第16章污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理

六章污水的化學(xué)與物理化學(xué)處理

2021/6/2711.概念利用化學(xué)反應(yīng)作用來(lái)去除水中雜質(zhì)。

利用物理化學(xué)原理和化工單元操作去除水中雜質(zhì)。針對(duì)無(wú)機(jī)物或者難以生物降解的有機(jī)物、高濃度雜質(zhì)的回收利用、污水的深度處理2.化學(xué)處理方法混凝法、中和法、化學(xué)沉淀法、氧化還原法3.物理化學(xué)處理方法吸附法、離子交換法、萃取法、膜析法蒸發(fā)、蒸餾、結(jié)晶2021/6/272混凝沉淀池2021/6/273一.概述

1.混凝

向污水中預(yù)先投加化學(xué)藥劑來(lái)破壞膠體的穩(wěn)定性，使污水中的膠體和細(xì)小的懸浮物聚集成具有可分離性的絮凝體，再加以分離除去的過(guò)程。

2.處理對(duì)象

粒度在1nm~100μm部分懸浮液和膠體溶液

第一節(jié)化學(xué)混凝法2021/6/274圖3.1膠體結(jié)構(gòu)及電位示意圖3.膠體穩(wěn)定性的原因

（1）膠體顆粒間的靜電斥力；（2）微顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)（不足以將兩個(gè)膠粒推近到使范德華引力發(fā)生作用）；（3）顆粒表面的水化作用（帶電的膠粒將極性水分子吸引到周?chē)纬伤?，阻止膠粒之間的接觸）。

2021/6/275Al(OH)3溶膠2021/6/2764．混凝原理

1)壓縮雙電層作用（降低或消除ζ電位，膠粒布朗運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能足以克服斥力）

2)吸附架橋作用（高分子物質(zhì)吸附多個(gè)膠粒，并相互粘結(jié)）

3)網(wǎng)捕作用（沉淀物自身沉淀過(guò)程中，卷集、網(wǎng)捕水中的膠粒等并使之粘結(jié)）

不同情況下高聚物對(duì)膠體的吸附架橋作用

2021/6/2775.凝聚和絮凝

1)凝聚向水中加入混凝劑攪拌混合，使膠體顆粒的脫穩(wěn)，通過(guò)互相接觸、吸附、卷帶和橋連等機(jī)理凝聚在一起，形成小凝粒的過(guò)程。

2)絮凝小凝?；ハ嘟佑|，聚合形成大的凝絮體的過(guò)程。2021/6/278混凝過(guò)程2021/6/2791.混凝劑概念

混凝過(guò)程中，為使懸浮粒子或膠體變成易于去除的大絮凝體而投加的主要化學(xué)藥劑。種類(lèi)

1）無(wú)機(jī)鹽類(lèi)混凝劑及混凝特性

2）有機(jī)合成高分子混凝劑

二.混凝劑、助凝劑2021/6/2710

常用無(wú)機(jī)鹽混凝劑及其主要性能2021/6/2711混凝劑分類(lèi)聚合硫酸鐵（PFS）[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m天然高分子物質(zhì)：淀粉、樹(shù)膠、動(dòng)物膠等鋁鹽鐵鹽無(wú)機(jī)類(lèi)有機(jī)類(lèi)硫酸鋁Al2(SO4)3·18H2O明礬Al2(SO4)3K2SO4·24H2O聚合氯化鋁（PAC）[Al2(OH)nCl6-n]m硫酸亞鐵FeSO4·7H2O三氯化鐵FeCl3·6H2O陰離子型聚丙烯酸鈉陽(yáng)離子型乙烯吡啶共聚物非離子型聚丙烯酰胺（PAM）人工合成polyacrylamidePolymericferricsulfatePolyaluminiumChloride2021/6/2712明礬聚合硫酸鐵聚丙烯酰胺淀粉2021/6/27132.助凝劑

常用的助凝劑作用：投加酸或堿類(lèi)以調(diào)整pH值；投加活化硅酸、骨膠、海藻酸鈉、PAM等，以增強(qiáng)絮凝體的密實(shí)性和沉降性能；投加氯、臭氧等氧化劑，以提高混凝效果。海藻酸鈉骨膠2021/6/2714三、影響混凝效果的主要因素

水溫

無(wú)機(jī)鹽混凝劑的水解是吸熱反應(yīng)

溫度低，粘度大，不利于膠粒的絮凝長(zhǎng)大

水的pH值（堿度）不同混凝劑適合的pH范圍不同水中雜質(zhì)的成分、性質(zhì)和濃度

需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定合適的混凝劑和投加量水力條件（混合和反應(yīng)）混合要求快速和劇烈攪拌反應(yīng)階段的攪拌強(qiáng)度和水流速度要隨絮凝體的結(jié)大而降低

P295-2962021/6/2715四．水與混凝劑的混合與絮凝反應(yīng)（一）混凝劑溶液的配制（濕投法）

1.溶液池容積W12.溶解池容積W2（二）混凝劑溶液的投加

1．計(jì)量設(shè)備（流量計(jì)）2．投加方式及設(shè)備

1)泵前投加2)高位溶液池重力投加

3)水射器投加4)采用計(jì)量泵投加P2972021/6/27162021/6/2717高位溶液池重力投加2021/6/2718圖3－11水射器壓力投加2021/6/2719計(jì)量泵壓力投加2021/6/2720

(三)混合設(shè)備

1.混合設(shè)備的作用混合設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足下列要求：①保證藥劑迅速均勻擴(kuò)散到整個(gè)水中；②混合時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)；③能使水體產(chǎn)生強(qiáng)烈紊動(dòng)。

2.混合設(shè)備

1）水泵混合（快速劇烈，不需另建設(shè)備，但要注意腐蝕和管線(xiàn)長(zhǎng)度）

2）隔板混合3）機(jī)械混合P2992021/6/2721（四）反應(yīng)設(shè)備(1)隔板反應(yīng)池(2)機(jī)械攪拌反應(yīng)池(3)折板絮凝池(4)柵條(網(wǎng)格)絮凝池(5)穿孔旋流絮凝池(6)其他形式的絮凝池

P3002021/6/2722

主要設(shè)計(jì)參數(shù)

(1)廊道中的流速起端取0.5-0.6m/s,末端取0.15-0.2m/s。隔板間距從進(jìn)口到出口逐漸放寬；

(2)池?cái)?shù)不少于2個(gè)，反應(yīng)時(shí)間為20-30min；

(3)隔板間距應(yīng)大于0.5m，池底坡度為0.02-0.03;(4)轉(zhuǎn)彎處過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為廊道過(guò)水?dāng)嗝婷娣e的1.2-1.3倍;(5)水頭損失計(jì)算可分成數(shù)段進(jìn)行計(jì)算?？偹^損失為各段損失（包括沿程和局部損失）之和。隔板反應(yīng)池2021/6/2723

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：①每臺(tái)攪拌設(shè)備上的漿板總面積為水流截面積的10%-20%，不超過(guò)25%.漿板長(zhǎng)度不大于葉輪直徑的75%，寬度為19-30cm；②葉輪半徑中心點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)線(xiàn)速度，第一格用0.5-0.6m/s，以后逐漸減少，最后一格采用0.1-0.2m/s，不得大于0.3m/s；③反應(yīng)時(shí)間為15-20min。

機(jī)械攪拌反應(yīng)池2021/6/2724折板絮凝池網(wǎng)格絮凝池2021/6/2725第二節(jié)中和法一.概念

1.中和法利用堿性藥劑或酸性藥劑將廢水從酸性或堿性調(diào)整到中性附近的一類(lèi)處理方法。

2.處理對(duì)象：廢酸液和廢堿液廢酸液：酸含量大于5-10%的高濃度含酸廢水；廢堿液:堿含量大于3-5%的高濃度含堿廢水。

2021/6/2726

1.投藥中和法（濕投加）

2.過(guò)濾中和法

（采用中和劑為濾料）

1）普通中和濾池2）升流式膨脹床濾池（圖16-3）3）噴淋塔（圖16-4）

3.以廢治廢

酸性廢水與堿性廢水相互中和

，節(jié)約中和劑中和法分類(lèi)P2882021/6/2727第三節(jié)化學(xué)沉淀處理一.概念

1.化學(xué)沉淀法

向水中投加某種化學(xué)藥劑，使其與水中的溶解物質(zhì)反應(yīng)生成難溶物沉淀下來(lái)的方法。

2.分級(jí)沉淀

當(dāng)溶液中有數(shù)種離子都能與同一種離子生成沉淀時(shí)，它們生成沉淀的順序。2021/6/2728二、處理對(duì)象廢水中的重金屬離子、貴金屬和放射性元素等，如：Hg、Cr、Cd、Pb、Cu、Ag、Zn、Ni、Fe。。。給水處理中去除Ca、Mg硬度大量陰離子的去除，如S2-、SO42-、PO43-、F-。。。2021/6/2729

1.氫氧化物沉淀法

2.硫化物沉淀法

3.碳酸鹽沉淀法4.鐵氧體法

P302

表16-1三、沉淀類(lèi)型2021/6/2730

鐵氧體法

2021/6/2731四、沉淀原理和影響因素2021/6/27322021/6/2733五、操作注意事項(xiàng)2021/6/2734六、化學(xué)沉淀法的優(yōu)缺點(diǎn)技術(shù)方法成熟、操作簡(jiǎn)單可選擇性回收金屬，產(chǎn)生一定收益處理后可能存在大量二次污染。2021/6/2735沉淀劑用量的計(jì)算P3032021/6/2736

第四節(jié)氧化和還原法目錄1直接氧化法2高級(jí)氧化技術(shù)3還原法2021/6/2737概述利用氧化劑或還原劑，改變水中某些有毒有害化合物中的元素的化合價(jià)以及改變化合物的分子結(jié)構(gòu)，使得毒性高的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)毒或微毒的化合物，使得難于生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可以生物降解的有機(jī)物。類(lèi)型氧化法：向污水中投加氧化劑的方法。還原法：向污水中投加氧化劑的方法。引言2021/6/27381直接氧化法氧化劑空氣、氯、臭氧等處理對(duì)象工業(yè)廢水，地下水，深度處理2021/6/2739（1）空氣氧化把空氣鼓入污(廢)水中，利用空氣中氧氣氧化廢水中的污染物特點(diǎn)：電對(duì)O2/O2-的半反應(yīng)式中有H+或OH-離子參加，因而氧化還原電位與pH有關(guān)，低pH時(shí)，氧化還原電位更高。在常溫常壓下和中性pH條件，分子氧為弱氧化劑，用來(lái)處理易氧化物質(zhì)。提高溫度和氧分壓，可以增大電極電位；添加催化劑，可以降低反應(yīng)活化能2021/6/2740例1：地下水除鐵、錳

在缺氧的地下水中常出現(xiàn)二價(jià)鐵和錳。通過(guò)曝氣，可以將它們分別氧化為Fe(OH)3和MnO2沉淀物。除鐵氧化速度與氫氧根濃度平方成正比。在pH≤6.5條件下，氧化速度相當(dāng)緩慢。反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程：考慮堿度影響2021/6/2741除錳比除鐵難，相似條件下，反應(yīng)時(shí)間漫長(zhǎng)，需要尋找更強(qiáng)的催化劑或更強(qiáng)的氧化劑。MnO2對(duì)Mn2+的氧化具有催化作用。曝氣過(guò)濾除錳需要強(qiáng)烈曝氣，盡量散去CO2，提高pH，再流入天然錳砂或石英砂過(guò)濾器。MnO2對(duì)Fe2＋也具有催化作用，使其氧化速度加快鐵細(xì)菌以水中CO2為碳源，無(wú)機(jī)氮為氮源，氧化Fe2＋為Fe3＋獲得能量；對(duì)錳的氧化起生物催化作用。氧化吸附氧化2021/6/2742除鐵、除錳工藝流程圖2021/6/2743例2：工業(yè)廢水脫硫存在形式：Na2S,NaHS,(NH4)2S,NH4HS在堿性溶液中，各電對(duì)具有較強(qiáng)的還原能力，可以利用分子氧氧化硫化物方法：向廢水中注入空氣和蒸汽，硫化物發(fā)生如下反應(yīng)：裝置：空氣氧化脫硫塔試驗(yàn)表明：操作溫度90℃，廢水含硫2900mg/L，脫硫效率達(dá)到98.3%,費(fèi)用0.9元/m3；操作溫度64℃，其它條件同，脫硫效率達(dá)到94.3%,費(fèi)用0.6元/m3；酸性溶液堿性溶液2021/6/2744含硫廢水123456出水壓縮空氣蒸汽廢氣1-隔油池，2-泵，3-換熱器，4-射流器，5-空氣氧化塔，6-分離器空氣氧化法處理含硫廢水流程2021/6/2745（2）氯氧化氯的存在形式液氯、氯胺、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯有效氯（表征各藥劑的氧化能力）化合價(jià)大于-1的那部分氯具有氧化能力，稱(chēng)為有效氯。例3：氯消毒2021/6/2746456789101110090807060504030201000102030405060708090100pHNHCl2,HOCl(%)NH2Cl,OCl-(%)HOCl0℃HOCl20℃氯胺25℃HOCl、OCl-所占的百分?jǐn)?shù)與pH值和水溫的關(guān)系氯氣與水發(fā)生歧化反應(yīng)，次氯酸在水中離解：電離常數(shù)K=[H+][OCl-]/[HOCl]HOCl與OCl-在溶液中的比例隨pH值變化，關(guān)系如右圖在酸性溶液中：HOCl＋H++2eCl-+H2OE0=1.49v在堿性溶液中：OCl-

＋H2O+2eCl-+2OH-E0=0.9v在中性溶液中：E0=1.2vHOCl比OCl-的氧化能力強(qiáng)得多，OCl-帶電，影響接觸，氯氧化法在酸性溶液中較為有利氯氧化（消毒）原理2021/6/2747NH2Cl與NHCl2的分布由如下平衡決定：NHCl2的殺菌能力比NH2Cl強(qiáng)，氯胺消毒還是依靠HOCl，當(dāng)水中HOCl消耗后，上式反應(yīng)向左進(jìn)行，釋放出HOCl，因而氯胺消毒比HOCl慢氯胺也是常用的消毒劑，主要包括一氯胺、二氯胺和三氯胺（NH2Cl，NHCl2和NCl3）2021/6/2748加氯量mg/L余氯量mg/L游離性余氯化合性余氯BA0Ha1a2a3a4b1b2b3b41區(qū)2區(qū)3區(qū)4區(qū)需氯量試驗(yàn)結(jié)果圖中虛線(xiàn)（該線(xiàn)，與坐標(biāo)軸成45°角）表示水中無(wú)雜質(zhì)時(shí)加氯量與余氯量的關(guān)系。實(shí)線(xiàn)表示氯與雜質(zhì)化合后的情況，b值即需氯量—被氯氧化的雜質(zhì)，a代表余氯量，a加b即加氯量。1區(qū)：氧化還原性物質(zhì)，余氯為零；2區(qū)：氯與氨化合，產(chǎn)生氯胺，有余氯，是化合氯；3區(qū)：加氯量增加，氯胺被氧化成不起消毒作用的氯，余氯減少，到折點(diǎn)B；4區(qū)：完全是游離性余氯?！埸c(diǎn)加氯2021/6/2749加氯設(shè)備采用加氯機(jī)：注意安全，防止腐蝕氯氧化系統(tǒng)2021/6/2750例4：電鍍廢水脫CN-第一階段：要求pH值10～11，需要5分鐘，控制10-15分鐘第二階段：要求pH值8～8.5，需要1小時(shí)理論值：CN-:Cl2:NaOH=1:6.8:6.2實(shí)際控制投加CN-:Cl2=1:8P3042021/6/2751（3）臭氧氧化臭氧是氧的同素異構(gòu)體，常溫常壓下是一種具有魚(yú)腥味的淡藍(lán)色氣體。性質(zhì)不穩(wěn)定性—在常溫下自行分解為氧氣放熱溫度越高，分解越快；濃度越高，分解越快；在水溶液中分解比氣相中快；pH高分解快。溶解性在水中溶解度比純氧高10倍，比空氣高25倍毒性衛(wèi)生部規(guī)定其最高濃度為0.3mg/m3氧化性強(qiáng)氧化劑：E0=2.07V,氧化能力僅次于氟在水處理中的應(yīng)用消毒；污染水源水的凈化；工業(yè)廢水的臭氧凈化降低COD、殺菌、增加溶解氧、脫色除臭、降低濁度2021/6/2752臭氧與有機(jī)物反應(yīng)：1.直接反應(yīng)（1）偶極加成（2）親電取代2.間接反應(yīng)·OH臭氧氧化有機(jī)物原理2021/6/2753例5：無(wú)機(jī)物的去除將鐵錳氧化為高價(jià)化合物：氧化硫化物、氰化物：氰化物在酸性條件下水中的實(shí)際反應(yīng)過(guò)程可用下列反應(yīng)式表示：總反應(yīng)式為：2021/6/2754烯烴類(lèi)雙鍵化合物芳香族化合物有機(jī)胺臭氧可氧化硫氰化物離子和復(fù)雜的氰化物：例6：有機(jī)物的去除2021/6/2755P304例7：工業(yè)廢水的深度處理例8：臭氧消毒2021/6/2756臭氧處理閉路系統(tǒng)臭氧發(fā)生系統(tǒng)及接觸反應(yīng)器臭氧不穩(wěn)定，現(xiàn)場(chǎng)隨制隨用；發(fā)生器：板式和管式兩種接觸反應(yīng)器：鼓泡塔、螺旋混合器、渦輪注入器、射流器2021/6/27572021/6/2758COD去除率：85.6%;丙烯腈：99.9%;SCN-100%2021/6/2759（4）其他氧化劑氧化高錳酸鹽氧化能與水中Fe2+、Mn2+、S2-、CN-、酚及其它至臭味有機(jī)物很好地反應(yīng)，能殺死很多藻類(lèi)和微生物，與臭氧處理一樣，出水無(wú)異味。過(guò)氧化氫氧化2021/6/27602高級(jí)氧化技術(shù)定義（1987年Glaze提出）任何以產(chǎn)生羥基自由基（

OH）

為目的的過(guò)程均是高級(jí)氧化工藝特點(diǎn)反應(yīng)速率快：由于羥基自由基具有極強(qiáng)的氧化性，這使得它可以與絕大多數(shù)有機(jī)物和無(wú)機(jī)物在水中迅速反應(yīng)。

氧化效率高：絕大多數(shù)有機(jī)物可以被徹底氧化。2021/6/2761常見(jiàn)的高級(jí)氧化過(guò)程：Fenton反應(yīng)H2O2/UV過(guò)程濕式氧化（WO）和催化濕式氧化（CWO）UV/TiO2催化氧化臭氧高級(jí)氧化過(guò)程超聲波高級(jí)氧化電化學(xué)氧化高能電子輻射過(guò)硫酸鹽氧化WetOxidationCatalyticWetOxidation2021/6/2762Fenton試劑氧化有機(jī)物反應(yīng)歷程Fenton試劑亞鐵鹽（Fe2+）和過(guò)氧化氫（H2O2）一般控制pH為3例1：處理垃圾滲濾液P3062021/6/2763H2O2/UV過(guò)程比單獨(dú)H2O2效果好不會(huì)造成二次污染例2：去除氯代酚類(lèi)化合物P3062021/6/2764濕式氧化（WO）和催化濕式氧化（CWO）在較高的溫度和壓力下，用空氣中的氧來(lái)氧化廢水中溶解和懸浮的有機(jī)物和還原性無(wú)機(jī)物的方法—在液相中進(jìn)行發(fā)展方向開(kāi)發(fā)高效催化劑，使反應(yīng)能在較溫和的條件下，在更短的時(shí)間內(nèi)完成；進(jìn)行超臨界濕式氧化；回收系統(tǒng)的能量和物料。影響處理效果的因素：廢水性質(zhì)操作條件（溫度、氧分壓、時(shí)間、催化劑等）溫度越高，時(shí)間越長(zhǎng)，去除率越高，不低于180℃達(dá)到相同的去除率，溫度越高，時(shí)間越短，對(duì)應(yīng)反應(yīng)器容積越小用作高濃度、難生降工業(yè)廢水和污泥處理兩個(gè)速度段，前段快，考慮作為生物氧化預(yù)處理手段2021/6/2765濕式氧化法基本流程2021/6/2766濕式氧化處理濃廢液流程2021/6/2767臭氧與有機(jī)物反應(yīng)：1.直接反應(yīng)（1）偶極加成（2）親電取代2.間接反應(yīng)·OH臭氧（催化）高級(jí)氧化2021/6/2768O3與

OH氧化難降解有機(jī)污染物的對(duì)比2021/6/2769其他高級(jí)氧化技術(shù)電化學(xué)氧化超聲波高級(jí)氧化高能電子輻射過(guò)硫酸鹽氧化高級(jí)氧化技術(shù)對(duì)污水中難生降物質(zhì)及不能生降的有毒有害物質(zhì)具有顯著的功效，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，由于成本的限制，目前只能用于特種廢水的處理或作為生物處理的預(yù)處理2021/6/27703還原法常用的還原劑①某些電極電位較低的金屬，鐵屑、鋅粉②帶負(fù)電的離子，例如：SO32-→SO42-③帶正電的離子，例如：Fe2+→Fe3+2021/6/2771例1：還原除鉻——把Cr6+還原成毒性較低的Cr3+亞硫酸—石灰法除鉻二步：廢水中的Cr2O72-在酸性條件下（pH<4）與還原劑反應(yīng)生成Cr2(SO4)3，再加石灰生成Cr(OH)3沉淀。在pH=3-4時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行完全，藥劑用量省，Cr6+:S=1:1.3-1.5;在pH=6時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行不完全，藥劑較貴，Cr6+:S=1:2-3;當(dāng)pH>7時(shí)，反應(yīng)不能進(jìn)行。2021/6/2772例1：還原除鉻——把Cr6+還原成毒性較低的Cr3+鐵屑過(guò)濾除鉻酸性條件下Fe→Fe2+，Cr6+→Cr3+，反應(yīng)進(jìn)行中消耗氫離子使得pH升高，Cr(OH)3，F(xiàn)e(OH)3同時(shí)去除犧牲陽(yáng)極（鐵）除鉻亞硫酸鐵—石灰法除鉻P3072021/6/2773例2：還原法除汞氯堿、炸藥、制藥、儀表工業(yè)廢水中含有劇毒的Hg+，處理方法是將其還原為Hg，加以回收。采用比汞活潑的金屬（鐵屑、鋅粉、鋁粉、鋼屑等），獲得金屬汞回收利用采用鐵屑過(guò)濾時(shí)：pH值＝6～9較好，耗鐵量最??；采用鋅粉時(shí)：pH值＝9～11較好；采用銅屑時(shí)：pH值＝1～10均可，一般用于廢水含酸濃度較大的場(chǎng)合。2021/6/2774例3：金屬鐵還原處理硝基苯類(lèi)廢水例4：Cu/Fe催化還原處理難生降工業(yè)廢水P307-3082021/6/2775

第五節(jié)吸附法目錄1基本概念2吸附劑3吸附工藝與設(shè)備4吸附法在水處理中的應(yīng)用2021/6/2776硅膠2021/6/2777一.概念

1.吸附法

利用多孔性固體物質(zhì)具有選擇性吸附廢水（廢氣）中的一種或多種有害組分的特點(diǎn)，把廢水（廢氣）中某一組分或某些組分吸留在固體表面上，實(shí)現(xiàn)凈化廢水（廢氣）的一種方法。

2.吸附類(lèi)型物理吸附：吸附劑與吸附質(zhì)間由范德華力引起的；化學(xué)吸附：吸附劑與吸附質(zhì)間由化學(xué)鍵力導(dǎo)致的。

2021/6/2778①吸附質(zhì)與吸附劑間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；②吸附過(guò)程極快，參與吸附的各相間常常瞬間即達(dá)平衡；③放出的“吸附熱”少；④吸附劑與吸附質(zhì)間的吸附力不強(qiáng)。

a.物理吸附的特征：①吸附有很強(qiáng)的選擇性； ②吸附速率較漫，達(dá)到吸附平衡需要的時(shí)間長(zhǎng)；③升高溫度可以提高吸附速率； ④放出的“吸附熱”多。b.化學(xué)吸附的特征：吸附過(guò)程2021/6/27793.吸附等溫線(xiàn)吸附等溫線(xiàn)有多種類(lèi)型，

常見(jiàn)的兩種類(lèi)型如下圖所示。Ⅰ型的吸附等溫線(xiàn)可用Langmuir公式處理;Ⅱ型等溫線(xiàn)可用Branauer、

Emmett及Teller（簡(jiǎn)稱(chēng)BET）公式處理。單位吸附劑的吸附量吸附質(zhì)在液體中的濃度2021/6/2780

最常用的吸附等溫式是Freundlich經(jīng)驗(yàn)公式，該表達(dá)式為：

式中Kf和n為常數(shù)。求吸附公式中的常數(shù)時(shí)，可將上式變?yōu)椋?/p>

在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪圖，見(jiàn)下圖，在圖中就可求出常數(shù)Kf和n。求Freundlich公式的常數(shù)

2021/6/27814.吸附速率

吸附速率決定與吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附過(guò)程，即外擴(kuò)散（膜擴(kuò)散）、孔隙擴(kuò)散和吸附反應(yīng)；通常吸附反應(yīng)速率非?？?，因而吸附速率主要由外擴(kuò)散和孔隙擴(kuò)散速率控制。

①與界膜厚度成反比；②與單位體積床層中吸附劑顆粒的外表面積a成正比；③與流體主體中吸附質(zhì)的濃度c成正比；④與吸附劑顆粒外表面上流體中吸附質(zhì)濃度ci成正比。a.界膜內(nèi)吸附質(zhì)擴(kuò)散速率N：即：b.孔隙擴(kuò)散速率N：

與吸附劑外表面的吸附量qi和顆粒的平均吸附量q的差成正比，即：式中：Ks——吸附劑外表面至內(nèi)表面的傳質(zhì)系數(shù)。2021/6/27825.影響吸附的因素

1．溶質(zhì)（吸附質(zhì)）的性質(zhì)

(1)溶質(zhì)與溶劑之間的作用力；

(2)溶質(zhì)分子的大?。?/p>

(3)電離和極性；

2．吸附劑的性質(zhì)

表面積、種類(lèi)，制造方法等；

3．溶液的性質(zhì)

(1)pH；

(2)溫度；

(3)共存物質(zhì)；P313~3142021/6/2783二.吸附劑

1．吸附劑的選擇

①具有大的比表面積；②具有良好的選擇性吸附作用；③吸附容量大；④具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和均勻的顆粒尺寸⑤有足夠的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性⑥有良好的再生性能

⑦吸附劑的來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉

2021/6/27842．常用的工業(yè)吸附劑：

①活性白土、漂白土、硅藻土等天然礦物質(zhì)； ②活性炭； ③硅膠； ④活性氧化鋁； ⑤沸石分子篩； ⑥吸附樹(shù)脂； ⑦腐殖酸類(lèi)吸附劑。

P3142021/6/2785活性炭塊狀球狀柱狀2021/6/2786活性炭的微晶片結(jié)構(gòu)示意

2021/6/2787硅藻土沸石分子篩腐殖酸類(lèi)吸附劑吸附樹(shù)脂2021/6/2788三.吸附工藝與設(shè)備1.吸附操作的三個(gè)步驟：（1）流體與固體吸附劑進(jìn)行充分接觸，使流體中的吸附質(zhì)被吸附在吸附劑上；（2）將已吸附吸附質(zhì)的吸附劑與流體分離；（3）進(jìn)行吸附劑的再生或更換新的吸附劑。2021/6/2789

2.吸附裝置的主要結(jié)構(gòu)形式：（1）混合接觸式吸附裝置

a.并流多級(jí)吸附；

b.逆流多級(jí)吸附；（2）固定床吸附裝置

（固定吸附劑）

a.立式；

b.環(huán)式；

c.臥式。

P316P316固定床吸附操作示意圖a.單床式；b.多床串聯(lián)式；c.多床并聯(lián)式2021/6/2790降流式固定床型吸附塔2021/6/2791（3）移動(dòng)床吸附裝置（移動(dòng)吸附劑）在移動(dòng)床內(nèi)被處理流體由塔下部進(jìn)入，和吸附劑呈逆流接觸，再?gòu)乃纳喜颗懦?。飽和的吸附劑從塔的下部取出進(jìn)行再生，新鮮的吸附劑從塔上部放入。（4）流化床吸附裝置流化床是吸附劑處于流化狀態(tài)操作的吸附裝置。移動(dòng)床吸附操作裝置圖再生劑2021/6/2792四.吸附法在水處理中的應(yīng)用圖16-8吸附法除汞流程示意圖Ca(OH)2.Na2S.FeSO4壓縮空氣含汞廢水反應(yīng)池沉淀池吸附池1吸附池2排放HgSHgO壓縮空氣1.含汞廢水的處理

2.煉油廠、印染廠廢水的深度處理3.芳香磺酸類(lèi)有機(jī)廢水的治理和資源回收

4.芳香胺類(lèi)有機(jī)廢水的治理和資源回收

P3182021/6/2793

第六節(jié)離子交換法目錄1離子交換劑2離子交換樹(shù)脂的選用3離子交換的工藝和設(shè)備4離子交換法在水處理中的應(yīng)用2021/6/2794

廢水與離子交換劑接觸時(shí)，離子態(tài)污染物與交換劑上同號(hào)離子相互交換，使廢水中有害離子被分離的方法。一．離子交換劑：水處理中用的離子交換劑主要有磺化煤和離子交換樹(shù)脂。

1.磺化煤磺化煤利用天然煤經(jīng)濃硫酸磺化處理后制成，但交換容量低，機(jī)械強(qiáng)度差，化學(xué)穩(wěn)定性較差，已逐漸為離子交換樹(shù)脂所取代。

2.離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂是人工合成的高分子聚合物，由樹(shù)脂本體（骨架）和活性基團(tuán)（包括固定離子和活動(dòng)離子）兩部分組成。2021/6/2795離子交換樹(shù)脂2021/6/2796離子交換樹(shù)脂a.按樹(shù)脂的類(lèi)型和孔結(jié)構(gòu)的不同可分為：b.按樹(shù)脂活性基團(tuán)的不同可分為：

凝膠型樹(shù)脂、大孔型樹(shù)脂、多孔凝膠型樹(shù)脂、巨孔型（MR型）樹(shù)脂和高巨孔型（超MR型）樹(shù)脂。

含有酸性基團(tuán)的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂、含有堿性基團(tuán)的陰離子交換樹(shù)脂、含有胺羧基團(tuán)等的螯合樹(shù)脂、含有氧化還原基團(tuán)的氧化還原樹(shù)脂及兩性樹(shù)脂等。其中，陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂按活性基團(tuán)電離的強(qiáng)弱程度，又分為強(qiáng)酸性、弱酸性、強(qiáng)堿性和弱堿性。陽(yáng)離子交換樹(shù)脂：強(qiáng)酸性和弱酸性；

陰離子交換樹(shù)脂：強(qiáng)堿性和弱堿性；

2021/6/27972021/6/2798二．離子交換樹(shù)脂的選用：

1.離子交換樹(shù)脂的有效pH值范圍表16-4各類(lèi)型交換樹(shù)脂的有效pH范圍樹(shù)脂類(lèi)型有效pH值范圍強(qiáng)酸性離子交換樹(shù)脂1~145~141~121~7弱酸性離子交換樹(shù)脂強(qiáng)堿性離子交換樹(shù)脂弱堿性離子交換樹(shù)脂2021/6/2799

2.交換容量指樹(shù)脂交換能力的大小，即可交換的離子數(shù)量。干樹(shù)脂的交換容量的單位為mol/g，濕樹(shù)脂的交換容量的單位為mol/mL。Eop＝（60～80）％Et。全交換容量Et：

指單位質(zhì)量樹(shù)脂所具有可交換離子的總數(shù)量。工作交換容量Eop：

指在給定條件下，單位質(zhì)量樹(shù)脂實(shí)際可利用的可交換離子的數(shù)量。2021/6/271003.交聯(lián)度工業(yè)上常用的凝膠型樹(shù)脂含有2％～12％的二乙烯苯作為苯乙烯的交聯(lián)劑。

交聯(lián)度越大，樹(shù)脂的孔隙率越小，密度越大，交換能力越小。水處理中用的離子交換樹(shù)脂的交聯(lián)度一般為7％～10％。2021/6/271014.交換勢(shì)

對(duì)同一種交換樹(shù)脂RH講，平衡選擇系數(shù)K愈大，通常說(shuō)這種離子的交換勢(shì)很大；反之亦然。

1）強(qiáng)酸性陽(yáng)樹(shù)脂的選擇性順序：

2）弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂的選擇性順序：

3）強(qiáng)堿性陰樹(shù)指的選擇性順序：

2021/6/271024）弱堿性陰樹(shù)脂的選擇性順序：

5）螯合樹(shù)脂的選擇性順序與樹(shù)脂種類(lèi)有關(guān)亞氨基醋酸型螯合樹(shù)脂的選擇性順序：

2021/6/27103三．離子交換的工藝和設(shè)備：

離子交換裝置按照進(jìn)行方式的不同，可分為固定床和連續(xù)床兩大類(lèi)：離子交換裝置連續(xù)床固定床混合床雙層床單層床移動(dòng)床流動(dòng)床

離子交換的運(yùn)行操作包括四個(gè)步驟：交換、反洗、再生、清洗。P323-325P3242021/6/27104四．離子交換法在水處理中的應(yīng)用：

1.電鍍含鉻廢水的處理

a.一般流程(圖)b.樹(shù)脂的選擇

c.原水的預(yù)處理與設(shè)備材料

2.離子交換法處理含汞廢水圖16-9含鉻廢水離子交換處理流程P326-3272021/6/271053.水的軟化、DI水的制備2021/6/27106

第七節(jié)萃取法目錄1萃取劑的選擇2萃取工藝過(guò)程3萃取設(shè)備4萃取法在水處理中的應(yīng)用2021/6/27107

用一種與水不互溶，而對(duì)廢水中某種污染物溶解度大的有機(jī)溶劑，從廢水中分離去除該污染物的方法。

萃取過(guò)程是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程，包括：

1）原料液和溶劑進(jìn)行接觸；

2）使萃取相和萃余相分層；

3）進(jìn)行溶劑回收等步驟。原理：分配定律P3272021/6/27108

a.萃取劑應(yīng)有良好的選擇性

b.萃取劑與原料液有大的密度差

c.萃取劑要有較大的表面張力，減少乳化現(xiàn)象

d.萃取過(guò)程的能耗低

e.無(wú)毒、不易燃易爆、穩(wěn)定性要好f.價(jià)格低廉、來(lái)源要廣、一.苯取劑的選擇2021/6/27109二.萃取工藝過(guò)程萃取工序：混合—分離—回收

萃取流程：?jiǎn)渭?jí)萃取多級(jí)萃取

P3312021/6/27110三.萃取設(shè)備圖轉(zhuǎn)盤(pán)塔圖脈沖篩板塔P334填料萃取塔2021/6/27111四.萃取法在廢水處理中的應(yīng)用1.萃取法處理含酚廢水

2.萃取法處理含重金屬?gòu)U水圖萃取塔脫酚工藝流程P3352021/6/27112

第八節(jié)膜析法目錄1類(lèi)型及特征2（擴(kuò)散）滲析法3電滲析法4反滲透法5超濾法2021/6/27113一.類(lèi)型及特征

(擴(kuò)散)滲析、電滲析、超濾、反滲透是通過(guò)一種特殊的半透膜分離水中離子和分子的技術(shù)2021/6/27114二．?dāng)U散滲析法

1.基本原理：

選擇性地使高濃度溶液中的溶質(zhì)透過(guò)薄膜向低濃度溶液中遷移的過(guò)程