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1、水污染控制工程中和吸水污染控制工程中和吸附膜析附膜析第1页，共29页，编辑于2022年，星期日水处理的物化方法水处理的物化方法主要处理污水中的无机或有机（难于生物降解的）溶解物质或胶体主要处理污水中的无机或有机（难于生物降解的）溶解物质或胶体主要处理污水中的无机或有机（难于生物降解的）溶解物质或胶体主要处理污水中的无机或有机（难于生物降解的）溶解物质或胶体物质。尤其是用于处理：物质。尤其是用于处理：物质。尤其是用于处理：物质。尤其是用于处理：杂质浓度很高的废水杂质浓度很高的废水杂质浓度很高的废水杂质浓度很高的废水浓度很低的废水。浓度很低的废水。浓度很低的废水。浓度很低的废水。回收利用的方法回收
2、利用的方法污水的深度处理污水的深度处理水处理中主要应用以下几种物化工艺：水处理中主要应用以下几种物化工艺：吸附吸附离子交换离子交换萃取萃取膜析膜析第2页，共29页，编辑于2022年，星期日8.5 吸附法吸附法吸附原理：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面吸附原理：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表面积大则吸附能力也大。积大则吸附能力也大。吸附可以分为：吸附可以分为：物理吸附：吸附剂与吸附物质之间通过分子间力（范德物理吸附：吸附剂与吸附物质之间通过分子间力（范德华力）而产生的吸附。华力）而产生的吸附。化学吸附：吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生化学吸附：吸附剂与被吸附物质
3、之间产生化学作用，生成化学键引起吸附。成化学键引起吸附。两种吸附并不是相互对立的，多数情况是几种吸附的综合结果。两种吸附并不是相互对立的，多数情况是几种吸附的综合结果。第3页，共29页，编辑于2022年，星期日弗劳德利希（弗劳德利希（Freundlich）等温式）等温式y：吸附剂吸附的物质总量，：吸附剂吸附的物质总量，mg。m：投加的吸附剂量，：投加的吸附剂量，mg。K,n：经验常数。一般：经验常数。一般n大于大于1。第4页，共29页，编辑于2022年，星期日朗格缪尔（朗格缪尔（Langmuir）等温式）等温式第5页，共29页，编辑于2022年，星期日影响吸附的因素影响吸附的因素衡量衡量指标指
4、标吸附能力吸附能力吸附速度吸附速度固体吸附剂用吸附量衡量固体吸附剂用吸附量衡量单位质量吸附剂在单位单位质量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量时间内所吸附的物质量吸附吸附阶段阶段颗粒外部颗粒外部扩散阶段扩散阶段孔隙扩散孔隙扩散阶段阶段吸附反应吸附反应阶段阶段吸附质从溶液中扩散到吸附吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面剂表面吸附质在吸附剂孔隙中继续吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散向吸附点扩散吸附质被吸附在吸附剂孔隙吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面内的吸附点表面第6页，共29页，编辑于2022年，星期日吸附剂吸附剂活性碳：吸附力强，比表面积可达活性碳：吸附力强，比表面积可达800-2000m2/g
5、，价格低，制备容易，再生困难。，价格低，制备容易，再生困难。再生方法再生方法1)加热再生法：提高温度，使吸附分子脱附。加热再生法：提高温度，使吸附分子脱附。注意加热再生炉应在缺氧状态下工作，炭量损注意加热再生炉应在缺氧状态下工作，炭量损失少。失少。2)化学再生法：通过化学反应使吸附质转化为易化学再生法：通过化学反应使吸附质转化为易溶于水的物质解析下来。溶于水的物质解析下来。第7页，共29页，编辑于2022年，星期日吸附剂吸附剂腐植酸类吸附剂：腐植酸类吸附剂：主要有天然富含腐植酸的风化煤、泥煤、主要有天然富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等。褐煤等。目前已经有很多成型产品（填料）投放市场，目前已经有
6、很多成型产品（填料）投放市场，用于水处理吸附。用于水处理吸附。第8页，共29页，编辑于2022年，星期日吸附工艺和设备吸附工艺和设备间歇式：间歇式：搅拌反应搅拌反应静止沉淀静止沉淀排出澄清液排出澄清液连续吸附工艺：连续吸附工艺：固定床：吸附剂固定填放在吸附柱（塔）中。固定床：吸附剂固定填放在吸附柱（塔）中。移动床：定期将接近饱和的吸附剂排出，同时填入新吸附剂移动床：定期将接近饱和的吸附剂排出，同时填入新吸附剂流化床：吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态。流化床：吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态。其中固定床最为常用。其中固定床最为常用。第9页，共29页，编辑于2022年，星期日8.6 离子交换法离子交换法用
7、途：水处理中主要用于软化和除盐，废水处理中主要用于用途：水处理中主要用于软化和除盐，废水处理中主要用于去除废水中的金属离子（回收含铬废水）。去除废水中的金属离子（回收含铬废水）。实质：不容性的离子化合物（离子交换剂）上的可交换离实质：不容性的离子化合物（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应，是一种特殊的吸子与溶液中的其它同性离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程，通常是可逆的化学吸附。附过程，通常是可逆的化学吸附。第10页，共29页，编辑于2022年，星期日离子交换剂离子交换剂水处理中的离子交换剂主要有：水处理中的离子交换剂主要有：磺化煤：天然煤为原料，经浓硫酸磺化以后制成
8、。磺化煤：天然煤为原料，经浓硫酸磺化以后制成。交换容量低、机械强度差、化学不稳定。交换容量低、机械强度差、化学不稳定。离子交换树脂：人工合成的高分子聚合物，由树脂本离子交换树脂：人工合成的高分子聚合物，由树脂本体（母体或骨架）和活性基团两个部分组成。体（母体或骨架）和活性基团两个部分组成。第11页，共29页，编辑于2022年，星期日离子交换树脂的分类离子交换树脂的分类按照树脂类型和孔结构分为按照树脂类型和孔结构分为:凝胶型树脂；大孔型树脂；多孔型树脂；巨孔型树脂凝胶型树脂；大孔型树脂；多孔型树脂；巨孔型树脂（MR）；高巨孔型树脂（超）；高巨孔型树脂（超MR型）等。型）等。按活性基团分：阴离子交
9、换树脂（含酸性基团）；阳离子交按活性基团分：阴离子交换树脂（含酸性基团）；阳离子交换树脂（含碱性基团）；螯合树脂（含胺羧基团）；氧化还换树脂（含碱性基团）；螯合树脂（含胺羧基团）；氧化还原树脂（氧化还原基团）。原树脂（氧化还原基团）。第12页，共29页，编辑于2022年，星期日离子交换在水处理中的用途离子交换在水处理中的用途废水种类废水种类有害物质有害物质交换树脂交换树脂废水出路废水出路再生剂再生剂再生液出路再生液出路电镀（铬）废水电镀（铬）废水（镀件清洗水）（镀件清洗水）CrOCrO4 42-2-大孔阴离子大孔阴离子循环循环食盐烧碱食盐烧碱氢型阳离子交氢型阳离子交换除钠后回用换除钠后回用电镀
10、废水电镀废水CrCr3+3+CuCu2+2+氢型强酸性阳氢型强酸性阳离子离子循环循环18%-20%18%-20%硫硫酸酸蒸发浓缩后回蒸发浓缩后回用用含汞废水含汞废水HgHg2+2+，HgClHgClx x（x-2x-2）-氯型强碱性大氯型强碱性大孔阴离子孔阴离子中和后排放中和后排放盐酸盐酸回收汞回收汞粘胶纤维废水粘胶纤维废水Zn2+Zn2+强酸性阳离子强酸性阳离子中和后排放中和后排放硫酸硫酸回用回用放射性废水放射性废水放射性离子放射性离子强酸碱阴阳离强酸碱阴阳离子子排放排放硫酸盐酸烧硫酸盐酸烧碱碱进一步处理进一步处理氯苯酚废水氯苯酚废水氯苯酚氯苯酚弱碱大孔型弱碱大孔型排放排放2%NaOH2%N
11、aOH甲醇甲醇回收酚及甲醇回收酚及甲醇第13页，共29页，编辑于2022年，星期日第14页，共29页，编辑于2022年，星期日离子交换运行操作步骤离子交换运行操作步骤交换：交换：1、2阀开，其余关闭阀开，其余关闭反洗：关闭反洗：关闭1、2，开，开3，再逐渐开，再逐渐开4再生：关闭再生：关闭3、4，开气阀，开气阀7，排水阀，排水阀5，将，将水放到离树脂表面水放到离树脂表面10cm左右，关闭左右，关闭5，开，开启再生液阀启再生液阀8，排除空气后关闭，排除空气后关闭7，适当开，适当开5，再生。，再生。清洗：关闭清洗：关闭8，开，开1、5.第15页，共29页，编辑于2022年，星期日8.7 膜析法膜析
12、法膜析法：是利用薄膜以分离水溶液中某些物质的方法的统膜析法：是利用薄膜以分离水溶液中某些物质的方法的统称。称。目前膜析法主要有：扩散渗析法（渗析法）、电渗析法、反目前膜析法主要有：扩散渗析法（渗析法）、电渗析法、反渗透法、超过滤法等。渗透法、超过滤法等。第16页，共29页，编辑于2022年，星期日渗析法渗析法渗析现象渗析现象第17页，共29页，编辑于2022年，星期日半透膜渗析作用的类型半透膜渗析作用的类型n n筛分：依靠薄膜中筛分：依靠薄膜中筛分：依靠薄膜中筛分：依靠薄膜中“孔道孔道孔道孔道”的大小分离不同分子或离子；的大小分离不同分子或离子；的大小分离不同分子或离子；的大小分离不同分子或离
13、子；n n离子交换：依靠薄膜的离子结构分离不同性质的离子。离子交换：依靠薄膜的离子结构分离不同性质的离子。离子交换：依靠薄膜的离子结构分离不同性质的离子。离子交换：依靠薄膜的离子结构分离不同性质的离子。n n选择性溶解：依靠薄膜的有选择的溶解性分离某些物质，如醋选择性溶解：依靠薄膜的有选择的溶解性分离某些物质，如醋选择性溶解：依靠薄膜的有选择的溶解性分离某些物质，如醋选择性溶解：依靠薄膜的有选择的溶解性分离某些物质，如醋酸纤维膜有溶解某些气体和液体的性能。酸纤维膜有溶解某些气体和液体的性能。酸纤维膜有溶解某些气体和液体的性能。酸纤维膜有溶解某些气体和液体的性能。废水处理中最常用的半透膜是离子交
14、换膜。废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。第18页，共29页，编辑于2022年，星期日膜析法分类膜析法分类物质透过薄膜需要动力，目前主要有：物质透过薄膜需要动力，目前主要有：分子扩散作用；电力；压力。分子扩散作用；电力；压力。按照动力不同可以分为：按照动力不同可以分为：渗析法：依靠分子自然扩散，也称为扩散渗析法。渗析法：依靠分子自然扩散，也称为扩散渗析法。电渗析：电力推动的渗析法。电渗析：电力推动的渗析法。反渗透和超过滤：压力推动的渗析法。反渗透和超过滤：压力推动的渗析法。第19页，共29页，编辑于2022年，星期日扩散渗析法扩散渗析法第20页，共29页，编辑于2022年，星期日电电渗渗析析
15、法法电渗析：是在外加直流电场的作用下，利电渗析：是在外加直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性，使离子从一用离子交换膜的选择透过性，使离子从一部分水迁移到另一部分水中的物理化学过部分水迁移到另一部分水中的物理化学过程。程。第21页，共29页，编辑于2022年，星期日电渗析技术在食品工业中的应用电渗析技术在食品工业中的应用 电渗析器在食品中的主要是饮用水、饮料、酒类的给水处电渗析器在食品中的主要是饮用水、饮料、酒类的给水处理、大豆低聚糖等食品物料的除盐、酶制剂等的提纯浓缩。理、大豆低聚糖等食品物料的除盐、酶制剂等的提纯浓缩。第22页，共29页，编辑于2022年，星期日反渗透法反渗透法反渗透
16、法：一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶反渗透法：一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。液或废水的方法。第23页，共29页，编辑于2022年，星期日反渗透装置反渗透装置一般分为：板框式、管式、螺旋卷式、中空纤维式。一般分为：板框式、管式、螺旋卷式、中空纤维式。第24页，共29页，编辑于2022年，星期日反渗透纯水机反渗透纯水机第25页，共29页，编辑于2022年，星期日二级反渗透流程二级反渗透流程第26页，共29页，编辑于2022年，星期日超过滤法超过滤法超过滤法与反渗透法相似，超过滤膜孔径比反渗透要大，在超过滤法与反渗透法相似，超过滤膜孔径比反渗透要大，在0.005-1
17、m之之间。机理并不是单纯的过滤，而是包括：机理并不是单纯的过滤，而是包括：1.吸附：溶质在膜表面、孔壁上的吸附；吸附：溶质在膜表面、孔壁上的吸附；2.阻塞：溶质嵌在孔内；阻塞：溶质嵌在孔内；3.截留：大颗粒溶质在膜表面截留。截留：大颗粒溶质在膜表面截留。第27页，共29页，编辑于2022年，星期日超滤装置超滤装置第28页，共29页，编辑于2022年，星期日几种膜的特性几种膜的特性膜类型膜类型机理机理分离下限分离下限 m m能分离物质能分离物质致病菌致病菌有机物有机物无机物无机物电渗析电渗析荷电荷电0.00010.0001无无无无全部全部反渗透反渗透筛分；扩散筛分；扩散0.00010.0001细菌、病毒细菌、病毒合成有机物合成有机物全部全部纳滤纳滤筛分；扩散筛分；扩散0.0010.001细菌、病毒细菌、病毒合成有机物合成有机物全部全部超滤超滤筛分筛分0.0010.001细菌、病毒细菌、病毒无无无无微滤微滤筛分筛分0.010.01细菌、病毒细菌、病毒无无无无第29页，共29页，编辑于2022年，星期日