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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,溶解态污染物处理物理化学法,第 一 节 吸 附 法,第 二 节 离子交换法,第 三 节,膜,析 法,第 四 节,其他分离方法,溶解态污染物处理物理化学法第 一 节 吸 附,1,第 一 节 吸 附 法,吸附法利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除水中多种污染物的过程。,吸附内容,1、吸附原理,2、影响因素,3、吸附剂,4、吸附工艺与设备,第 一 节 吸 附 法吸附法利用固体吸附剂的,2,一、,吸附原理,吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质或吸附气体中某些物质的能力,比表面积较大的固体物质。,吸附,物理吸附,离子交换吸附,吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力,(,即范徳华力,),而产生的吸附,无选择性,吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成,化学键,引起吸附,有选择性,化学吸附,吸附质由于静电引力被吸附在吸附剂表面的带电点上，此吸附为离子交换吸附,一、吸附原理吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质或吸附,3,表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。,1.Freundlich,等温式,对上式取对数，可得：,q,e,=K,f,C,e,1/n,lgq,e,=lgK,f,+lgC,e,表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等,4,2.Langmuir,等温式,该公式是在被吸附物质仅为单分子层的假定下导出的，形式为：,将上式变换成以下形式，使用时较方便：,q,e,=,2.Langmuir等温式 该公式是在被吸附,5,二、影响吸附的因素,衡量指标,吸附能力,吸附速度,固体吸附剂用吸附量衡量,单位质量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量,吸附阶段,颗粒外部扩散阶段,孔隙扩散阶段,吸附反应阶段,吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面,吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散,吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面,二、影响吸附的因素衡量指标吸附能力吸附速度固体吸附剂用吸附量,6,吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。,外部扩散速度,与溶液浓度成正比,与吸附剂的比表面积的大小成正比,吸附剂颗粒直径越小，速度越快,增加溶液与颗粒间的相对运动速度，可提高速度,孔隙扩散速度,吸附剂颗粒越小，速度越快,吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。外部扩散速度与,7,吸附剂的物理化学性质和吸附质的物理化学性质对吸附有很大影响。,极性分子,(,或离子,),型的吸附剂容易吸附极性分子,(,或离子,),型的吸附质。,非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。,三、吸附剂,1.,活性炭,在水处理中较多采用颗粒活性炭。,再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复它的吸附能力。,吸附剂的物理化学性质和吸附质的物理化学性质对,8,再生方法,加热再生法,在高温条件下，提高了吸附质分子的能量，使其易于从活性炭的活性点脱离；而吸附的有机物则在高温下氧化和分解，成为气态逸出或断裂成低分子,化学再生法,通过化学反应，使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来,再生方法加热再生法在高温条件下，提高了吸附质分子的能量，使其,9,2.,腐殖酸类吸附剂,种类：天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们可以直接使用或经简单处理后使用；将富含腐殖酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐殖酸系树脂。,腐殖酸是一组芳香结构的，性质与酸性物质相似的复杂混合物。,腐殖酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离子，如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。,腐殖酸对阳离子的吸附作用，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用。,腐殖酸类物质在吸附重金属离子后,可以用,H,2,SO,4,、,HCl,、,NaCl,等进行解吸。,2.腐殖酸类吸附剂 种类：天然的富含腐殖酸的,10,四、吸附工艺和设备,操作方式,连续式,间歇式,将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌,30min,左右，然后静置沉淀，排除澄清液,固定床,移动床,流化床,吸附剂固定填放在吸附柱,(,或塔,),中,在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱中排出，并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中,吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态，悬浮于由下而上的水流中,p240穿透曲线,四、吸附工艺和设备操作方式连续式间歇式将废水和吸附剂放在吸,11,第二节 离子交换法,第二节 离子交换法,12,实质：不溶性离子化合物,(,离子交换剂,),上的可交换离子与溶液中的其他同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆化学吸附。,离子交换是可逆反应，其反应式可表达为：,交换树脂,交换离子,饱和树脂,在平衡状态下，树脂中及溶液中的反应物浓度符合下列关系式：,K,值的大小能定量地反映离子交换剂对某两个固定离子交换选择性的大小。,实质：不溶性离子化合物(离子交换剂)上的可交,13,一、离子交换剂,离子交换树脂是人工合成的高分子聚合物，由树脂本体,(,又称母体或骨架,),和活性基团两个部分组成。,种类,凝胶型树脂,大孔型树脂,多孔凝胶型树脂,巨孔型树脂,高巨孔型树脂,按活性基团可分为,含有酸性基团的阴离子交换树脂,含有碱性基团的阳离子交换树脂,含有胺羧基团等的螯合树脂,含有氧化还原基团的氧化还原树脂,两性树脂,种类和孔结构,一、离子交换剂 离子交换树脂是人工合成的高分子,14,二、离子交换树脂的选用,1.,离子交换树脂的有效,pH,范围,2.,交换容量,定量表示树脂交换能力的大小，单位为,mol/kg(,干树脂,),或,mol/L(,湿树脂,),二、离子交换树脂的选用1.离子交换树脂的有效pH范围2.,15,交换容量,全交换容量,工作交换容量,一定量的树脂所具有的活性基团或可交换离子的总数量,树脂在给定工作条件下实际的交换能力,3.,交联度,交联度较高的树脂，孔隙较低，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小，浸泡在水中时，水化度较低，形变较小，也就比较稳定，不易破碎。,4.,交换势,交换势大，交换离子越容易取代树脂上的可交换离子，也就表明交换离子与树脂之间的亲和力越大。,交换容量全交换容量工作交换容量一定量的树脂所具有的活性基团或,16,规 律,（1）离子的交换的交换势,除同它本身和离子交换树脂的化学性质有关外,温度和浓度的影响都很大。,（2）,在常温和低浓度水溶液中，阳离子的价态越高，它的交换势越大。,（3）,在常温和低浓度水溶液中，同价阳离子的交换势大致上是：原子序数越高，交换势越大。,（4）,氢离子和氢氧根离子交换势取决于它们与固定离子形成的酸或碱的强度，强度越大，交换势越小。,（5）金属在溶液中呈络阴离子存在时，一般来说交换势降低。,规 律 （1）离子的交换的交换势,除同它本,17,1.,过虑（交换）,+从废水中分离需要除去的离子的过程。,离子交换工艺过程：过虑（交换）、反洗、再生、清洗,+交换柱分为：饱和层、工作层、新料层,+工作过程中，工作层不断下移，达到底部，出水中出现需去除的离子，穿透点出现。,+继续通入废水，出水与进水中需除去的离子浓度相等，交换柱能力耗尽，达到饱和。,+实际操作中，达到穿透点，停止工作，要进行树脂再生。,1.过虑（交换）+从废水中分离需要除去的离,18,2.,反洗,目的：一是松动树脂层，使再生液能均匀渗入；二是清除积存在树脂层内的杂质、碎粒等。,反冲洗水：自来水或废的再生液,3.,再生,再生动力：反应系统离子浓度差,再生方式（固定床）：顺流再生和逆流再生,再生方法：一次再生强酸强碱,二次再生弱酸弱碱（洗脱再生+转型再生）,4.,清洗,目的：洗涤残留的再生液和再生时可能出现的反应物。,一般清洗时水流方向与过虑一致,2.反洗 目的：一是松动树脂层，使再生液能均,19,离子交换装置,固定床,单层床,双层床,混合床,连续床,移动床,流动床,三,、,离子交换的工艺和设备,离子交换装置固定床单层床连续床移动床三、离子交换的工艺和设备,20,第 三 节 膜 析 法,膜析法是利用具有选择透过性薄膜以分离水溶液中某些物质的方法总称。,第 三 节 膜 析 法 膜析法是利用,21,1、半透膜作用,半透膜的渗析作用,依靠薄膜中“孔道”的大小分离不同的分子或离子,依靠薄膜的离子结构分离性质不同的离子,2、膜析法分类,动力,分子扩散作用,电力,压力,渗析法,电渗析法,反渗法和超过滤法,1、半透膜作用半透膜的渗析作用依靠薄膜中“孔道”的大小分离不,22,2.1、扩散渗析法,2.1、扩散渗析法,23,2.2、电渗析法,海水淡化电渗析法示意图,2.2、电渗析法海水淡化电渗析法示意图,24,阳极反应式：,阴极反应式：,阳极反应式：阴极反应式：,25,反渗透法是以压力为驱动力的膜法分离技术。,渗透和反渗透,2.3、反渗透法,反渗透法是以压力为驱动力的膜法分离技术。渗透,26,第 四 节 溶解态污染物其他分离方法,1、萃取法,2、吹脱法,3、汽提法,4、结晶法,第 四 节 溶解态污染物其他分离方法1、萃取法,27,萃取：用适当的溶剂分离混合物的过程。,步骤,把萃取剂加入废水，并使它们充分接触，有害物质作为萃取物从废水中转移到萃取剂中,把萃取剂和废水分离开了，废水就得到了处理,把萃取物从,萃取剂,中分离出来，使有害物成为有用的副产品。,1、萃取法,萃取：用适当的溶剂分离混合物的过程。步骤把萃,28,萃取剂再生,（1）,物理再生：利用沸点差分离,（2）化学再生：化学药剂与萃取物形成不溶物分离,2、吹脱法,原理：气液相平衡传质速度理论，将废水中的挥发物质由液相变为气相。吹脱过程为传质过程。介质为空气。,处理对象：CO,2,、H,2,S等溶解性有毒有害气体。,后续处理：,符合标准的排放；中等浓度的燃烧；高浓度的回收。,萃取剂再生（1）物理再生：利用沸点差分离2、吹脱法,29,3、汽提法,原理：同吹脱法。介质为水蒸气。,4、结晶法,原理：通过蒸发浓缩或者降温，使溶质达到过饱和状态而结晶出来。,处理对象：分离回收有用溶质。,E,3、汽提法4、结晶法E,30,
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