水中物質(zhì)及其去除

1、水中物質(zhì)及其去除一、常見陽離子（1）、鐵（fe）和錳（mn）：鐵化合物是常見礦物，所以天然水中鐵也是常見雜質(zhì)。地表水中由于溶解氧充足，鐵主要以fe形態(tài)存在，可以成為氫氧化鐵沉淀物或者膠體微粒。沼澤水中鐵可被腐殖酸等有機(jī)物吸附或絡(luò)合成為有機(jī)鐵化合物。城市飲用水一般含有小于0.3mg/l。地下水中的鐵由于不接觸空氣而以fe形態(tài)存在，它的來源是土壤中的fe化合物在缺氧條件下，經(jīng)生物化學(xué)作用而轉(zhuǎn)化為可溶解的fe以后進(jìn)入地下水中的。一般說來地表水的含鐵量較小，而在某些地下水中含鐵量可能高達(dá)數(shù)十mg/l。含鐵地下水本是透明的，但種水取出與空氣接觸后，fe容易被空氣中的氧所氧化而轉(zhuǎn)變成fe，然后生成氫氧化鐵

2、沉淀物和膠體等，使水呈黃褐色渾濁狀態(tài)。一般含鐵量超過1mg/l時(shí)就會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。錳的各種特性都與鐵相近，它在天然水中的含量要比鐵少得多。水中的錳常以mg形態(tài)存在，其氧化反應(yīng)比鐵要困難且進(jìn)行緩慢，也有以膠體狀態(tài)存在的有機(jī)錳化合物。去除方法：fe和mn的氧化；去除水中鐵和錳最常用的方法是將水中溶解性的fe、mn氧化成不溶于水的三價(jià)鐵和四價(jià)錳狀態(tài)。常用的氧化劑有o2、cl2和kmno4等。在有氧存在時(shí)，鐵、錳都會(huì)被氧化，其氧化反應(yīng)方程為： 4fe(aq)+o2(g)+10h2o(l)4fe(oh)3(s)+8h(aq) 2mn(aq)+o2(g)+2h2o(l)2mno2(s)+4h(aq)用氯氣

3、和次氯酸鹽氧化鐵、錳的反應(yīng)方程為： 2fe(aq)+cl2(g)+6h2o(l)2fe(oh)3(s)+2cl(aq)+6h(aq) mn(aq)+cl2(g)+2h2o(l)mno2(s)+2cl(aq)+4h(aq)每0.64mg/l cl2能氧化1mg/l fe；1.29 mg/l cl2能氧化1mg/l mn。每氧化1mg/l fe需消耗2.70mg/l的堿度（以caco3計(jì)），而每氧化1mg/l mn則需要3.64mg/l堿度（以caco3計(jì)）。以中和產(chǎn)生的h用高錳酸鉀也可以氧化鐵和錳為：3fe(aq)+kmno4+7h2o3fe(oh)3(s)+mno2(s)+k(aq)+5h(a

4、q)3mn+2kmno4+2h2o5mno2(s)+2k(aq)+4h(aq)每氧化1mg/l fe需要0.94mg/l的kmno4，氧化1mg/l mn需要1.92mg/l kmno4。而每氧化1mg/l fe或mn分別需要1.50mg/l和1.21mg/l的堿度（以caco3計(jì)）以中和產(chǎn)生的h。kmno4用量通常要小于理論計(jì)算量。由于反應(yīng)的mno2會(huì)起催化作用，發(fā)生二次反應(yīng)：2fe(aq)+2mno2(s)+5h2o(l)2fe(oh)3(s)+mn2o3(s)+4h(aq)3mn(aq)+mno2(s)+4h2o(l)2mn2o3(s)+8h(aq)只有在ph值為7左右時(shí)，氧化效果好。

5、臭氧是一種很強(qiáng)的氧化劑，不僅能迅速地氧化水中的二價(jià)鐵。并且在比較低的ph值（6.5）和無催化劑的條件下，也可使二價(jià)錳完全氧化：2fe+o3+5h2o2fe(oh)3+o2+4h2mn+2o3+4h2o2mno (oh) 2+2o+4h 每氧化1mg/lfe()，理論上需要0.43mg/l臭氧；每氧化1mg/lmn()，理論上需要0.87mg/l臭氧。接觸氧化法：一般情況下，曝氣、石英砂過濾工藝多適應(yīng)于含鐵量小于4mg/l的水質(zhì)；而曝氣、天然錳砂（是二價(jià)離子的催化劑催化成三價(jià)沉淀物）接觸過濾工藝則適應(yīng)于含鐵量大于10mg/l的水質(zhì)。其跌水高度一般為0.41.0m即可滿足要求。影響接觸氧化法的影響

6、因素1.水中的ph值和堿度。水中對(duì)二價(jià)鐵的自然氧化反應(yīng)速度有極大的影響。為使水中二價(jià)鐵的氧化反應(yīng)有足夠的速度，一般要求水的ph值不低于7.0。但是對(duì)于接觸氧化法除鐵，由于成熟濾料具有強(qiáng)烈的接觸催化作用，所以能在ph值遠(yuǎn)低于7.0的水中順利完成除鐵過程。 含鐵地下水的堿度，主要是重碳酸根離子（hco），它對(duì)鐵質(zhì)活性濾膜吸附水中的二價(jià)鐵離子沒有阻礙作用，所以對(duì)接觸氧化除鐵效果也沒有影響。只有當(dāng)水的堿度低，不足以中和二價(jià)鐵氧化水解產(chǎn)生的酸時(shí)，才可能對(duì)除鐵效果有影響。2.水中二氧化碳濃度。接觸氧化除鐵過程，首先是活性濾膜對(duì)水中二價(jià)鐵離子進(jìn)行離子交換吸附，所以二價(jià)鐵以離子狀態(tài)存在是進(jìn)行接觸氧化除鐵的前提

7、。但是，當(dāng)二氧化碳濃度很高時(shí)，重碳酸亞鐵不能充分離解，結(jié)果水中部分二價(jià)鐵以分子狀態(tài)的重碳酸亞鐵形式存在。重碳酸亞鐵分子不能被活性濾膜很好地吸附，且氧化緩慢，從而使除鐵效果惡化。3.水中的溶解性硅酸。水中的溶解性硅酸一般并不影響鐵質(zhì)活性濾膜對(duì)二價(jià)鐵離子的離子交換吸附過程，所以接觸氧化法在含有溶解性硅酸的水中仍能獲得良好除鐵效果。但是，鐵質(zhì)活性濾膜對(duì)溶解性硅酸也是一種良好的吸附劑，被吸附的硅酸在濾膜表面能生成硅鐵配合物。在有溶解性的水中生成的鐵質(zhì)活性濾膜，都含有高達(dá)10左右的sio2，就是證明。因?yàn)槲搅斯杷岬哪遣糠骤F質(zhì)活性濾膜表面喪失其對(duì)鐵（）的接觸催化活性，所以，當(dāng)水中含有溶解性硅酸時(shí)，濾層的

8、接觸催化活性便會(huì)有所降低。 水中溶解性硅酸對(duì)接觸氧化除鐵效果的影響程度，與水質(zhì)有關(guān)，需由實(shí)驗(yàn)來確定。一般，水中含鐵量較低時(shí)，活性濾膜更新得較快，溶解性硅酸得影響程度要小些，水中含鐵量較低時(shí)，活性濾膜更新得較慢，溶解性硅酸得影響程度要大些。4.水中的硫化氫。硫化氫是一種弱酸，在水中能微弱地離解：hs2hhs k110（20）hs hs k110（20） 在天然水的ph值條件下，硫化氫主要只進(jìn)行第一級(jí)離解，而第二級(jí)離解極其微弱，所以天然水中硫化氫的存在主要是分子態(tài)的hs和離子態(tài)的hs。硫化氫的標(biāo)準(zhǔn)氧化還原電位約為0.36v，是一種比較強(qiáng)的還原劑，所以它對(duì)二價(jià)鐵的氧化是有阻礙作用的。 鐵質(zhì)活性濾膜能

9、吸附水中的硫化氫并將它氧化，生成膠體硫以硫化亞鐵：3hs2fe（oh）2ho2fess10ho 硫化亞鐵能被水中溶解氧進(jìn)一步氧化，生成膠體硫：4fes3o6ho4fe（oh）4s 但是氧化硫化亞鐵的速度比較緩慢。附著于鐵質(zhì)活性濾膜上的膠體硫和硫化亞鐵，使其催化活性降低，從而導(dǎo)致除鐵效果惡化。 水中硫化氫對(duì)接觸氧化除鐵效果的影響程度，與水質(zhì)有關(guān)。一般水中含鐵量較高時(shí)，活性濾膜更新的較快，硫化氫的影響要小些，相反地，水中含鐵量較低時(shí)，影響要大些。 有人用二價(jià)鐵濃度為3mg/l左右地井水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)硫化氫含量為0.4mg/l（10次測(cè)定平均值）時(shí)接觸氧化除鐵，效果就明顯惡化，所以，當(dāng)水中硫化氫含量

10、較高時(shí)，宜加強(qiáng)曝氣散除硫化氫，以避免其影響。其它的處理方法：反滲透法：去除率99；離子交換法。生物處理法主要除鐵方法。主要除鐵方法進(jìn)水中污染物地性質(zhì)處 理 方 法備 注方 法運(yùn)行ph要否氧化鐵無有機(jī)質(zhì)a-st-sf6.5要易于運(yùn)行鐵和錳，少量有機(jī)質(zhì)acat-st-sf6.5要易于運(yùn)行，需要兩次抽送鐵和錳，與有機(jī)質(zhì)結(jié)合在一起，不出現(xiàn)過量的有機(jī)酸a-fcat6.5要易于運(yùn)行，需要兩次抽送吸氣閥鐵和錳，與有機(jī)質(zhì)結(jié)合在一起，無過量有機(jī)酸或二氧化碳fcat6.5要無曝氣裝置，濾池需用氯或高錳酸鹽活化與有機(jī)質(zhì)疏松結(jié)合在一起的鐵和錳a-cl-st-sf78要曝氣可降低投氯量與有機(jī)質(zhì)或有機(jī)酸結(jié)合在一起的鐵和錳

11、a-l-st-sf8.59.6要需要控制ph含有有機(jī)質(zhì)的有色高濁地表水中的鐵、錳a-co-l-st-sf8.59.6要需要實(shí)驗(yàn)室控制缺氧井水中的鐵、錳， 1.52.0mg/l陽離子交換器6.5否用鹽溶液進(jìn)行定期再生軟井水中的鐵、錳以重碳酸亞鐵的形式出現(xiàn)l-st-sf88.5否在無氧情況下，鐵以碳酸亞鐵形式沉淀出來a曝氣，st沉淀，sf砂濾，acat催化曝氣，fcat在催化氧化下過濾，cl氯化，l石灰處理，co混凝。（2）、鈣離子（ca）對(duì)于含鹽量少的水，鈣離子的量常在陽離子中占第一位。天然水中的鈣離子主要是由地層中石灰石（caco3）和石膏（caso2h2o）溶解而來的。鈣離子化學(xué)性質(zhì)非常活潑

12、，易于鹵素、硫、氮等化合，溶于酸?？偸且远r(jià)離子存在于水中，如碳酸根和硫酸根，生成不溶或微溶鹽類。caco3在水中的溶解度雖小，但當(dāng)水中含有co2時(shí)，caco3容易轉(zhuǎn)化成溶解度較大的重碳酸鈣ca(hco3)2，因而使ca含量增多，其反應(yīng)如下：caco3+co2+h2oca（hco3）2通過結(jié)晶生長抑制劑能有效地控制這些鹽結(jié)晶體地生長；若已使沉淀生成，則能容易地從ro膜上將其洗掉。與堿度及硫酸鹽濃度有關(guān)地鈣地濃度常常確定了ro系統(tǒng)水回收率地上限值。處理方法：石灰軟化；鈉離子或氫離子軟化器；反滲透；離子交換。（3）、鎂離子（mg）水中鎂離子主要是由含co2的水溶解了地層中的白云石（mgco3cac

13、o3）所致。溶于酸而放出氫，不易與水作用，能與氮、硫、鹵素等化合，以二價(jià)離子溶于水中?？梢陨晒杷徭V，以及在高ph條件下生成的氫氧化物等微溶性鹽類。白云石在水中的溶解和石灰石相似，其反應(yīng)如下：mgco3caco3+2co2+2h2omg(hco3)2+ca(hco3)2處理方法：石灰軟化；鈉離子或氫離子軟化器；反滲透；離子交換。（4）、鉀離子（k）和鈉離子（na）天然水中的k和na統(tǒng)稱為堿金屬離子，它們的鹽類都非常易溶于水。天然水中的堿金屬離子主要是由巖石和土壤中這些鹽類的溶解所帶來的。na在水中含量變化的幅度很大，從基本上為0直到上萬mg/l。k的含量一般遠(yuǎn)低于na。鈉：化學(xué)性質(zhì)極活潑，能與

14、金屬直接化合，遇水起劇烈作用，生成氫氣和苛性鈉，由于鈉是一價(jià)離子，它與大多數(shù)陰離子，如碳酸氫根、硫酸根以及氯離子等，生成較易溶解的鹽類。鉀：化學(xué)性質(zhì)活潑，遇水起劇烈作用，生成氫氧化鉀。（5）、鍶（sr）化學(xué)性質(zhì)活潑，易與水和酸作用放出氫，與硫酸根生成鹽溶解度小于1mg/l。處理方法：水中加抑制劑；超濾法可以分離。（6）、鋅（zn）鋅是十分活潑的金屬，不溶于水，與酸或堿作用放出氫氣。zn在天然水ph范圍內(nèi)都能水解，生成多核羥基絡(luò)合物，還可以與無機(jī)絡(luò)合劑cl、so、co、hco等發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，與有機(jī)絡(luò)合劑氨基酸、有機(jī)酸等發(fā)生絡(luò)合及螯合作用，并且能被無機(jī)膠體和有機(jī)膠體吸附，這些環(huán)境化學(xué)性質(zhì)決定著鋅在

15、環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化作用。鋅濃度2mg/l時(shí)水中有異味，5mg/l時(shí)水呈乳濁狀，生成砂子狀的鋅沉淀物，并有澀味，濃度30mg/l時(shí)呈渾濁狀，并產(chǎn)生不適于飲用的異味。處理方法：沉淀法（加石灰）；電解法；反滲透法；離子交換等。（7）、鋇（ba）化學(xué)性質(zhì)活潑，易氧化，能分解水而生成氫氧化物和氫，溶于酸而生成鹽，鋇化合物毒性最大的是溶于水的氯化鋇、硝酸鋇、硫酸鋇及氫氧化鋇，而難溶于水的碳酸鋇毒性較小。低濃度鋇鹽在水中相當(dāng)穩(wěn)定；天然水中高濃度鋇鹽（100mg/l）在硫酸鹽的作用下可部分沉淀。處理方法：沉淀法石灰：初始鋇濃度為78mg/l的硬水通過石灰軟化處理可有效地除去鋇。用石灰調(diào)節(jié)ph值進(jìn)行碳酸鋇的沉淀是

16、最可行的除鋇之一。在ph10.5時(shí)效率達(dá)到最佳值98；硫酸鹽或明礬；在ph7.58.0、初始鋇濃度為78mg/l的情況下，混凝劑硫酸鋁和硫酸鐵的投加量為120mg/l時(shí)的鋇去除率2040。但每升水先投加混凝劑100mg，經(jīng)24h后再投加20mg時(shí)，鋇去除效率可達(dá)到70。表明使用高濃度硫酸鹽混凝劑沉淀時(shí)要經(jīng)歷很緩慢的過程才能達(dá)到沉淀平衡，即需要很長的水停留時(shí)間。離子交換：去除率99%。（8）、鋁（al）俗稱：鋼精或鋼宗。鋁為兩性金屬，因此鋁在較高及較低ph值下均易溶于水，鋁的水化學(xué)很獨(dú)特，具有3價(jià)氧化態(tài)（al）的特點(diǎn)，但在水溶液中鋁以一系列帶正電荷或負(fù)電荷的復(fù)合氫氧化鋁形式存在，包括以鋁為核心的

17、聚合鋁。對(duì)水、硫化物、濃硝酸。任何濃度的醋酸和一切的有機(jī)酸都有耐腐蝕性，但易與堿或無機(jī)酸作用而放出氫氣。氯化鋁濃度為0.1mg/l時(shí)，水有輕微的苦澀味；味強(qiáng)度味2級(jí)；濃度0.5mg/l（以al計(jì)）時(shí)，水有臭味，臭強(qiáng)度味2級(jí)。硝酸鋁濃度在0.1mg/l（以金屬計(jì)）時(shí)，水有異味，味強(qiáng)度2級(jí)。處理方法：沉淀法、離子交換法、反滲透法。二、常見負(fù)離子（9）、二氧化碳、重碳酸鹽及碳酸鹽碳酸主要以游離碳酸（h2co3）與氣態(tài)co2、重碳酸鹽（hco）及碳酸鹽（co）的形式存在。碳酸鹽是二氧化碳溶于水而部分生成酸，性質(zhì)不穩(wěn)定，與鈣、鍶、鋇可形成微溶物，水中hco主要是由水中溶解的co2和碳酸鹽反應(yīng)后產(chǎn)生的。h

18、co是天然水中最主要的陰離子之一。處理方法：需添加酸或晶體生長抑制劑以免碳酸鈣的污染。鈉、氫離子軟化加脫氣，反滲透法和離子交換。（去除二氧化碳加堿將水調(diào)節(jié)ph值，可有效去除。）（10）、氯離子（cl）天然水中都含有氯離子，這是由于水流經(jīng)地層時(shí)溶解了氯化物而產(chǎn)生的。在水中一般以鈉、鈣、鎂等鹽的形式存在，氯化物溶解度都很大，隨著地下水和河流帶入海洋，逐漸積累起來，使海水中氯離子含量特別高。通常海水中cl含量可達(dá)18000mg/l。內(nèi)陸咸水湖中cl含量則更高，可達(dá)150000mg/l。一般陸地上的淡水只含10數(shù)百mg/l。水中產(chǎn)生下列反應(yīng)：cl2+h2ohcl+hocl 進(jìn)一步電離生成次氯酸根：ho

19、clh+ocl處理方法：（1）加藥還原（二氧化硫或亞硫酸鈉）反應(yīng)方程式為： so2+hocl+h2o3h+cl+sona2so3+hoclna2so4+hcl和（2）活性炭吸附法。（11）、硫化物天然水中都含有so，主要來自礦物鹽的溶解（如caso2h2o的溶解）以及有機(jī)物的分解。含量達(dá)0.5mg/l時(shí)已可察覺，水會(huì)散發(fā)出臭雞蛋氣味。達(dá)1mg/l時(shí)就有明顯的臭氣。這樣的水對(duì)混凝土及金屬都會(huì)產(chǎn)生侵蝕破壞作用。在酸性ph范圍內(nèi)，硫化物以硫化氫氣體出現(xiàn)；在堿性ph范圍內(nèi)，硫化物以硫化物的鹽出現(xiàn)。硫化氫是一種弱酸，在水中能微弱地電離：h2s2hhs處理方法：化學(xué)沉淀：（最有效加綠礬和石灰ph89之間）

20、高濃度時(shí)。曝氣法：所謂曝氣，就是使廢水與空氣保持良好的接觸。首先，把錳鹽（鹽酸鹽或硫酸鹽均可以）在進(jìn)行自然曝氣或機(jī)械曝氣。中和法：用煙道氣中和（堿性）硫化物。適合低濃度。氧化法：若水中硫化氫濃度為12mg/l時(shí)，用臭氧來氧化硫化氫最為經(jīng)濟(jì)。過氧化氫和氯也是有效的。每去除1mg/l的硫化氫所需投加的氧化劑量為：臭氧1mg/l；氯8mg/l；過氧化氫2mg/l(50%濃度)。（12）、硝酸鹽和亞硝酸鹽亞硝酸鹽為性質(zhì)極不穩(wěn)定的含氮化合物分解的中間產(chǎn)物，既可被氧化為硝酸鹽，又可被還原為氨。天然水中硝酸根（no）有可能來自它的鹽類的溶解，但主要是有機(jī)物分解帶入。硝酸根離子是氮的最高價(jià)氧化物，在稀溶液中不

21、反應(yīng)。也是自然水域中最常見的離子，也是氨氧化反應(yīng)的最終產(chǎn)物，不易與金屬離子形成絡(luò)合物。所有金屬硝酸鹽都可以溶于水，屬于強(qiáng)酸。處理方法：處 理 方 法去除率處 理 方 法去除率化學(xué)還原法3390反滲透法5096生物反硝化法7095電滲析法3050離子交換法8099蒸餾法9098（13）、有機(jī)氮和氨氮 去除方法：生物法；活性炭吸附法；石灰、明礬或鐵鹽混凝法；氯氣氧化法。氨氮處理技術(shù)的選擇主要取決于：（1）水的性質(zhì)；（2）要求達(dá)到的處理效果；（3）經(jīng)濟(jì)性。 （1）生物硝化法，即將氨氮轉(zhuǎn)化為硝酸鹽和亞硝酸鹽，有時(shí)也包括反硝化法除氮；（2）氨吹脫法；（3）折點(diǎn)氯化法（brrakpoint chlorin

22、ation）；（4）離子交換法。硝化：如果反應(yīng)完全，氨氧化成硝酸鹽是二階段的反應(yīng)。開始，由于亞硝酸菌的作用使氨氧化成亞硝酸鹽，亞硝酸菌屬于強(qiáng)好氣性自養(yǎng)細(xì)菌，利用氨作為氨作為其唯一能源。第二階段，在硝酸菌的作用下使亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成硝酸鹽。硝酸菌是以亞硝酸作為唯一能源的特種自養(yǎng)細(xì)菌。從這個(gè)關(guān)系中可以看到要達(dá)到完全硝化，1.0mg/l氨氮（以氮計(jì)）就需要4.6mg/l的溶解氧。nh+2ono+2h+ho折點(diǎn)氯化法：折點(diǎn)氯化法是將氯氣通入廢水中達(dá)到某一點(diǎn)，在該點(diǎn)時(shí)水中游離氯含量最低，而氨的濃度降為零。當(dāng)氯氣通入量超過該點(diǎn)時(shí)，水中的游離氯就會(huì)增多。因此該點(diǎn)稱為折點(diǎn)，該狀態(tài)下的氯化稱為折點(diǎn)氯化。折點(diǎn)氯化法除

23、氨的機(jī)理為氯氣與氨反應(yīng)生成了無害的氮?dú)?。處理時(shí)所需的實(shí)際氯氣量取決于溫度、ph值及氨氮濃度。氧化1mg氨氮有時(shí)需要910mg的氯氣。折點(diǎn)氯化法處理后的出水在排放前一般需要用活性炭或so進(jìn)行反氯化，除去余氯。（14）、硅酸（h2sio3） 天然水中硅酸來源于硅酸鹽礦物的溶解。硅是地球上第二含量豐富的元素，因此天然水中普遍含有硅酸，不過含量的變化幅度較大，可以從約6mg/l120mg/l。地下水中硅酸的含量比地表水中的多。硅酸在水中的基本形態(tài)是單分子的正硅酸h4sio4，它可以電離出h3sio4、h2sio4等。在濃度較高、ph較低的條件下，單分子硅酸可以聚合成多核絡(luò)合物、高分子化合物甚至膠體微粒

24、。水中硅酸的含量通常以sio2（mg/l）計(jì)算，故又稱為可溶性二氧化硅。處理方法：一般可用陰離子交換樹脂去除，還可以通過提高水的溫度或降低回收率的方法；或加阻垢劑。（15）、磷酸鹽（參照第五章）。處理方法：化學(xué)沉淀法、生物處磷法或反滲透法（去除率99）。（16）、氟離子（f） 自然界的氟廣泛存在于螢石（caf2）等礦物質(zhì)中，是自然界中固有的化學(xué)物質(zhì)。氟的化學(xué)性質(zhì)活潑，在自然界中不以單質(zhì)形式存在，除n2、o2外，幾乎能與所有金屬，非金屬元素反應(yīng)，生成各種化合物。處理方法：大致可以分為五類：化學(xué)沉淀法、吸附與離子交換法，電凝聚法，電滲析法，反滲透法。、化學(xué)沉淀法：石灰沉淀氟化物的反應(yīng)方程式為：ca

25、(oh)2+2hfcaf2+2h2o。、吸附與離子交換法：常用作除氟的吸附劑包括骨炭、活性氧化鋁、沸石和離子交換。1、骨炭法：骨頭的主要成分是碳酸鈣磷灰石ca(po4)6caco3碳酸鹽中的co被f取代形成難溶的含氟化合物。ca(po4)6caco32f ca(po4)6caf2co。 骨炭基本組成是磷酸三鈣和炭，粒徑為2840目的骨炭，吸附容量高達(dá)23.5mg/lf/g骨炭。（再生：可以用濃度為1.0的苛性鈉或苛性鈉與碳酸鈉混合液來再生，然后用酸性溶液中和，最后用清水沖洗。） 2、活性氧化鋁法：作用機(jī)理為：(al2o3)nal2(so4)3+6f(al2o3)n2alf3+3so 再生：(a

26、l2o3)n2alf3+also4(al2o3)nal2(so4)3+2alf3 固體床水流一般為升流式，濾層厚度1.11.5min，濾速為36m/h，ph值57。（再生：采用naoh再生，再生液濃度一般為1.0，再生后須用清水反沖洗810min,再生時(shí)間約1.01.5h。再生后的濾層呈堿性，須用稀硫酸中和使其轉(zhuǎn)變?yōu)槿跛嵝?，以便更好去處f離子和其它陰離子）。三、其它雜質(zhì)（17）、氧（o2）天然水溶解的氧主要自空氣中的氧，其次水生植物的光合作用也放出氧。水中溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、大氣壓力、水溫及水的含鹽量等有關(guān)。常溫下水中溶解氧的量大約為814mg/l。在藻類繁殖的水中，溶解氧可能達(dá)到飽

27、和狀態(tài)。水中有機(jī)物的量較多時(shí)，其進(jìn)行生物氧化分解的耗氧速度超過從空氣中補(bǔ)充的溶解氧速度，則水中溶解氧的量將減少。有機(jī)物污染嚴(yán)重時(shí)，水中溶解氧量可接近為零。這時(shí)有機(jī)物在缺氧條件下分解就出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象，使水質(zhì)嚴(yán)重惡化。在缺氧水體中，水生動(dòng)植物的生長將受到抑制，甚至死亡。地下水中一般溶解氧含量較少。海水中因含鹽量高，其溶解氧含量較低，約為淡水的80%。（18）、酚 是一種芳香族碳?xì)浠衔锏暮跹苌?。其羥基直接與苯環(huán)相聯(lián)。按照苯環(huán)上所含羥基數(shù)目多少，可分單元酚（如苯酚和多元酚）。按其能否與水蒸汽共沸而揮發(fā)，又分為揮發(fā)酚和不揮發(fā)酚。因此，酚類不僅指苯酚，而且還包括鄰位和間位被羥基、鹵素、烷基、芳基、

28、硝基、亞硝基、羧基、醛基、苯甲酰等取代的，以及對(duì)位被鹵素、甲氧基、羧基、磺基等取代的酚化合物的總稱，并以酚類的含量表示其濃度。處理方法：1、高濃度含酚水（500mg/l以上）；萃取法和苯堿脫酚法。 2、中濃度含酚水（5500mg/l）；生物法、活性炭法及化學(xué)氧化法。 3、低濃度含酚水（5mg/l以下）；活性炭吸附法。（19）、氰 (nccn) 氰化物是極毒物質(zhì)，特別是當(dāng)處于酸性ph值范圍內(nèi)時(shí)，它變成劇毒的氫氰酸。含氰廢水必須先經(jīng)處理。處理方法：氯化法、氧化法或電解法。 1、氯化法：可分為兩種：直接向廢水中投加次氯酸鈉；或者投加氫氧化鈉及通氯氣以生成次氯酸鈉（此方法成本低，操作不安全性差）。加入

29、的或產(chǎn)生的次氯酸鹽將氰化物氧化成氰酸鹽，此法通常稱為堿性氯化法，在ph10條件下，氧化時(shí)間一般控制在30min至2h。須用ph和orp傳感器及自動(dòng)加料技術(shù)，以保證最大的反應(yīng)速率、最低的停留時(shí)間和最完整的反應(yīng)； nacn+cl2+2naohnacno+2nacl+h2o 2nacno+3cl2+8naohn2+2naco+6nacl+4h2o 氰酸鹽還可進(jìn)一步氧化或氯化成二氧化碳和氮?dú)?，也可采用酸性水解使其生成二氧化碳和氨。酸性水解通常加硫酸，在ph23下完成?？稍诩s5min的接觸時(shí)間內(nèi)完成。如能嚴(yán)格控制ph值，單用氯化法也可將氰化物氧化成co2和n2。在較低ph條件下，應(yīng)通入足夠的氯氣，保證氰

30、化物氧化成氰酸鹽過程中氯氣過剩，以避免釋放出極毒的氯化氰氣體。氯化氰是氰化物氧化成氰酸鹽的中間產(chǎn)物。（20）、硒（se）硒能形成兩種或兩個(gè)以上不同結(jié)構(gòu)的晶體。相對(duì)密度分別為4.79（），4.46（），4.82（無定型） 處理方法：各種處理技術(shù)的效率取決于硒的物理狀態(tài)（顆粒狀或溶解狀）及其氧化態(tài)。顆粒態(tài)硒可通過沉降或過濾等物理方法有效去除，而溶解的硒則可通過沉淀、混凝共沉淀、活性炭吸附、離子交換、反滲透等方法去除。（21）、汞（hg） 又稱水銀，是一種銀白色的液體金屬，也是常溫下唯一成液態(tài)狀的金屬；在常溫下即可蒸發(fā)。水銀蒸汽無色、無味，比空氣重7倍。汞及其化合物都是有毒物質(zhì)。處理方法：化學(xué)沉淀法

31、（如石灰、硫化鈉、明礬、鐵鹽等）、離子交換法、吸附混凝法以及還原過濾法、活性炭吸附法。 1、沉淀法：加入硫化鈉處理由于hg與s有強(qiáng)烈的親和力，能生成溶度積小的硫化汞而從溶液中除去。當(dāng)初始汞濃度較高時(shí)，硫化物沉淀法可達(dá)到99.9以上的去處率。ph值7左右，反應(yīng)方程式為：hg+s=hgs（22）砷（as） 砷不溶于水，但是有許多砷酸鹽易溶于水，如亞砷酸酐、砷酸酐、亞砷酸鈉、砷酸鈉。砷有三價(jià)、四價(jià)和五價(jià)的化合物。無機(jī)砷主要以亞砷酸離子（aso）和砷酸離子（aso）的形式存在于水中。在溶解氧存在的情況下，亞砷酸鹽最終氧化為毒性很低的砷酸鹽。這種陰離子的氧化態(tài)對(duì)一些處理工藝的除砷有明顯影響。處理方法：1

32、、化學(xué)沉淀法（如硫化鈉、石灰、苛性堿、硫酸鐵、氯化鐵或明礬），多種絮凝劑混合處理最有效的是氫氧化鈣和氯化鐵混合使用，去除率99以上。 ph10.0/500mg/l氯化鐵，ph10.0/500mg/l硫化鈉。 2、離子交換法（苯乙烯季胺型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂oh型）。 3、二價(jià)鐵與砷酸根反應(yīng)方程式：6fe2aso2fe3(aso4)2 用氫氧化鈣與膨潤土反應(yīng)生成的硅酸鈣和鈣膨潤土產(chǎn)物價(jià)格低廉、處理工藝簡(jiǎn)單，除砷率可達(dá)99.9。（23）、鎘（cd） 是一種灰白色的金屬，不溶于水，硫酸鎘、氯化鎘和硝酸鎘溶于水。在堿性反應(yīng)中鎘化物沉淀析出。碳酸鎘和氫氧化鎘不溶于水。鎘主要以正二價(jià)形式存在。處理方法：氫

33、氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、反滲透法、離子交換法、氧化還原法。（24）、鉻（cr） 在自然環(huán)境中，鉻以多種價(jià)形式存在，通常以二價(jià)、三價(jià)和六價(jià)形式。二價(jià)離子能被空氣迅速氧化成三價(jià)離子。鉻的化合物最多的是三價(jià)與六價(jià)，其氧化物為cr2o3、cro3；鉻酸鹽為na2cro4、k2cro4、na2cr2o7、k2cr2o7等，是強(qiáng)氧化劑。三價(jià)鉻與六價(jià)鉻在一定條件下又可以相互轉(zhuǎn)化，在有機(jī)質(zhì)和還原劑的作用下，六價(jià)鉻可以還原為三價(jià)鉻。為此，在厭氧狀態(tài)的水體中，鉻一般以三價(jià)形式存在。處理方法：還原法、沉淀法、沉淀加過濾法、活性炭、離子交換等。（25）、鉛（pb） 環(huán)境中的鉛通常以二價(jià)離子狀態(tài)存在。pb與可溶性

34、的硫酸鹽相遇即生成白色硫酸鉛沉淀: pb+sopbso4 pb+spbspb還可與oh作用產(chǎn)生白色膠體的氫氧化鉛沉淀，氫氧化鉛系兩性物質(zhì)，可像酸或堿一樣能在溶液中電離：pb+2ohpb(oh)2h+hpbo因?yàn)樗哂袃尚?，故可與酸和堿相互作用：pb(oh)2+2hclpbcl2+2h2opb(oh)2+naohnahpbo2+h2o處理方法：可溶性鉛一般先使之形成鉛沉淀，再去除。所使用的沉淀劑有石灰、苛性堿、蘇打、硫酸鐵及磷酸鹽等，吸附法、反滲透或離子交換法。（26）、鎳（ni） 不溶于水。但是，它的許多鹽類溶于水，這些鹽類有硫酸鎳、氧化鎳和硝酸鎳。 鎳的化合物有二價(jià)、三價(jià)和四價(jià)，鎳有兩種堿性

35、氧化物：氧化鎳（nio）和三氧化二鎳（ni2o3），并有與之相對(duì)應(yīng)的氫氧化物ni（oh）2和ni(oh)3，但不呈兩性。此外，nio具有很強(qiáng)的氧化性。二氧化鎳是在特定的條件下得到，即在堿性溶液中氧化二價(jià)鎳鹽而生成黑色的含水化合物。處理方法：沉淀法、活性炭吸附、反滲透法、離子交換法等。（27）、油脂 水中的油脂可以劃分為五種物理形態(tài)：（1）游離態(tài)油，靜止時(shí)能迅速上升到液面；（2）機(jī)械分散態(tài)油，直徑從數(shù)微米至數(shù)毫米的細(xì)微液滴，可為電荷力或其他力所穩(wěn)定，但未受表面活性劑的影響；（3）化學(xué)穩(wěn)定的乳化油，油滴類似于機(jī)械分散態(tài)，但由于油水界面有表面活性劑的影響而具有高度的穩(wěn)定性；（4）“溶解態(tài)”油，化學(xué)概

36、念上真實(shí)溶解的油和極細(xì)微分散的油珠（直徑一般小于5m），這種形態(tài)的油通常無法用常規(guī)物理方法除去；（5）固體附著油，吸附于廢水中固體顆粒表面的油。處理方法：1、初級(jí)處理；利用油脂與水之間相對(duì)密度的差異而進(jìn)行的。重力型隔油池是處理含油廢水最常用的設(shè)備。其處理過程通常是將含油廢水置于池中進(jìn)行水重力分離，然后撇去廢水表面的油脂。2、二級(jí)處理；凝聚砂濾（化學(xué)藥劑：如明礬、石灰和聚合物）；超濾反滲透法、活性炭或泥炭法和生物法。 由于各種工業(yè)含油廢水具有不同的特性，因此每種方法的處理效果和技術(shù)經(jīng)濟(jì)相差很大，沒有一種處理系統(tǒng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。相對(duì)原子質(zhì)量表（摩爾質(zhì)量）元素符號(hào)相對(duì)原子量元素符號(hào)相對(duì)原子量鐵fe55

37、.845錳mn54.938鈣ca40.078鎂mg24.305鉀k39.098鈉na22.990鍶sr87.62鋇bi208.98鋅zn65.39鋁al26.982二氧化碳co244.01重碳酸鹽hco361.025碳酸鹽h2co362.025碳酸根co360.025硫化氫h2s34.08硫酸鹽h2so382.07硝酸鹽hno363.013亞硝酸鹽hno247.013硅酸鹽h2sio378.083氨氮nh317.03磷酸鹽h3po497.995二氧化硅sio260.084氟f18.998硒se78.96汞hg200.59砷as74.922鎘cd112.41鉻cr51.996鉛pb207.2溴b

38、r79.904鎳ni58.693硼酸根bo242.809銅cu63.546氫h1.0079碘i126.90碳c12.011氮n14.007氯cl35.453硫s32.066氧o15.999硅si28.086第十三章 過 濾源水經(jīng)過沉淀或澄清處理后，部分大顆粒雜質(zhì)被除去，水的濁度降低。但要進(jìn)一步提高水質(zhì)還需要過濾的方法除去細(xì)小的雜質(zhì)顆粒。水的過濾可以被認(rèn)為是一種“物理化學(xué)”過程，水通過顆粒物料濾床，分離出水中的懸浮雜質(zhì)和膠體雜質(zhì)。過濾是一種凈化水的有效而重要的處理工藝過程，它還是一種不可缺少的工藝過程。過濾就是將含有懸浮、顆粒雜質(zhì)和濁度的源水通過一定厚度的粒料或非粒狀材料，有效地去除水中雜質(zhì)和濁

39、度，使水凈化過程。這種過濾用的設(shè)備稱為過濾器或過濾池。過濾用的材料叫做濾料，堆積在一起的濾料層叫濾層。當(dāng)濾層中截留的雜質(zhì)過多時(shí)，濾層中孔隙被堵，水流的阻力增大，過濾速度變小。為恢復(fù)原過濾速度，必須定期用清水反向沖洗濾料此過程稱反洗。機(jī)械過濾器：在以井水或自來水為水源的預(yù)處理系統(tǒng)中，多采用壓力式機(jī)械過濾器。機(jī)械過濾器一般用不銹鋼制成，工作壓力為6105pa，反沖只用水洗，濾料可視原水水質(zhì)情況分別采用單層、雙層或多層。 濾料一般采用多層結(jié)構(gòu)，這樣過濾效果較好。各層可用同類材料，如不同粒徑的石英砂。也可用不同種類的材料，如上層用無煙煤，下層用各種用各種粒徑的石英砂。對(duì)于含鐵較高的水，可采用錳砂。精濾

40、器：水在進(jìn)入ro前必須經(jīng)過精濾器，一般采用孔徑為3m的膜，它能處理可使ro膜堵塞的較高的sdi值和混濁度的水，砂過濾能去除很小的膠體顆粒，使?jié)岫冗_(dá)到1度左右，但每毫升水中仍有幾十萬個(gè)粒徑為120m的顆粒，這些是砂濾不能去除的，精濾器可以去除這種微細(xì)顆粒。常作為ro之前的精密處理的過濾器。第十四章 活性炭應(yīng)用技術(shù) 吸附過程在給水和廢水處理方面有很多應(yīng)用?；钚蕴康奈⒖捉Y(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，吸附性能優(yōu)良，是使用最廣泛，也較經(jīng)濟(jì)的吸附劑?；钚蕴坎粌H對(duì)有機(jī)物或無機(jī)物，對(duì)離子型或非離子型物質(zhì)都具有一定的吸附能力，而且活性炭表面還能接觸催化作用。在水處理工藝中，活性炭常用于以下幾個(gè)方面。1、用于生活飲用水的深度處理，去

41、除自來水中的嗅味、酚、鹵代物（氯仿等）和余氯等。2、用于制備高純水的預(yù)處理，使自來水在進(jìn)行離子交換前，預(yù)先去除有機(jī)物、微生物、膠體和余氯等，以防止離子交換樹脂被有機(jī)物等污染。3、用于電鍍、印染、煉油等廢水的三級(jí)處理，使廢水二級(jí)處理后還不能被生物降解去除的某些殘留有機(jī)物，用活性炭去除。一、活性炭吸附機(jī)理 在相界面上，物質(zhì)的濃度自動(dòng)發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象稱為吸附，它是一種建立在分子擴(kuò)散基礎(chǔ)上的物質(zhì)表面現(xiàn)象。吸附作用可以發(fā)生在液液、氣液、氣固和液固等任何兩相的界面之間?；钚蕴績羲且汗虄上嘟缑嬷g的吸附作用。具有吸附能力的多孔性固體物質(zhì)，稱之為吸附劑；水中被吸附的物質(zhì)，如有害物質(zhì)等，稱之為吸附質(zhì)；水是

42、液相介質(zhì)，稱為溶劑。 由于吸附是一種表面現(xiàn)象，所以與表面張力、表面能的變化有關(guān)。吸附劑顆粒中，固體界面上的分子受力不均衡，因而產(chǎn)生表面張力，具有表面能。當(dāng)它吸附溶質(zhì)到其界面后，界面上的分子受力就要均衡些，導(dǎo)致表面張力的減少，符合熱力學(xué)第二定律，這種能量有自動(dòng)變小的趨勢(shì)。 吸附劑表面的吸附力可分為3種，即分子引力（van der waals 力），化學(xué)鍵力和靜電引力，因此吸附可分為3種類型：物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附。（1）、物理吸附 物理吸附是吸附質(zhì)與吸附劑之間的分子引力產(chǎn)生的吸附，其特征為： a、吸附時(shí)表面能降低，所以是放熱反應(yīng)，一般吸附每克分子放出的熱量小于5kcal(4.18685

43、j)。b、吸附選擇性較差，對(duì)于各種物質(zhì)來說，只不過是分子間力的大小有所不同。分子引力隨分子量增大而增加。對(duì)同一系化合物中，吸附隨分子量增大而增大，這稱為traube規(guī)則。c、不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以不需要活化能，低溫就能進(jìn)行。d、吸附質(zhì)在吸附劑表面由于熱運(yùn)動(dòng)，可以在表明自由轉(zhuǎn)移，因此較易解吸，可以是單層或多層吸附。（2）、化學(xué)吸附 化學(xué)吸附是吸附質(zhì)與吸附劑之間由于化學(xué)鍵力發(fā)生了化學(xué)作用，使得化學(xué)性質(zhì)改變。例如石灰吸附空氣中co2形成caco3，鋅粒吸附水中汞形成鋅汞齊合金?；瘜W(xué)吸附得特征為：吸附熱大，相當(dāng)于化學(xué)鍵的能量，即化學(xué)反應(yīng)熱；吸附具有選擇性，當(dāng)化學(xué)鍵力大時(shí)，吸附不可逆；吸附在高溫下可以進(jìn)行

44、，一般為分子層吸附。（3）、離子交換吸附 吸附質(zhì)得離子由于靜電引力聚集到吸附劑表面的帶電點(diǎn)上，同時(shí)吸附劑也放出一個(gè)等當(dāng)量離子。離子所帶電荷越多，吸附越強(qiáng)。電荷相同的離子，其水化半徑越小，越易被吸附。 溶質(zhì)與水的相互作用可通過溶解度來表示，更確切地說，是溶質(zhì)與水形成氫鍵地能力。溶解度大的溶質(zhì)，或者說容易與水形成氫鍵的溶質(zhì)，難于吸附。 物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附并不是孤立的，往往同時(shí)發(fā)生，水處理中大多數(shù)的吸附現(xiàn)象往往是上述3種吸附作用的綜合結(jié)果，即幾種造成吸附作用的力常常相互起作用。由于吸附質(zhì)、吸附劑及其他因素的影響，可能某種吸附是主要的。例如有的吸附在低溫時(shí)主要是物理吸附，在高溫時(shí)主要是化學(xué)吸附?；钚蕴坑糜谒幚砉に囘^程，除了應(yīng)用于某些工業(yè)廢水處理之外，一般均以物理吸附為主，van der waals力是活性炭在水中一般雜質(zhì)吸附的主要作用力，由于水中常存在各種不同性質(zhì)的溶質(zhì)，存在著競(jìng)爭(zhēng)吸附現(xiàn)象。根據(jù)它們與活性炭表面之間的吸引力大小，以及水合作用的強(qiáng)弱，吸附有先有后，有強(qiáng)有弱，即使是有