第四章物理化学处理法

1、第四章第四章 物理化学处理法物理化学处理法本章学时：本章学时：6本章简介：本章简介：吸附与离子交换、膜分离、吹脱、萃取等。吸附与离子交换、膜分离、吹脱、萃取等。去除的对象去除的对象吸附：离子、分子；吸附：离子、分子；萃取：有机物、离子；萃取：有机物、离子；吹脱：挥发性污染物；吹脱：挥发性污染物；膜分离：有机物、离子、大分子、小分子、胶体。膜分离：有机物、离子、大分子、小分子、胶体。污染物去除方式：分离污染物去除方式：分离（ )0aERTkk en碘值碘值n亚甲基蓝值亚甲基蓝值n疏水性、表面的基团疏水性、表面的基团（3） 化学吸附剂和表面改性吸附剂化学吸附剂和表面改性吸附剂（2） 交换容量n磺酸

2、型阳离子交换树脂的理论交换容量或 全交换容量（mmol/g或mg/g)计算：n1g，交联剂含量8%，理论交换容量或全交换容量？n聚乙烯苯磺酸量：（1-8%）gn苯乙烯磺酸链节的摩尔数：（1-8%）/184.6n =4.98mmol/g（3） 交联度：影响交换容量、空隙度、空隙大小、机械强度、耐磨性、离子渗入选择性和性扩散速率等；（4） 交换势： 通常从离子交换平衡常数来衡量； 与离子交换的顺序和选择性； 影响交换势的因素： 离子价数、原子序数、离子大小、氢离子和氢氧根、浓度00+-()q =eeeVw吸附剂 吸附质吸附剂 吸附质吸附剂质量w 吸附质初始浓度 吸附平衡浓度溶液体积V 平衡吸附量q

3、H与浓度成简单与浓度成简单的线性关系的线性关系11111mk qkqkkK和和K1有什么有什么含义？含义？11kqkk1nqK1log( ) loglogqKn当浓度越来当浓度越来越大或越来越大或越来越小时会出越小时会出现什么情况？现什么情况？三、吸附热力学三、吸附热力学12.303log()GRTk HGST 12n.auirTTTLngmG温 度 ：、吸 附 等 温 式 ： .常 数 ： .： .qt (mg/g)t (mins)tdqdt最大吸附量较大，最大吸附量较大，但是吸附速度小但是吸附速度小最大吸附量较小，最大吸附量较小，但是吸附速度大但是吸附速度大液体主体液体主体吸附剂吸附质的浓

4、度吸附质的浓度dc差差液膜厚度液膜厚度d 液膜液膜dcNDad ()()iLidmDa cck a ccdt吸附剂和吸附质吸附剂和吸附质的相对用量的相对用量时间（水流速度）时间（水流速度）溶液温度和溶液温度和pH吸附质的浓度吸附质的浓度与吸附质可产生与吸附质可产生作用的活性点数作用的活性点数孔结构和空隙率孔结构和空隙率比表面积比表面积(m2/g)如果是离子交如果是离子交换交换势和竞换交换势和竞争性争性进水进水预处理预处理再生效果再生效果吸附床和吸附床和进水方式进水方式吸附池吸附池静置排水静置排水t1 1 固定床吸附塔示意图固定床吸附塔示意图粒状活性粒状活性炭吸附层炭吸附层去再去再生系生系统统新

5、的或再新的或再生后的活生后的活性炭性炭移动床的进出水移动床的进出水是连续的，活性是连续的，活性炭的进出可以是炭的进出可以是连续的也可以是连续的也可以是间断的间断的固定床固定床连续床连续床单床单床双层床双层床混合床混合床移动床移动床流动床流动床nK:吸附带移动和穿透曲线.swf吸附带移动和穿透曲线.swfn10* 钠型离子交换树脂处理含钙、镁离子废水时,钙镁离子可以交换到树脂中取代钠离子；而用NaCl再生时,钠离子又能将吸附的钙、镁离子洗脱下来.试说明原因.这两种交换的推动力有何不同。n从被萃取的成分是否发生化学反应分为：从被萃取的成分是否发生化学反应分为：物理萃取和可逆化学萃取。物理萃取和可逆

6、化学萃取。O AWAcKc2 多组分分离选择性系数高；多组分分离选择性系数高；3 化学稳定；化学稳定；4 物理性质。物理性质。n萃取速率萃取速率ssccssccV cV cV cV cssscccVccVcc1sscsccVKV1ssncsccVKV一级一级二级二级N-1级级N级级废水废水萃取萃取室室分离室分离室鲍尔环鲍尔环鞍型填料鞍型填料特点：填料萃取塔结构简单，造价特点：填料萃取塔结构简单，造价低廉，操作方便，级效率较低，在低廉，操作方便，级效率较低，在工艺要求的理论级小于工艺要求的理论级小于3，处理量，处理量较小时可考虑采用。较小时可考虑采用。 填料萃取塔填料萃取塔轻液轻液重液重液液液相

7、界面填料塔内无溢流筛板不与塔体相连，固定于一根中心轴上。塔内无溢流筛板不与塔体相连，固定于一根中心轴上。中心轴由塔外的曲柄连杆机构驱动，中心轴由塔外的曲柄连杆机构驱动，以一定的频率和振幅往复运动以一定的频率和振幅往复运动 折流板的作用是改变两液相的流动方向，折流板的作用是改变两液相的流动方向，以增加两相之间的相际接触面积以增加两相之间的相际接触面积 筛板萃取塔筛板萃取塔 分散相应均匀地通过全部筛孔；分散相应均匀地通过全部筛孔； 两相在板间分层明显，有一定高度的分散相累积层，两相在板间分层明显，有一定高度的分散相累积层， 防止有连续相通过。防止有连续相通过。轻液分散的筛板萃取塔轻液分散的筛板萃取

8、塔轻液向上流相界面相界面轻液轻液筛板筛板降液管降液管重液向下流重液向下流挡板挡板分散的轻液分散的轻液轻液向上流轻液向上流相界面相界面重相液滴重相液滴筛板筛板升液管升液管重液向下流重液向下流挡板挡板重液重液重液分散的筛板萃取塔重液分散的筛板萃取塔转盘萃取塔转盘萃取塔特点：结构简单，造价低特点：结构简单，造价低廉，维修方便，操作弹性廉，维修方便，操作弹性和通量较大，应用较广。和通量较大，应用较广。轻液轻液重液重液界面格栅定环转盘 转盘萃取塔转盘萃取塔搅拌填料塔搅拌填料塔膜的应用膜海水淡化海水淡化工业废水处理工业废水处理城市废水资源化城市废水资源化天然气天然气生物质利用生物质利用能源能源水资源水资源

9、传统工业传统工业生态环境除尘除尘COCO2 2 控制控制制制 药药食食 品品化工与石化化工与石化电电 子子冶冶 金金燃料电池燃料电池洁净燃烧洁净燃烧巴黎瓦兹河梅巴黎瓦兹河梅里市里市1414万立方万立方米米/ /天的纳滤天的纳滤厂，每天为巴厂，每天为巴黎附近黎附近5050万居万居民提供民提供1414万吨万吨饮用水饮用水有机膜有机膜膜过程的一些术语n错流过滤错流过滤n流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力流体流动平行于过滤表面，产生的表面剪切力带走膜表面的沉积物，防止污染层积累。带走膜表面的沉积物，防止污染层积累。n F eedR etentateC rossflow m em brane m

10、oduleR ecirculation loopP1P3P2Permeate阴离子交换膜阴离子交换膜对阳离子有排斥对阳离子有排斥力力阳离子交换膜，对阴离子有斥力阳离子交换膜，对阴离子有斥力4.4.3 压力动力压力动力膜膜分离分离一 概要n压力为动力的膜分离操作压力大小顺序：n微滤超滤纳滤反渗透n压力为动力的膜孔径大小顺序：压力为动力的膜孔径大小顺序：n微滤超滤纳滤反渗透微滤超滤纳滤反渗透n微孔膜微孔膜(MF)孔径范围为孔径范围为0.0210m；n超滤膜超滤膜(UF)为为0.0010.02m；n纳滤膜：纳滤膜：1-2nm;n反渗透膜反渗透膜(RO)为为0.1nm1nm。n分离对象和过滤顺序：膜分离的流程顺序应该是：四 反渗透(reverse osmosis, RO) 1 反渗透原理nK:渗透反渗透(动画演示).swf渗透反渗透(动画演示).swf水往高处走，为什么？iRTC渗透压计算公式：六 压力膜的组成、构造n板式、管式、中空纤维、卷式