污水物法处理技术

污水物法处理技术—吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理第一节吸附法一、吸附原理吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力。吸附物理吸附化学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：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：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。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2.腐植酸类吸附剂种类：天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们可以直接使用或经简单处理后使用；将富含腐植酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐植酸系树脂。腐植酸是一组芳香结构的，性质与酸性物质相似的复杂混合物。腐植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。腐植酸对阳离子的吸附，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用。腐植酸类物质在吸附重金属离子后,可以用H2SO4、HCl、NaCl等进行解吸。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五、吸附法在污水处理中的应用1.吸附法除汞活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。吸附法除汞流程2.炼油厂、印染厂废水的深度处理某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，再经砂滤和活性炭过滤深度处理。

废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后)降至0.005mg/L，氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L。第二节离子交换法实质：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。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(MR型)树脂高巨孔型(超MR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二、离子交换树脂的选用1.离子交换树脂的有效pH范围树脂类型强酸性离子交换树脂弱酸性离子交换树脂强碱性离子交换树脂弱碱性离子交换树脂有效pH范围1~145~141~120~72.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范围树脂类型强酸性离子交换树脂弱酸性离子交换树脂强碱性离子交换树脂弱碱性离子交换树脂有效pH范围1~145~141~120~72.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)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；但是稀土元素情况正好相反。（4）氢离子对阳离子交换树脂的交换势，取决于树脂的性质。（5）在常温和低浓度水溶液中，对弱碱性阴离子交换树脂来说,酸根(阴离子)的交换序列如下：SO42->CrO42->柠檬酸根>酒石酸根>NO3->AsO43->PO43->MoO42->醋酸根、I-、Br->Cl->F-。（6）对强碱性阴离子交换树脂讲，离子的交换势随树脂的性质而异，没有一般性的规律。（7）氢氧基对阴离子交换树脂的交换势决定于树脂类型。（8）离子量高的有机离子和金属络合离子的交换势特别大。（9）大孔型树脂具有很强的吸附性能，往往可以吸附废水中的非离子型杂质。三、离子交换的工艺和设备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1.交换开启进水阀1和出水阀2，其余阀门关闭。2.反洗目的在于松动树脂层，以便下一步再生时，注入的再生液能分布均匀，同时也及时地清除积存在树脂层内的杂质、碎粒和气泡。先关闭阀门1和2，打开反洗阀3，然后再逐渐开大排水阀4进行反洗。3.再生先关闭阀门3和4，打开排气阀7及排水阀5，将水放到离树脂层表面10cm左右，再关闭阀门5，开启进再生液阀门8，排出交换器内空气后，即关闭阀门7，再适当开启阀门5，进行再生。四、离子交换法在废水处理中的应用1.电镀含铬废水的处理生产实践表明，在电镀车间铬镀槽的洗涤水闭路循环系统中采用离子交换法分离、回收铬酸是有效的。4.清洗先关闭阀门8，然后开启阀门1及5。固定床离子交换器的设计计算，根据物料平衡原理，可得如下基本公式：A——离子交换器截面积，m2； h——树脂层高度，m；E——交换树脂的工作交换容量，mmol/L; qv——废水平均流量，m3/h;c0——进水浓度，mmol/L; c——出水浓度，nmol/L；T——交换周期，h。第三节萃取法萃取：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，而萃取剂则可用于萃取过程才算在技术上已经成立；其次，就是经济上的考虑一、萃取剂萃取剂对被萃取物的溶解度要高，对水中其他物质的溶解度要低，而萃取剂本身在水中的溶解度要低。分配系数表征萃取剂的溶解性能：萃取剂在废水中不会乳化，容易同废水分离。萃取剂要易于再生。萃取剂价格要低廉，供应要充沛。二、萃取过程萃取过程的三种流程单级萃取中萃取剂用量的计算可根据物料衡算原理(即流入萃取系统的萃取物量等于流出萃取系统的萃取物量)，可得：通常，废水的量和质与萃取剂的质都是已