水污染控制第十七章課件

水污染控制工程

教案課程名稱：水污染控制工程授課教師：宋衛(wèi)鋒副教授地點：大學(xué)城1-319時間：周21-2節(jié)、周43-4節(jié)、周56-7節(jié)1/31/20241.第十七章污水的吸附法、離子交換法、萃取法和膜析法處理

第一節(jié)吸附法一、吸附原理物理吸附和化學(xué)吸附。1、弗勞德利希等溫式式中：y——吸附劑吸附的物質(zhì)總量，mg；m——投加的吸附劑量，mg；ρ——到達(dá)平衡時溶液中被吸附物的的濃度，mg/L；K，n——經(jīng)驗常數(shù)。1/31/20242.濃度較低時使用。2、朗格繆爾等溫式適用于各種濃度條件。二、影響吸附的因素吸附能力和吸附速度。吸附量，吸附速度快，所需的接觸時間短，吸附設(shè)備的容積就小。吸附過程：顆粒外部擴散階段；孔隙擴散階段；吸附反應(yīng)階段。吸附速度主要取決于外部擴散速度和孔隙擴散速度。1/31/20243.顆粒外部擴散速度與溶液濃度成正比，也與吸附劑的比表面積成正比。因此，吸附劑顆粒直徑越小，外部擴散速度越快，相對運動也可以提高外部擴散速度?？紫稊U散速度與吸附劑孔隙的大小與結(jié)構(gòu)，吸附質(zhì)顆粒的大小和結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。吸附劑的顆粒大小對內(nèi)部擴散和外部擴散影響都很大，顆粒越小，吸附越快。極性相吸、相似相溶三、吸附劑1、活性炭比表面積800~2000m2/g

。和孔徑大小有關(guān)，和活化方法及活化條件有關(guān)。（1）加熱再生多段式再生爐（2）化學(xué)再生1/31/20244.2、腐植酸類吸附劑（風(fēng)化煤、泥煤、對陽離子的吸附，汞、Cr3+、Zn2+、Cd2+、Pb2+、Cu2+等。四、吸附工藝和設(shè)備間歇式和連續(xù)式。間歇式主要用于小量廢水的處理和實驗研究，生產(chǎn)上一般用兩個吸附池，交換工作。連續(xù)式可采用固定床、移動床和硫化床。固定床吸附柱中，吸附劑總厚度3~5m，分成幾個柱串聯(lián)工作，每個柱的吸附劑厚度約1~2m。廢水從上向下過濾，過濾速度在4~15m/h之間，接觸時間30~60min。粉未活性炭一般采用靜態(tài)吸附，顆粒活性炭一般采用動態(tài)吸附。靜態(tài)吸附可用機械攪拌設(shè)備，投加量可根據(jù)靜態(tài)吸附等溫線試驗結(jié)果進行。1/31/20245.例1：某工廠為一班生產(chǎn)，工業(yè)廢水量Q=50m3/h，經(jīng)生物處理后COD為50mg/L，擬將這部分水回用，回用水COD10mg/L。生物處理出水粉炭吸附等溫式為：y/m=0.002ρ1.39，接觸吸附時間為2h，求接觸吸附池容積和粉末活性炭加入量。解：（1）接觸池容積：V=QT=100m3（2）粉未活性炭的投加量出水COD=10mg/L時，粉炭的單位吸附量：y/m=0.002ρ1.39=0.002×101.39=0.049(mgCOD/mg炭)當(dāng)出水COD為10mg/L時，粉炭吸附所去除的COD為：1/31/20246.粉炭投加量：m=2/0.049=40.8kg/h答：略。例2和例3：課本P228-P229（10min）。1/31/20247.第二節(jié)離子交換法第三節(jié)萃取法一、離子交換樹脂樹脂母體：苯乙烯的聚合物。交聯(lián)劑：二乙烯苯。球狀，凝膠型樹脂，大孔型樹脂，多孔凝膠型，巨孔型，高巨孔型。陰離子交換樹脂、陽離子交換樹脂。二、離子交換樹脂的選用1、離子交換樹脂的有效pH范圍強酸型—SO3H，弱酸型—COOH，強堿型—NOH，弱堿型—NH3—OH1/31/20248.3、交聯(lián)度交聯(lián)度較高的樹脂，孔隙度較低，密度較大，離子擴散速度較低，對半徑較大的離子和水合離子的交換量較小。交聯(lián)度為7%~10%。4、交換勢不同的離子和不同的樹脂交換勢不一樣。①強酸陽樹脂的選擇性順序為：Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+>Li+②弱酸陽樹脂的選擇性順序為：H+>Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+>Li+

1/31/20249.③強堿陰樹脂的選擇性順序為：Cr2O72->SO42->CrO42->NO3->Cl->OH->F->HCO3->HSiO3-

④弱堿陰樹脂的選擇性順序為：OH->Cr2O72->SO42->CrO42->Cl->HCO3-(二)廢水水質(zhì)對離子交換樹脂的影響1、懸浮物和油脂沉淀、過濾、吸附等2、有機物某些高分子有機物與樹脂活性基團的固定離子結(jié)合力很強，一旦結(jié)合就很難再生。例如高分子有機酸與強堿性季胺基團結(jié)合力就很強。3、高價金屬離子廢水中Fe3+、Al3+、Cr3+等高價金屬離子可樹脂中毒。1/31/202410.4、pH值5、水溫6、氧化劑會使樹脂氧化分解三、離子交換的工藝和設(shè)備預(yù)處理、砂濾、多介質(zhì)過濾、離子交換器和再生附屬設(shè)備。交換、反洗、再生、清洗。萃取法、膜析法自學(xué)。1/31/202411.離子交換器內(nèi)部結(jié)構(gòu)1/31/202412.思考題1、壓縮雙電層、吸附架橋作用、網(wǎng)捕作用。2、常用的混凝劑有哪些？各有何特點？3、試述過濾中和法處理酸性廢水時，選擇濾料的原則。并討論升流式膨脹中和濾池及變截面升流式濾池的特點。4、什么是污水的化學(xué)處理？5、什么是中和過濾法，過濾中和法的優(yōu)缺點是什么？6、混凝劑與助凝劑有何區(qū)別？在使用中應(yīng)注意什么問題？7、什么叫濕式氧化法？請列出你所知道的高級氧化技術(shù)，并簡述各種方