膨潤土。對(duì)非極性的聚醚210、220也有一定的吸附容量（20~50mgCOD/g膨潤土）。第35頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一第13章離子交換

離子交換法是一種借助于離子交換劑上的離子和水中的離子進(jìn)行交換反應(yīng)而除去水中有害離子的方法。工業(yè)用水處理——制取軟水和純水工業(yè)廢水處理——回收貴重金屬離子采用離子交換法，具有去除率高，可濃縮回收有用物質(zhì)，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作控制容易等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是對(duì)預(yù)處理要求較高，應(yīng)用范圍受離子交換劑的限制等。第36頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.1水的軟化和除鹽

一、水中主要的溶解雜質(zhì)1、總含鹽量水中所含各種溶解性礦物鹽類的總量稱為總含鹽量，也稱總礦化度。總含鹽量=∑陽離子+∑陰離子2、硬度水中硬度是由于能與肥皂作用生成沉淀或與水中某些陰離子化合生成水垢的兩價(jià)金屬離子的存在而產(chǎn)生的。重要的致硬金屬離子是鈣離子和鎂離子。3、堿度天然水中所有能與強(qiáng)酸發(fā)生中和作用的物質(zhì)所接受的“物質(zhì)的兩”的總和稱為水的堿度。引起堿度的重要的物質(zhì)有：CO32-（碳酸鹽硬度）、HCO32-（重碳酸鹽硬度）

、OH-（氫氧化物硬度）許多工業(yè)用水對(duì)水的硬度、堿度和含鹽量有一定要求。降低水中Ca2+、Mg2+離子含量叫軟化。降低水中含鹽量的處理叫除鹽。第37頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.1水的軟化和除鹽

二、軟化的基本方法加熱軟化法藥劑軟化法離子交換法三、除鹽的基本方法蒸餾法、電滲析法、反滲透法、離子交換法等第38頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

離子交換的實(shí)質(zhì)是不溶性離子化合物（離子交換劑）上的可交換離子與溶液中的其他同性離子的交換反應(yīng)，是一種特殊的吸附過程，是一種可逆的化學(xué)吸附。

RH+M+RM+H+

交換樹脂交換離子飽和樹脂一、離子交換劑1、離子交換樹脂的組成和結(jié)構(gòu)交換樹脂樹脂本體（母體）活性基團(tuán)有機(jī)化合物交聯(lián)劑固定離子活動(dòng)離子高分子共聚物第39頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

根據(jù)組成母體的單體材料不同，樹脂分為苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系等。制備離子交換樹脂的方法有兩種：（1）先聚合單體有機(jī)物，然后再聚合物上接入活性基團(tuán)。該法制備離子交換樹脂可以靈活選擇活性基團(tuán)，不受單體性質(zhì)限制，且易于控制交聯(lián)度。第40頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

磺酸型陽離子交換樹脂將白球氯甲基化和胺化，得到陰離子交換樹脂。將白球用硫酸磺化，得到陰離子交換樹脂。13.2離子交換法第41頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

（2）直接聚合有機(jī)電解質(zhì)該法制備的樹脂質(zhì)量均勻。如甲基丙烯酸和二乙烯苯共聚而成羧酸型弱酸性陽樹脂。第42頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

根據(jù)交換樹脂活性基團(tuán)的酸堿性及其強(qiáng)弱，分為交換樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂強(qiáng)酸型陽離子交換樹脂RSO3H弱酸型陽離子交換樹脂RCOOH強(qiáng)堿型陰離子交換樹脂RNOH弱堿型陰離子交換樹脂RNHOHRNH2OHRNH3OH交換樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂氫型鈉型氯型氫氧型鹽型第43頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

第44頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

2、離子交換樹脂的性能A、物理性能（1）密度濕真密度=濕樹脂重/濕樹脂顆粒體積（g/mL）濕真密度是樹脂在水中充分溶解后的質(zhì)量與真體積（不包括顆?？紫扼w積）之比。其值一般為10.4~1.3g/mL。一般陽樹脂>陰樹脂，強(qiáng)型的>弱型的。對(duì)交換器反洗強(qiáng)度的確定、混合床樹脂的選擇等具有重要意義。濕視密度=濕樹脂重/濕樹脂堆積體積（g/mL）濕視密度是樹脂在水中溶解后的質(zhì)量與堆積體積之比。此值一般為0.60~0.85g/mL。在設(shè)計(jì)交換器時(shí)，用它來計(jì)算樹脂的用量。（2）含水率含水率=溶脹水重/（干樹脂重+溶脹水重）含水率是指在水中充分溶脹的濕樹脂所含溶脹水重占濕樹脂重的百分?jǐn)?shù)。樹脂的含水率取決于樹脂的交聯(lián)度、交換基團(tuán)的類型和數(shù)量等。其值一般在50%左右。第45頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

（3）溶脹性溶脹率=溶脹前后體積差/溶脹前體積

樹脂的交聯(lián)度越小，活性基團(tuán)數(shù)量越多，越易離解，可交換離子水合半徑越大，其溶脹率越大。水中電解質(zhì)濃度越高，由于滲透壓增大，其溶脹率越小。根據(jù)可交換離子水合半徑的大小，對(duì)強(qiáng)型樹脂，其溶脹率大小順序?yàn)椋篐+>Na+>NH4+>K+>Ag+

OH->HCO3-≈

CO32->SO42->Cl-因離子的水合半徑不同，在樹脂使用和轉(zhuǎn)型時(shí)常伴隨體積變化，即脹縮現(xiàn)象。（4）機(jī)械強(qiáng)度樹脂在使用中由于受到?jīng)_擊、碰撞、摩擦以及脹縮作用，會(huì)發(fā)生破碎。樹脂的機(jī)械強(qiáng)度應(yīng)保證每年損耗量不超過3%~7%。交聯(lián)度越大，溶脹率越小，機(jī)械強(qiáng)度越高。（5）耐熱性5~40℃（6）孔結(jié)構(gòu)孔徑，孔容，比表面積，交換容量第46頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

B、化學(xué)性能（1）酸堿性

強(qiáng)酸或強(qiáng)堿型樹脂在水中離解度大，受pH值的影響小；弱酸或弱堿性樹脂在水中離解度小，受pH值的影響大。（2）選擇性離子交換樹脂對(duì)水中某種離子能優(yōu)先交換的性能稱為離子交換選擇性。本質(zhì)上取決于交換離子與活性基團(tuán)中固定離子的親合力。選擇性大小用選擇性系數(shù)來表征。若KAB>1，樹脂對(duì)B有選擇性KAB<1，樹脂對(duì)A有選擇性KAB=1，樹脂對(duì)任一離子均無選擇性第47頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

在常溫和稀溶液中，選擇性系數(shù)大小遵循下列規(guī)律：離子價(jià)數(shù)越高，選擇性越好。原子序數(shù)越大，即離子水合半徑約小，選擇性越好。

Fe3+>Al3+>Ca2+>…

>Na+>H+>Li+SO42+>NO3->Cl->OH->F->HCO3->HSiO3-（3）交換容量定量表示樹脂的交換容量體積表示法EV：?jiǎn)挝惑w積濕樹脂的交換能力，mmol/ml濕樹脂重量表示法EW：?jiǎn)挝恢亓扛蓸渲慕粨Q能力，mmol/g干樹脂總交換容量：活性基團(tuán)的總數(shù)工作交換容量：樹脂在給定的工作條件下實(shí)際所發(fā)揮的交換能力。一般是總交換容量的60%~70%。第48頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

二、離子交換平衡RA+B+RB+A+

q0c000q0—qBcBqBc0—cB對(duì)等價(jià)離子，有

KAB=qB(C0-cB)/(q0-qB)cB或qB/q0——樹脂的失效度cB/c0——溶液中離子殘留率第49頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

三、離子交換速度單位時(shí)間單位體積樹脂內(nèi)擴(kuò)散的離子量為S——單位體積樹脂的表面積ф——樹脂顆粒有效直徑ε——孔隙率第50頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一13.2離子交換法

三、離子交換速度影響離子交換擴(kuò)散速度的因素：樹脂的交聯(lián)度——孔隙度——內(nèi)擴(kuò)散樹脂顆粒——內(nèi)擴(kuò)散距離和液膜擴(kuò)散的表面積——擴(kuò)散速度溶液離子濃度：c0>0.1M，整個(gè)交換速度偏向受內(nèi)孔擴(kuò)散控制C0<0.003M，過程偏向受膜擴(kuò)散控制提高溫度和增強(qiáng)攪動(dòng)都有利于離子擴(kuò)散。第51頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

四、離子交換系統(tǒng)（一）離子交換軟化系統(tǒng)1、Na離子交換軟化系統(tǒng)Ca2+、Mg2+Na2+系統(tǒng)堿度基本不變。一級(jí)Na離子交換一般可將水中硬度降低到0.5mmol/L，可作低壓鍋爐的補(bǔ)給水；二級(jí)Na離子交換可將水中硬度降低到0.005mmol/L，可作中、高壓鍋爐的補(bǔ)給水。第52頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

13.2離子交換法2、離子交換脫堿軟化系統(tǒng)采用H-Na離子器聯(lián)合處理工藝部分原水經(jīng)過Na離子交換器，適合原水堿度比較高的場(chǎng)合。第53頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

13.2離子交換法

全部原水經(jīng)過Na離子交換器，適合原水硬度比較高的場(chǎng)合。第54頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

3、除鹽系統(tǒng)第55頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

13.2離子交換法五、離子交換過程（一）固定式離子交換器工作過程1、交換第56頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

第57頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

2、再生（1）再生方式第58頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

第59頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（2）再生劑用量第60頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（3）再生液濃度（4）再生液流速第61頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

（二）、連續(xù)式離子交換器工作過程第62頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

第63頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

第14章膜析法

14.1滲析法14.2電滲析法14.3反滲透法14.4超濾第64頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

第14章膜析法

膜析法是利用薄膜以分離水溶液中某些物質(zhì)的方法的統(tǒng)稱。第65頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.1滲析法半透膜：依靠薄膜中孔道的大小分離大小不同的分子或粒子；依靠薄膜的離子結(jié)構(gòu)分離性質(zhì)不同的離子，如陽離子交換膜、陰離子交換膜；依靠薄膜的有選擇的溶解性分離某些物質(zhì)，如醋酸纖維膜有溶解某些液體和氣體的性能，而是這些物質(zhì)透過薄膜。第66頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.1滲析法第67頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.2電滲析法一、原理第68頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.2電滲析法二、應(yīng)用第69頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.2電滲析法電滲析法回收酸洗廢水中的硫酸和鐵陽極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：第70頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.2電滲析法第71頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.2電滲析法三、電滲析器的結(jié)構(gòu)第72頁，共84頁，2023年，2月20日，星期一

14.2電滲析法四、影響電滲析操作的主要問題1、濃差極化當(dāng)電流強(qiáng)度提高到一定程度以后，淡水側(cè)的邊界層中會(huì)出現(xiàn)水分子的電離，產(chǎn)生H+和OH-，參與傳導(dǎo)電流，以補(bǔ)充離子的不足。這種情況稱為濃差極化。由于濃差極化，使電滲析運(yùn)行電耗增加，膜壽命縮短，并容易結(jié)垢沉積，堵塞水流通道。防止?jié)獠顦O化、消除沉積的措施有：（1）控制操作的極限電流，在極限電流密度的70~90%狀況