第4章++污水的物理化学处理

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1、第第 一一 节节 吸吸 附附 法法第第 二二 节节 离子交换法离子交换法第第 三三 节节 膜膜 析析 法法第第 四四 节节 其他分离方法其他分离方法 污水的物理化学处理第 一 节 吸 附 法 吸附法利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除吸附法利用固体吸附剂的物理吸附和化学吸附性能，去除水中多种污染物的过程。水中多种污染物的过程。 吸附内容吸附内容 1、吸附原理、吸附原理 2、影响因素、影响因素 3、吸附剂、吸附剂 4、吸附工艺与设备、吸附工艺与设备 一、 吸附原理 吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质或吸附吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质或吸附气体中某些物质的能力气体中某些物

2、质的能力,比表面积较大的固体物质。比表面积较大的固体物质。吸吸附附物理吸附物理吸附离子交换吸附离子交换吸附吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力力(即范徳华力即范徳华力)而产生的吸附而产生的吸附无选择性无选择性吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生成生成化学键化学键引起吸附引起吸附有选择性有选择性化学吸附化学吸附吸附质由于静电引力被吸附在吸附剂表面的带吸附质由于静电引力被吸附在吸附剂表面的带电点上，此吸附为离子交换吸附电点上，此吸附为离子交换吸附 表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附

3、等温式。吸附等温式。1. Freundlich等温式等温式对上式取对数，可得：对上式取对数，可得：qe=KfCe1/nlgqe=lgKf+ lgCen12. Langmuir等温式等温式 该公式是在被吸附物质仅为单分子层的假定下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：导出的，形式为： 将上式变换成以下形式，使用时较方便：将上式变换成以下形式，使用时较方便： qe=eeCaC0eq 0ee0eeq1C1qaq1 0ee0eeq1C1qaq1 0ee0eeq1C1qaq1二、影响吸附的因素二、影响吸附的因素衡量衡量指标指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

4、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吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。外部扩外部扩散速度散速度与溶液浓度成正比与溶液浓度成正比与吸附剂的比表面积的大小成正与吸附剂的比表面积的大小

5、成正比比吸附剂颗粒直径越小，速度越快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，增加溶液与颗粒间的相对运动速度，可提高速度可提高速度孔隙扩孔隙扩散速度散速度吸附剂颗粒越小，速度越快吸附剂颗粒越小，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。质对吸附有很大影响。 极性分子极性分子(或离子或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子或离子)型的吸附质。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。非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。三、吸附剂三、吸附剂1. 活性炭活性炭 在

6、水处理中较多采用颗粒活性炭。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况下，用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复恢复它的吸附能力。它的吸附能力。吸附剂孔结构吸附剂孔结构再再生生方方法法加热再生法加热再生法在高温条件下，提高了吸附质分在高温条件下，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，成为气态在高温下氧化和分解，成为气态逸出或断裂成低分子逸出或断裂成低分子化学再生法化学

7、再生法通过化学反应，使吸附质转化为通过化学反应，使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来易溶于水的物质而解吸下来2. 腐殖酸类吸附剂腐殖酸类吸附剂 种类：天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，种类：天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们可以直接使用或经简单处理后使用；将富含腐殖酸它们可以直接使用或经简单处理后使用；将富含腐殖酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐殖酸系树脂。的物质用适当的黏合剂制备成的腐殖酸系树脂。 腐殖酸是一组芳香结构的，性质与酸性物质相似的复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。杂混合物。 腐殖酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离子，如腐殖酸类物质能吸附工

8、业废水中的许多金属离子，如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。汞、铬、锌、镉、铅、铜等。 腐殖酸对阳离子的吸附作用，包括离子交换、螯合、腐殖酸对阳离子的吸附作用，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用。表面吸附、凝聚等作用。 腐殖酸类物质在吸附重金属离子后腐殖酸类物质在吸附重金属离子后,可以用可以用H2SO4、HCl、NaCl等进行解吸。等进行解吸。活性碳离子吸附树脂吸附剂的种类吸附剂的种类 在工业废水中用到的吸附剂有活性炭、磺化煤、木炭、焦炭、硅藻土、炉渣、木屑以及粘土等。一般吸附剂均呈松散多孔性结构，具有巨大的比表面积。不同的吸附剂对处理吸附质会有不同的效果，使用时应注意选择。吸附剂与废吸附剂与废

9、水接触吸附水接触吸附吸附剂与吸附剂与废水分离废水分离吸附剂的再吸附剂的再生或更新生或更新一般可分为间歇与连续两种。四、 吸附工艺和设备操操作作方方式式连续式连续式间歇式间歇式将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min30min左右，左右，然后静置沉淀，排除澄清液然后静置沉淀，排除澄清液固定床固定床移动床移动床流化床流化床吸附剂固定填放在吸附柱吸附剂固定填放在吸附柱( (或塔或塔) )中中在操作过程中定期地将接近饱和的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同时将等量的新鲜吸附剂加

10、入柱中吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态，悬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浮于由下而上的水流中五、吸附法在污水处理中的应用五、吸附法在污水处理中的应用1. 吸附法除汞吸附法除汞 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。能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。吸附法除汞流程吸附法除汞流程2. 炼油厂、印染厂废水的深度处理炼油厂、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。后，再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水

11、的含酚量从废水的含酚量从0.1mg/L(生物处理后生物处理后)降至降至0.005mg/L，氰从，氰从0.19mg/L降至降至0.048mg/L，COD从从85mg/L降至降至18mg/L。第二节第二节 离子交换法离子交换法 实质：不溶性离子化合物实质：不溶性离子化合物(离子交换剂离子交换剂)上的可交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。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：离子交换是可逆反应，其反应式可表达为：HRMMRH交换交换树脂树脂交换交换离子离子饱和饱