污水的吸附法、離子交換法、萃取法和膜析法處理學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1污水的吸附法、離子交換污水的吸附法、離子交換(l z jio hun)法、萃取法和膜析法處理法、萃取法和膜析法處理第一頁，共126頁。第1頁/共125頁第二頁，共126頁。第2頁/共125頁第三頁，共126頁。復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。第3頁/共125頁第四頁，共126頁。第4頁/共125頁第五頁，共126頁。1、 吸附(xf)原理吸附物理吸附化學(xué)吸附吸附劑與吸附物質(zhì)之間是通過分子間引力(即范徳華力)而產(chǎn)生的吸附吸附劑與被吸附物質(zhì)之間產(chǎn)生化學(xué)作用，生成化學(xué)鍵引起吸附第5頁/共125頁第六頁，共126頁。第6頁/共125頁第七頁，共126頁。WccVqee)(0第7頁/共125頁第八頁，共126頁。

2、第8頁/共125頁第九頁，共126頁。001QCbQqCeee第9頁/共125頁第十頁，共126頁。第10頁/共125頁第十一頁，共126頁。eecnkqlg1lglgWCCqee0第11頁/共125頁第十二頁，共126頁。第12頁/共125頁第十三頁，共126頁。三、影響(yngxing)吸附的因素衡量指標(biāo)吸附能力吸附速度固體吸附劑用吸附量衡量單位質(zhì)量吸附劑在單位時(shí)間內(nèi)所吸附的物質(zhì)量吸附階段顆粒外部擴(kuò)散階段孔隙擴(kuò)散階段吸附反應(yīng)階段吸附質(zhì)從溶液中擴(kuò)散到吸附劑表面吸附質(zhì)在吸附劑孔隙中繼續(xù)向吸附點(diǎn)擴(kuò)散吸附質(zhì)被吸附在吸附劑孔隙內(nèi)的吸附點(diǎn)表面第13頁/共125頁第十四頁，共126頁。吸附速度(sd)主

3、要取決于外部擴(kuò)散速度(sd)和孔隙擴(kuò)散速度(sd)。外部擴(kuò)散速度與溶液濃度成正比與吸附劑的比表面積的大小成正比吸附劑顆粒直徑越小，速度越快增加溶液與顆粒間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度，可提高速度孔隙擴(kuò)散速度吸附劑顆粒越小，速度越快第14頁/共125頁第十五頁，共126頁。 吸附劑的物理化學(xué)(w l hu xu)性質(zhì)和吸附質(zhì)的物理化學(xué)(w l hu xu)性質(zhì)對(duì)吸附有很大影響。 極性分子(或離子)型的吸附劑容易吸附極性分子(或離子)型的吸附質(zhì)。 非極性分子型的吸附劑容易吸附非極性的吸附質(zhì)。第15頁/共125頁第十六頁，共126頁。第16頁/共125頁第十七頁，共126頁。第17頁/共125頁第十八頁，共126

4、頁。第18頁/共125頁第十九頁，共126頁。1. 活性炭 在水處理(chl)中較多采用顆粒活性炭。 再生是在吸附劑本身的結(jié)構(gòu)基本不發(fā)生變化的情況下，用某種方法(fngf)將吸附質(zhì)從吸附劑微孔中除去,恢復(fù)它的吸附能力。第19頁/共125頁第二十頁，共126頁。再生(zishng)方法加熱再生法在高溫條件下，提高了吸附質(zhì)分子的能量，使其易于從活性炭的活性點(diǎn)脫離；而吸附的有機(jī)物則在高溫下氧化和分解，成為氣態(tài)逸出或斷裂成低分子化學(xué)再生法通過化學(xué)反應(yīng)，使吸附質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)而解吸下來第20頁/共125頁第二十一頁，共126頁。第21頁/共125頁第二十二頁，共126頁。第22頁/共125頁第二十

5、三頁，共126頁。第23頁/共125頁第二十四頁，共126頁。4. 腐植酸類吸附劑 種類：天然(tinrn)的富含腐植酸的風(fēng)化煤、泥煤、褐煤等，它們可以直接使用或經(jīng)簡(jiǎn)單處理后使用；將富含腐植酸的物質(zhì)用適當(dāng)?shù)酿ず蟿┲苽涑傻母菜嵯禈渲?腐植酸是一組芳香結(jié)構(gòu)的，性質(zhì)與酸性物質(zhì)(wzh)相似的復(fù)雜混合物。 腐植酸類物質(zhì)能吸附(xf)工業(yè)廢水中的許多金屬離子，如汞、鉻、鋅、鎘、鉛、銅等。 腐植酸對(duì)陽離子的吸附，包括離子交換、螯合、表面吸附、凝聚等作用。 腐植酸類物質(zhì)在吸附重金屬離子后,可以用H2SO4、HCl、NaCl等進(jìn)行解吸。第24頁/共125頁第二十五頁，共126頁。第25頁/共125頁第二十

6、六頁，共126頁。第26頁/共125頁第二十七頁，共126頁。第27頁/共125頁第二十八頁，共126頁。五、 吸附工藝(gngy)和設(shè)備操作(cozu)方式連續(xù)式間歇式將廢水和吸附劑放在吸附池內(nèi)進(jìn)行攪拌30min左右，然后靜置沉淀，排除澄清液固定床移動(dòng)床流化床吸附劑固定填放在吸附柱(或塔)中在操作過程中定期地將接近飽和的一部分吸附劑從吸附柱中排出，并同時(shí)將等量的新鮮吸附劑加入柱中吸附劑在吸附柱內(nèi)處于膨脹狀態(tài)，懸浮于由下而上的水流中第28頁/共125頁第二十九頁，共126頁。六、吸附(xf)法在污水處理中的應(yīng)用1. 吸附(xf)法除汞 活性炭有吸附汞和汞化合物的性能(xngnng)，但因其吸附

7、能力有限，只適宜于處理含汞量低的廢水。吸附法除汞流程第29頁/共125頁第三十頁，共126頁。2. 煉油廠、印染廠廢水的深度(shnd)處理 某煉油廠含油廢水，經(jīng)隔油，氣浮和生物(shngw)處理后，再經(jīng)砂濾和活性炭過濾深度處理。 廢水(fishu)的含酚量從0.1mg/L(生物處理后)降至0.005mg/L，氰從0.19mg/L降至0.048mg/L，COD從85mg/L降至18mg/L。第30頁/共125頁第三十一頁，共126頁。第31頁/共125頁第三十二頁，共126頁。第32頁/共125頁第三十三頁，共126頁。 實(shí)質(zhì)：不溶性離子化合物(離子交換劑)上的可交換離子與溶液中的其他同性離子

8、的交換反應(yīng)，是一種(y zhn)特殊的吸附過程，通常是可逆化學(xué)吸附。 離子交換是可逆反應(yīng)(kn-fnyng)，其反應(yīng)式可表達(dá)為：HRMMRH交換(jiohun)樹脂交換離子飽和樹脂 在平衡狀態(tài)下，樹脂中及溶液中的反應(yīng)物濃度符合下列關(guān)系式：KRHMRMH K值的大小能定量地反映離子交換劑對(duì)某兩個(gè)固定離子交換選擇性的大小。第33頁/共125頁第三十四頁，共126頁。第34頁/共125頁第三十五頁，共126頁。1. 離子交換(l z jio hun)劑樹脂 離子交換樹脂是人工合成(rn n h chn)的高分子聚合物，由樹脂本體(又稱母體或骨架)和活性基團(tuán)兩個(gè)部分組成。種類凝膠型樹脂大孔型樹脂多孔凝

9、膠型樹脂巨孔型(MR型)樹脂高巨孔型(超MR型)樹脂按活性基團(tuán)可分為含有酸性基團(tuán)的陰離子交換樹脂含有堿性基團(tuán)的陽離子交換樹脂含有胺羧基團(tuán)等的螯合樹脂含有氧化還原基團(tuán)的氧化還原樹脂兩性樹脂第35頁/共125頁第三十六頁，共126頁。第36頁/共125頁第三十七頁，共126頁。第37頁/共125頁第三十八頁，共126頁。第38頁/共125頁第三十九頁，共126頁。二、離子交換(l z jio hun)樹脂的選用1. 離子交換樹脂(shzh)的有效pH范圍樹脂類型強(qiáng)酸性離子交換樹脂弱酸性離子交換樹脂強(qiáng)堿性離子交換樹脂弱堿性離子交換樹脂有效pH范圍114514112072. 交換(jiohun)容量

10、定量表示樹脂交換能力的大小，單位為mol/kg(干樹脂)或mol/L(濕樹脂)第39頁/共125頁第四十頁，共126頁。交換容量全交換容量工作交換容量一定量的樹脂所具有的活性基團(tuán)或可交換離子的總數(shù)量樹脂在給定工作條件下實(shí)際的交換能力3. 交聯(lián)度 交聯(lián)度較高的樹脂，孔隙較低，密度較大，離子(lz)擴(kuò)散速度較低，對(duì)半徑較大的離子(lz)和水合離子(lz)的交換量較小，浸泡在水中時(shí)，水化度較低，形變較小，也就比較穩(wěn)定，不易破碎。第40頁/共125頁第四十一頁，共126頁。第41頁/共125頁第四十二頁，共126頁。規(guī)律(gul)： （1）離子的交換的選擇性, 除同它本身和離子交換樹脂的化學(xué)性質(zhì)(hu

11、xu xngzh)有關(guān)外, 溫度和濃度的影響都很大。 （2）在常溫(chngwn)和低濃度水溶液中，陽離子的價(jià)態(tài)越高，它的選擇性越大。 （3）在常溫和低濃度水溶液中，同價(jià)陽離子的選擇性大致上是原子序數(shù)越高，選擇性越大；但是稀土元素情況正好相反。 （4）氫離子對(duì)陽離子交換樹脂的選擇性，取決于樹脂的性質(zhì)。 （5）在常溫和低濃度水溶液中，對(duì)弱堿性陰離子交換樹脂來說, 酸根(陰離子)的交換序列如下：SO42- CrO42- 檸檬酸根酒石酸根 NO3- AsO43- PO43- MoO42- 醋酸根、I-、Br- Cl- F-。第42頁/共125頁第四十三頁，共126頁。第43頁/共125頁第四十四頁，

12、共126頁。第44頁/共125頁第四十五頁，共126頁。 （6）對(duì)強(qiáng)堿性(jin xn)陰離子交換樹脂講，離子的交換勢(shì)隨樹脂的性質(zhì)而異，沒有一般性的規(guī)律。 （7）氫氧基對(duì)陰離子交換樹脂的交換勢(shì)決定(judng)于樹脂類型。 （8）離子量高的有機(jī)離子和金屬絡(luò)合離子的交換(jiohun)勢(shì)特別大。 （9）大孔型樹脂具有很強(qiáng)的吸附性能，往往可以吸附廢水中的非離子型雜質(zhì)。第45頁/共125頁第四十六頁，共126頁。第46頁/共125頁第四十七頁，共126頁。第47頁/共125頁第四十八頁，共126頁。第48頁/共125頁第四十九頁，共126頁。第49頁/共125頁第五十頁，共126頁。第50頁/共12

13、5頁第五十一頁，共126頁。操作1取未知樹脂樣品2 ml，置于30ml試管中操作2加 1 mol/L HCl 15ml，搖12 min，重復(fù)23次操作3水洗23次操作4加10CuSO4（其中含1H2SO4）5ml,搖1 min，放置5 min檢查淺綠色操作5加5 mol/L氨液2 ml,搖1 min，水洗檢查 深藍(lán) 顏色不變結(jié)果強(qiáng)酸型陽樹脂 弱酸型陽樹脂 第51頁/共125頁第五十二頁，共126頁。第52頁/共125頁第五十三頁，共126頁。第53頁/共125頁第五十四頁，共126頁。第54頁/共125頁第五十五頁，共126頁。第55頁/共125頁第五十六頁，共126頁。第56頁/共125頁第

14、五十七頁，共126頁。第57頁/共125頁第五十八頁，共126頁。第58頁/共125頁第五十九頁，共126頁。第59頁/共125頁第六十頁，共126頁。三、離子交換的工藝(gngy)和設(shè)備離子交換裝置固定床單層床雙層床混合床連續(xù)床移動(dòng)床流動(dòng)床第60頁/共125頁第六十一頁，共126頁。第61頁/共125頁第六十二頁，共126頁。1. 交換(jiohun) 開啟進(jìn)水閥1和出水閥2，其余(qy)閥門關(guān)閉。2. 反洗 目的在于松動(dòng)樹脂層，以便下一步再生時(shí)，注入的再生液能分布均勻，同時(shí)也及時(shí)地清除積存在樹脂層內(nèi)的雜質(zhì)、碎粒和氣泡。 先關(guān)閉閥門1和2，打開反洗閥3，然后再逐漸開大排水閥4進(jìn)行反洗。3.

15、再生(zishng) 先關(guān)閉閥門3和4，打開排氣閥7及排水閥5，將水放到離樹脂層表面10cm左右，再關(guān)閉閥門5，開啟進(jìn)再生液閥門8，排出交換器內(nèi)空氣后，即關(guān)閉閥門7，再適當(dāng)開啟閥門5，進(jìn)行再生。第62頁/共125頁第六十三頁，共126頁。四、離子交換(l z jio hun)法在廢水處理中的應(yīng)用1. 電鍍(dind)含鉻廢水的處理 生產(chǎn)實(shí)踐表明，在電鍍車間(chjin)鉻鍍槽的洗滌水閉路循環(huán)系統(tǒng)中采用離子交換法分離、回收鉻酸是有效的。4. 清洗 先關(guān)閉閥門8，然后開啟閥門1及5。 固定床離子交換器的設(shè)計(jì)計(jì)算，根據(jù)物料平衡原理，可得如下基本公式：TccqAhEOV)(A離子交換器截面積，m2；h

16、樹脂層高度，m；E交換樹脂的工作交換容量，mmol/L;qv廢水平均流量，m3/h;c0進(jìn)水濃度，mmol/L;c出水濃度，nmol/L；T交換周期，h。第63頁/共125頁第六十四頁，共126頁。第64頁/共125頁第六十五頁，共126頁。2. 離子交換(l z jio hun)法處理含汞廢水 日本和瑞士的氯堿廠采用(ciyng)陰離子交換樹脂和螯合樹脂處理含汞(氯化汞絡(luò)合離子)廢水。第65頁/共125頁第六十六頁，共126頁。第66頁/共125頁第六十七頁，共126頁。第67頁/共125頁第六十八頁，共126頁。第68頁/共125頁第六十九頁，共126頁。 萃取(cuq)過程：用適當(dāng)?shù)娜軇?/p>

17、分離混合物的過程。步驟把萃取劑加入廢水，并使它們充分接觸，有害物質(zhì)作為萃取物從廢水中轉(zhuǎn)移到萃取劑中把萃取劑和廢水分離開了，廢水就得到了處理把萃取物從萃取劑中分離出來，使有害物成為有用的副產(chǎn)品，而萃取劑則可用于萃取過程才算在技術(shù)上已經(jīng)成立；其次，就是經(jīng)濟(jì)上的考慮第69頁/共125頁第七十頁，共126頁。萃取(cuq)劑 萃取劑對(duì)被萃取物的溶解度要高，對(duì)水中其他物質(zhì)(wzh)的溶解度要低，而萃取劑本身在水中的溶解度要低。 分配系數(shù)表征萃取劑的溶解性能：*s*cfccK 萃取劑在廢水中不會(huì)(b hu)乳化，容易同廢水分離。 萃取劑要易于再生。 萃取劑價(jià)格要低廉，供應(yīng)要充沛。第70頁/共125頁第七十

18、一頁，共126頁。二、 萃取(cuq)過程萃取過程的三種(sn zhn)流程第71頁/共125頁第七十二頁，共126頁。第72頁/共125頁第七十三頁，共126頁。第73頁/共125頁第七十四頁，共126頁。第74頁/共125頁第七十五頁，共126頁。第75頁/共125頁第七十六頁，共126頁。第76頁/共125頁第七十七頁，共126頁。第77頁/共125頁第七十八頁，共126頁。第78頁/共125頁第七十九頁，共126頁。wn)下貯存和使用。第79頁/共125頁第八十頁，共126頁。第80頁/共125頁第八十一頁，共126頁。第81頁/共125頁第八十二頁，共126頁。第82頁/共125頁第

19、八十三頁，共126頁。第83頁/共125頁第八十四頁，共126頁。第84頁/共125頁第八十五頁，共126頁。三、萃取(cuq)設(shè)備分類罐式(萃取器)塔式(萃取塔)離心機(jī)式(離心萃取機(jī))第85頁/共125頁第八十六頁，共126頁。第86頁/共125頁第八十七頁，共126頁。1. 篩板萃取(cuq)塔第87頁/共125頁第八十八頁，共126頁。2. 脈沖(michng)萃取塔第88頁/共125頁第八十九頁，共126頁。3. 轉(zhuǎn)盤(zhunpn)萃取塔第89頁/共125頁第九十頁，共126頁。4. 填料(tinlio)萃取塔第90頁/共125頁第九十一頁，共126頁。四、萃取(cuq)法在廢水處理

20、中的應(yīng)用1. 萃取(cuq)法處理含酚廢水第91頁/共125頁第九十二頁，共126頁。2. 萃取法處理(chl)含重金屬?gòu)U水 某銅礦礦石場(chǎng)廢水中含銅0.31.5g/L，含鐵4.55.4g/L，含砷10300mg/L，pH0.13。該廢水用N-510作復(fù)合(fh)萃取劑，用萃取器進(jìn)行六級(jí)逆流萃取，含銅的萃取劑用H2SO4進(jìn)行反萃取，再生后重復(fù)使用。第92頁/共125頁第九十三頁，共126頁。第93頁/共125頁第九十四頁，共126頁。第94頁/共125頁第九十五頁，共126頁。,面積小、適用n范圍廣、處理效率高等特點(diǎn)。第95頁/共125頁第九十六頁，共126頁。二、滲析法半透膜的滲析作用依靠薄膜

21、中“孔道”的大小分離不同的分子或離子依靠薄膜的離子結(jié)構(gòu)分離性質(zhì)不同的離子依靠薄膜的有選擇的溶解性分離某些物質(zhì)第96頁/共125頁第九十七頁，共126頁。動(dòng)力分子擴(kuò)散作用電力壓力滲析法電滲析法反滲法和超過濾法第97頁/共125頁第九十八頁，共126頁。三、 電滲析法海水淡化(dn hu)電滲析法示意圖第98頁/共125頁第九十九頁，共126頁。陽極(yngj)反應(yīng)式：2OH2HO2H24224SOHSO2H2e2HO2OH2陰極(ynj)反應(yīng)式：Fe2eFe22H2e2H第99頁/共125頁第一百頁，共126頁。第100頁/共125頁第一百零一頁，共126頁。第101頁/共125頁第一百零二頁，

22、共126頁。第102頁/共125頁第一百零三頁，共126頁。第103頁/共125頁第一百零四頁，共126頁。第104頁/共125頁第一百零五頁，共126頁。-PO3H2）、膦酸基（-NHR）、羧酸基（-COOH）、酚基（-C6H4OH）等。第105頁/共125頁第一百零六頁，共126頁。第106頁/共125頁第一百零七頁，共126頁。到表面涂層膜。第107頁/共125頁第一百零八頁，共126頁。第108頁/共125頁第一百零九頁，共126頁。第109頁/共125頁第一百一十頁，共126頁。四、反滲透法 反滲透法是以壓力(yl)為驅(qū)動(dòng)力的膜法分離技術(shù)。滲透和反滲透第110頁/共125頁第一百一十

23、一頁，共126頁。 任何溶液都具有相應(yīng)的滲透壓，其數(shù)值取決于溶液中溶質(zhì)的分子數(shù)，而與溶質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：iRTc 當(dāng)完全解離時(shí)，i等于(dngy)陰、陽離子的總數(shù)；對(duì)非電解質(zhì)，則i1。900.643.5NaCl，1032.5kPa芳香聚酰膜920.443.5NaCl，10132.5kPaCA混合膜980.4海水，6079.5kPaCA3中空纖維膜981.0海水，10132.2kPaCA3復(fù)合膜900.81NaCl，5066.3kPaCA2.5膜脫鹽率/%透水性測(cè)試條件品種 幾種反滲透膜的性能第111頁/共125頁第一百一十二頁，共126頁。shu)膜及用于廢水處理、分離提純等的膜。第112頁/共125頁第一百一十三頁，共126頁。裝置(zhungzh)板框式把滲透膜貼在多孔透水板單側(cè)或兩側(cè)，再緊貼在不銹鋼或環(huán)氧玻璃鋼承壓板的兩側(cè)，構(gòu)成一個(gè)滲透元件管式把滲透膜裝在耐壓微孔承壓管的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，制成管狀膜的元件螺旋卷式在兩層反滲透膜中間夾一層多孔的柔性格網(wǎng)，再在下面鋪一層供廢水通過的多孔透水格網(wǎng)，然后將它們的一端粘貼在多孔集水管上，繞管卷成螺旋卷筒，并將另一端密封，就成為一個(gè)反滲透元件中空纖維式在兩層反滲透膜的原料空心紡絲而成中空纖維管第113頁/共1