污水物理化学处理法

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1、水污染控制工程第9章污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理目录第一节吸附法第二节离子交换法第三节萃取法第四节膜析法第一节吸附法一、吸附原理吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附：吸附剂与吸附质之间通过分子间引力（即范德华力）产生吸附。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。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。表明被吸附物质的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。1.弗劳德利希（Freundlich)吸附等温式两边取对数：式中：y—吸附剂吸附的物质总量，mgm

2、—投加的吸附剂量，mgρ—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、n—经验常数。N值在正常条件下大于1。2.朗格缪尔（Langmuir）吸附等温式两边同时被ρ除：式中：y—吸附剂吸附的物质总量，mgm—投加的吸附剂量，mgρ—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、K1—经验常数。二、影响吸附的因数吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。固体吸附剂的吸附能力可用吸附量来衡量。吸附速度指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。它决定接触时间及吸附设备的容积。吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第

3、一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附剂表面(膜扩散)；第二阶段为吸附质在孔隙内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸附阶段反应速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定作用。吸附剂结构的影响比表面积孔结构大孔>100nm2nm<过渡孔<100nm微孔<2nm表面化学性质表面含氧官能团的性质－COOH、－OH等有助于对极性分子的吸附吸附质性质的影响对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。通常

4、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的减少而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加（不能过大）。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸的次序而增加。活性炭处理废水时，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。实际废水体系的吸附质往往不是单一的，它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。操作条件的影响吸附是放热过程，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状态(

5、分子、离子、络合物），也影响到吸附剂表面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Cd—CN络合物的试验结果如图所示。三、吸附剂活性炭：比表面积可达800—2000m2/g，有很高的吸附能力。一般可制成粉末状或颗粒状。粉末状活性炭吸附能力强，制备容易，价格降低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状活性炭价格较贵，但可再生重复使用，并且使用时劳动条件较好，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。腐殖酸类吸附剂：天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们可直接使用或简单处

6、理后使用。腐殖酸是一组芳香结构的，性质与酸性物质相似的复杂混合物，可吸附工业废水中许多金属离子，如汞、镉、镉、锌、铅、铜等。四、吸附工艺和设备吸附的操作方式分为间歇式和连续式。间歇式是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。连续式吸附可以采用固定床、移动床和流化床。五、吸附法在污水处理中的应用由于吸附法对废水的预处理要求高，吸附剂价格昂贵，因此在废水处理中，吸附法主要用于去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。例1：吸附法除汞工艺流程含汞废水排放反应池沉淀池Ca(O

7、H)2FeSO4Na2S吸附池1吸附池2图17-2吸附法除汞流程（10-20m3/d)例2：炼油厂、印染厂废水的深度处理含油废水经隔油、气浮和生物处理后，再经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水中含酚量从0.1（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。第二节离子交换法在废水处理中，离子交换主要用于去除废水中的金属离子。离子交换的实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应，是一种特殊的吸附过程，

8、通常是可逆性化学吸附。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是平衡常数。K大于1，且越大越有利于交换反应。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。生产离子交换剂的树脂母体最常见的是苯乙烯的聚合物，是线性结构的高分子有机化合物。在原料中常加入一定数量的二已烯苯做交联剂