第九章污水物理化学处理法ppt课件

1、水污染控制工程水污染控制工程第第9章章 污水的吸附法、离子交换法、污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处置萃取法和膜析法处置 目录w第一节 吸附法w第二节 离子交换法w第三节 萃取法w第四节 膜析法第一节 吸附法一、吸附原理w吸附可分为物理吸附和化学吸附。w物理吸附：吸附剂与吸附质之间经过分子间引力即范德华力产生吸附。w化学吸附：吸附剂与吸附质之间产生化学作用，生成化学键引起吸附。w一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质、浓度和温度有关。阐明被吸附物质的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。w1.弗劳德利希Freundlich)吸附等温式n1Kmylogn1logK)my(log两边取对

2、数：式中：y吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mg到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、n阅历常数。 N值在正常条件下大于1。w2.朗格缪尔Langmuir吸附等温式1K1KmyKKK1my1两边同时被除：式中：y吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mg到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、K1阅历常数。二、影响吸附的因数w吸附才干和吸附速度是衡量吸附过程的主要目的。固体吸附剂的吸附才干可用吸附量来衡量。吸附速度指单位分量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。它决议接触时间及吸附设备的容积。w 吸附过程根本上可分为三个延续的阶段。第一阶段为吸附质分散经过水膜而到达吸附

3、剂外表(膜分散)；第二阶段为吸附质在孔隙内分散；第三阶段为吸附质在吸附剂内外表上发生吸附。通常吸附阶段反响速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在普通情况下，吸附过程开场时往往由膜分散控制，而在吸附接近终了时，内分散起决议作用。 u吸附剂构造的影响 u u 比外表积u 孔构造 大孔 100 nmu 2nm过渡孔100nmu 微孔2nmu 外表化学性质 外表含氧官能团的性质u COOH、OH等u 有助于对极性分子的吸附u吸附质性质的影响u 对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差别，吸附效果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度

4、的减少而添加，也即吸附量随有机物分子量的增大而添加不能过大。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸乙酸丙酸丁酸的次序而添加。 活性炭处置废水时，对芳香族化合物的吸附效果较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。实践废水体系的吸附质往往不是单一的，它们之间可以相互促进、干扰或互不相关。 u操作条件的影响u 吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于解吸。溶液的pH值影响到溶质的存在形状(分子、离子、络合物，也影响到吸附剂外表的电荷特性和化学特性，进而影响到吸附效果。国内用太原8炭吸附CdCN络合物的实验结果如下图。三、吸附剂w活性炭：比外表积可达80020

5、00m2/g，有很高的吸附才干。普通可制成粉末状或颗粒状。粉末状活性炭吸附才干强，制备容易，价钱降低，但再生困难，普通不能反复运用。颗粒状活性炭价钱较贵，但可再生反复运用，并且运用时劳动条件较好，操作管理方便。活性炭的再生方法主要有：加热再生、化学再生。w腐殖酸类吸附剂：天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们可直接运用或简单处置后运用。腐殖酸是一组芳香构造的，性质与酸性物质类似的复杂混合物，可吸附工业废水中许多金属离子，如汞、镉、镉、锌、铅、铜等。四、吸附工艺和设备w吸附的操作方式分为间歇式和延续式。w间歇式是将废水和吸附剂放在吸附池内进展搅拌30min左右，然后静置沉淀，排除廓清液。w

6、延续式吸附可以采用固定床、挪动床和流化床。五、吸附法在污水处置中的运用w由于吸附法对废水的预处置要求高，吸附剂价钱昂贵，因此在废水处置中，吸附法主要用于去除废水中的微量污染物，以到达深度净化的目的。w例1：吸附法除汞工艺流程含汞废水排放反响池沉淀池Ca(OH)2FeSO4Na2S吸附池1吸附池2图17-2 吸附法除汞流程10 -20m3/d)w例2：炼油厂、印染厂废水的深度处置w 含油废水经隔油、气浮和生物处置后，再经砂滤和活性炭过滤深度处置。废水中含酚量从0.1生物处置后降至0.005mg/L，氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。第二节 离子交换

7、法w在废水处置中，离子交换主要用于去除废水中的金属离子。离子交换的本质是不溶性离子化合物又称离子交换剂上的可交换离子与溶液中的其它同性离子的交换反响，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆性化学吸附。HRMMRH在平衡形状下，树脂中及溶液中的反响物浓度符合以下关系式：KMRHHRMK是平衡常数。K大于1，且越大越有利于交换反响。K值得大小能定量的反映在离子交换剂对某两个固定离子交换选择性的大小。一、交换树脂w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。消费离子交换剂的树脂母体最常见的是苯乙烯的聚合物，是线性构造的高分子有机化合物。在原料中常参与一定数量的二已

8、烯苯做交联剂，使线性聚合物之间相互交联，成立体网状构造。树脂本身不是离子化合物，无离子交化才干，需经适当处置加活性基团，活性基团由固定离子和活动离子组成。固定离子固定在树脂网状骨架上，活动离子或称交换离子那么依托静电引力与固定离子结合在一同，二者电性相反电荷相等。w离子交换树脂外形呈球状颗粒，按树脂类型和孔构造的不同分为：凝胶型、大孔型、多孔凝胶型、巨孔型MR和高巨孔型超MR树脂等。按活性基团的不同分为：含有酸性基团的强酸性、弱酸性阳离子交换树脂，含有碱性基团强碱性、弱碱性的阴离子交换树脂、含有胺酸基团等的螯合树脂，含有氧化复原基团的氧化复原树脂和两型树脂等。二、 离子交换树脂的选用w1.离子

9、交换树脂的有效PH值范围：强酸、强碱性交换树脂的活性基团电离才干强，其交换才干根本上与PH值无关。弱酸性离子交换树脂在碱性溶液中才有较高的交换才干；假设碱性离子那么反之。w2.交换容量：全交换容量与任务交换容量。单位：mol可交换离子/kg(干树脂或湿树脂。树脂的全交换容量可由滴定法测定。w3.交联度：交联度较高的树脂，孔隙度较低，密度较大，离子分散速度较低，对半径较大的离子和水合离子的交换量较小，浸泡在水中那么水化度较低，形变较小，也比较稳定，不易破裂。水处置中运用的交换树脂，交联度为7%-10%。w4.交换势：对同一种交换树脂RH讲，交换反响的平衡常数K值随交换离子M+而异，K值越大，阐明

10、交换离子越容易取代树脂上的可交换离子，也阐明交换离子与树脂的亲和力愈大，通常说这种离子的交换势很大；反之，K值愈小，通常说交换势很小。当含有多种离子的废水同离子交换树脂接触时，交换势大的离子必然最先同树脂上的离子进展交换。三、离子交换的工艺和设备w离子交换安装，按照进展方式的不同，可分为固定床单层床、双层床、混合床和延续床挪动床、流动床两大类。其中在废水处置中，单层固定床离子交换安装图17-4是最常用、最根本的一种型式。w用于废水处置的离子交换系统普通包括：预处置设备普通包括砂滤器，用于去除悬浮物，防止离子交换树脂受污染和交换床堵塞、离子交换器和再生附属设备如再生液配制设备。w离子交换的运转操

11、作包括四个步骤：交换、反洗、再生、清洗。四、离子交换法在废水处置中的运用表17-2 离子交换法在废水处置方面的某些运用废水种类有害离子树脂类型废水出路再生剂再生液出路电镀铬废水CrO42-大孔型阴离子交换树脂循环使用食盐或烧碱用氢型阳离子交换树脂除钠后回用于生产电镀废水Cr3+，Cu2+氢型强酸性阳离子交换树脂循环使用18%-20%硫酸蒸发浓缩后回用含汞废水Hg2+HgClx(x-2)-氯型强碱性大孔阴离子交换树脂中和后排放盐酸回收汞粘胶纤维废水Zn2+强酸性阳离子交换树脂中和后排放硫酸回用于生产氯苯酚废水氯苯酚弱碱性大孔型离子交换树脂排放2%NaOH甲醇回收酚或甲醇第四节 膜析法w膜析法是用薄膜又称半透膜以分别水溶液中某些物质的方法统称。目前有分散渗析法渗析法、电渗析法、反浸透法和超滤法等。图17-15 渗析景象清水盐水半透膜一、渗析法w起渗析作用的薄膜，因对溶质的浸透性有选择作用，故叫半透膜。w半透膜的渗析作用有三种类型：依托薄膜中“孔道的大小分别大小不同的分子或离子；依托薄膜的离子构造分别性质不同的离子，例如阳离子交换树脂做成的薄膜可以透过阳离子，叫阳离子交换膜，用阴离子交换树脂做成的薄膜可以透过阴离子，叫阴离子