水污染控制工程：第5章 污水的物理化學處理

1、水污染控制工程南京師范大學地理科學學院環(huán)境系第5章 污水的物理化學處理第5章 污水的物理化學處理5.1 混凝5.2 氣浮5.3 吸附5.4 膜處理一、混凝概述1、混凝的作用 廢水中的大顆?？梢酝ㄟ^重力沉淀法去除，但微小粒徑的懸浮物和膠體能在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)，即使靜置數(shù)十個小時也不會自然沉降。 混凝所處理的對象，主要是水和廢水中的微小懸浮物和膠體雜質。5.1 混凝2、凝聚、絮凝和混凝 凝聚(coagulation)：投加混凝劑后水中的膠體失去穩(wěn)定性，膠體顆?；ハ嗄郏Y果形成眾多的“小礬花”。 絮凝(flocculation)： 凝聚過程中形成的“小礬花”通過吸附、卷帶、架橋等作用，形成

2、顆粒較大絮凝體的過程。 混凝：是凝聚、絮凝兩各過程的總稱。是水中膠體粒子及微小懸浮物的聚集過程。3、天然水中的膠體雜質 通常是負電荷膠體，如粘土、細菌、病毒、藻類、腐殖質等。4、混凝的應用 給水處理： 混凝+沉淀，微絮凝+過濾； 去除廢水中的懸浮物和膠體物質外。 廢水處理： 各種工業(yè)廢水的預處理、中間處理或 最終處理及城市污水的三級處理和污 泥處理。除用于去除廢水中的懸浮物 和膠體物質外，還用于除油和脫色。5、混凝的特點 優(yōu)點：設備簡單，操作方便； 便于間歇運行，效果好。 缺點：運行費用高； 沉渣量大，處置困難；二、膠體的特性 1、膠體的基本特性 (一) 光學特性：指膠體在水溶液中能引起光的反

3、射。 (二) 布朗運動: 膠體為常見的分散體系之一。 (三) 表面特性：分散體系的分散度越大，膠體顆粒的比表面積越大，具有的表面自由能越大，使膠體可以產(chǎn)生特殊的吸附能力和溶解現(xiàn)象。 (四) 動電現(xiàn)象 （電泳現(xiàn)象）：膠體具有帶電性，在電場力作用下，膠體微粒向一個電極方向移動的現(xiàn)象。2、膠體的結構 膠核 膠粒 膠團 吸附層 擴散層3、雙電層理論 中心稱為膠核，其表面選擇性地吸附了一層帶有同號電荷的離子（可以是膠核的組成物直接電離產(chǎn)生的，也可以是從水中選擇吸附的H+或OH-造成的），成為膠體的電位離子。 由于電位離子的靜電引力，在其周圍又吸附了大量的異號離子，形成了所謂的“雙電層”。膠核 這些異號離

4、子，其中緊靠電位離子的部分被牢固的吸引著，當膠核運動時，它也隨著一起運動，形成固定的離子層，稱為吸附層。而其它的異號離子，距離電位離子較遠，受到的引力較弱，不隨膠核一起運動，并有向水中擴散的趨勢，形成了擴散層。 吸附層與擴散層之間的交界面稱為滑動面。膠核 滑動面以內的部分稱為膠粒，膠粒與擴散層之間有一個電位差，稱為膠體的電動電位（電位）。而膠核表面的電位離子與溶液之間的電位差稱為總電位（電位，電位離子和反離子形成的總電位。） 膠體在水中受到幾個方面的影響： （1）由于膠粒的帶電現(xiàn)象，帶相同電荷的膠體產(chǎn)生靜電斥力，而且電位越高，膠體間的靜電斥力越大。 （2）受水分子熱運動的撞擊，使膠體在水中做不

5、規(guī)則的布朗運動。 （3）膠粒之間還存在著相互引力范德華引力。范德華引力的大小與膠粒間距離的平方成反比，當間距較大時，可忽略不計。 一般水中的膠粒，電位較高。其互相間斥力不僅與電位有關，還與膠粒的間距有關，距離愈近，斥力愈大。而布朗運動的動能不足以將兩顆膠粒推近到使范德華引力發(fā)揮作用的距離。因此，膠體微粒不能相互聚結而長期保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。 使膠體微粒不能相互聚結的另一個因素是水化作用。由于膠粒帶電，將極性水分于吸引到它的周圍形成一層水化膜。水化膜同樣能阻止膠粒間相互接觸。但是，水化膜是伴隨膠粒帶電而產(chǎn)生的，如果膠粒的（電位消除或減弱，水化膜也就隨之消失或減弱。3、雙電層理論 受膠核電位離子的

6、靜電引力和反離子熱運動的擴散作用、溶液對反離子的水化作用，反離子的濃度隨與膠粒表面距離增加而逐漸減少，分布符合Boltzmann分布。4、膠體的穩(wěn)定性 膠體的穩(wěn)定性，指膠體粒子在水中長期保持分散懸浮狀態(tài)的特性。 穩(wěn)定因素 靜電斥力 布朗運動 水化作用 不穩(wěn)定因素 范德華引力 布朗運動 重力作用 膠體的穩(wěn)定性 （1）動力學穩(wěn)定：是指顆粒布朗運動對抗重力影響的能力。粒子越小，動力學穩(wěn)定性越高。 （2）聚集穩(wěn)定性：指膠體粒子間不能相互聚集的特性。膠體粒子小，比表面積大，故表面能大，在布朗運動作用下，有自發(fā)地相互聚集的傾向，但由于粒子表面同性電荷的排斥力作用或水化膜的的阻礙使這種自發(fā)聚集不能發(fā)生。 （

7、電位導致） 可見膠體粒子表面電荷或水化膜消除，便失去聚集穩(wěn)定性，小顆粒便可相互聚集成大的顆粒，從而動力學穩(wěn)定性也隨之破壞，沉淀就會發(fā)生。因此，膠體穩(wěn)定性關鍵在于聚集穩(wěn)定性。 混凝處理即是要破壞膠體的聚集穩(wěn)定性，使膠體脫穩(wěn)、聚集、沉淀析出。5、膠體的類型 (一) 疏水性膠體（憎水性膠體） 吸附層中的離子直接與膠核接觸，水分子不能直接接觸膠核。如氫氧化鋁、二氧化硅在水中形成的膠體。 (二) 親水性膠體 膠核表面存在某些極性基團和水分子親和力很大，使水分子直接吸附到膠核表面而形成一層水化膜的膠體。 根據(jù)膠體的特性，在水處理中，采取措施破壞膠體的穩(wěn)定性。采用的方法： 投加電解質 投加電荷不同或水化作用

8、不同的膠體或產(chǎn)生此類膠體的電解質 投加高分子物質 接觸凝聚 上述投加的物質統(tǒng)稱混凝劑三、混凝原理 化學混凝的機理至今仍未完全清楚。因為它涉及的因素很多，如水中雜質的成分和濃度、水溫、水的pH值、堿度，以及混凝劑的性質和混凝條件等。 （一）雙電層壓縮機理 （二）吸附電中和機理 （三）吸附架橋機理 （四）沉淀物網(wǎng)捕機理 （一）雙電層壓縮 1、憎水性膠體 當兩個膠粒相互接近以至雙電層發(fā)生重疊時，就產(chǎn)生靜電斥力。 向溶液中投加電解質，溶液中離子濃度增加，擴散層的厚度將從圖上的oa減小到ob。 加入的反離子與擴散層原有反離子之間的靜電斥力將部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴散層厚度減小。 由于擴散層厚度

9、的減小，電位相應降低，膠粒間的相互排斥力也減少。 由于擴散層減薄，顆粒相撞時的距離減少，相互間的吸引力變大。顆粒間排斥力與吸引力的合力由斥力為主變?yōu)橐砸橹鳎w粒就能相互凝聚。 兩個膠粒能否相互凝聚，取決于二者的總勢能。DLVO理論 根據(jù)DLVO理論，要使膠粒通過布朗運動相互碰撞聚集，需要降低其排斥勢能，即降低或消除膠粒的電位，在水中投加電解質即可達到此目的。 對于水中的負電荷膠體，投入的電解質混凝劑應是正電荷或聚合離子，如Na+、Ca2+、Al3+等，其作用是壓縮膠體雙電層為保持膠體電性中和所要求的擴散層厚度。 根據(jù)SchulzeHardy法則： 濃度相同的電解質破壞膠體穩(wěn)定性的效力隨離子

10、價數(shù)的增加而加大。 （高價電解質壓縮膠體雙電層的效果遠比低價電解質有效。） 重新穩(wěn)定現(xiàn)象: 當混凝劑投量過多時，凝聚效果下降的現(xiàn)象。原因：膠體吸附電解質，表面電荷重新分布。 2、親水性膠體： 水化作用是親水性膠體聚集穩(wěn)定性的主要原因。 親水性膠體雖然也存在雙電層結構，但電位對膠體穩(wěn)定性的影響遠小于水化膜的影響。 （二）吸附電中和機理 異號膠粒間相互吸引達到電中和而凝聚； 大膠粒吸附許多小膠?；虍愄栯x子，電位降低，吸引力使同號膠粒相互靠近發(fā)生凝聚。 在水處理中，一般均投加高價電解質或聚合離子。 再穩(wěn)現(xiàn)象：過多投加多核絡合離子，膠核的強烈吸附作用，使膠體重新帶電（電荷異號），而出現(xiàn)的再穩(wěn)現(xiàn)象。 （

11、三）吸附架橋機理 吸附架橋作用是指鏈狀高分子聚合物在靜電引力、范德華力和氫鍵力等作用下，通過活性部位與膠粒和細微懸浮物等發(fā)生吸附橋連的現(xiàn)象。 再穩(wěn)現(xiàn)象 膠體再穩(wěn)現(xiàn)象： （1）高分子聚合物濃度較高時，對膠粒的包裹，產(chǎn)生“膠體保護”作用。 （2）膠粒較少時，高分子聚合物的纏繞作用； （3）長時間的劇烈攪拌。（四）沉淀物網(wǎng)捕機理 當采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價金屬鹽類作混凝劑時，當投加量很大形成大量的金屬氫氧化物(如Al(OH)3 、Fe(OH)3或帶金屬碳酸鹽(CaCO3)沉淀時，可以網(wǎng)捕、卷掃水中的膠粒，水中的膠粒以這些沉淀為核心產(chǎn)生沉淀。這基本上是一種機械作用。 混凝劑最佳投加量與被除去物質

12、的濃度成反比，膠粒越多，金屬混凝劑投加量越少。 在混凝過程中，上述現(xiàn)象常不是單獨存在的，往往同時存在，只是在一定情況下以某種現(xiàn)象為主。 對于混凝劑而言，在廢水處理時：（帶負電膠體） （1）普通電解質 只有壓縮雙電層和吸附電中和作用； （2）高分子物質 A、陽離子型（帶正電荷）聚合電解質，具有電中和作用和吸附架橋功能。 B、非離子型（不帶電荷）或陰離子型（帶負電荷）聚合電解質，只能起吸附架橋作用。(一) 混凝劑的分類四、混凝劑與助凝劑 1、無機混凝劑 傳統(tǒng)無機混凝劑和無機高分子混凝劑。 鋁鹽 硫酸鋁（Al2(SO4)318H2O） 明礬（K2SO4Al2(SO4)324H2O） 由于鋁的比重小，

13、在水溫低的情況下，絮粒較輕而疏松，處理效果較差。 pH有效范圍較窄，在5.5-8之間。 投加量大。 以 鋁鹽 為例，介紹混凝的過程： 在水中，Al3+以Al(H2O)63+的形態(tài)存在，發(fā)生水解： Al(H2O)63+ =Al (OH)(H2O)52+ + H+ Al(OH)(H2O)52+ = Al(OH )2(H2O)4+ + H+ Al(OH )2(H2O)4+ =Al(OH )3(H2O)3 + H+ （1）pH4時，水中以Al(H2O)63+ 為主； （2） pH45時，以Al (OH)(H2O)52+ 、 Al(OH )2(H2O)4+ 及少量的Al(OH )3(H2O)3； （3）

14、pH78時，水中以Al(OH )3(H2O)3為主。 （4）pH9時，水中產(chǎn)生Al(OH )3沉淀。 水解過程 單核絡合物通OH-橋鍵縮聚成單核羥基絡合物： Al(H2O)63+ +Al (OH)(H2O)52+ + Al2 (OH)(H2O)105+H2O 兩個單羥基絡合物可縮合成雙羥基雙核絡合物： OH 2Al (OH)(H2O)52+ = (H2O)4Al Al(H2O)44+ + 2H2O OH 生成物Al2(OH)2(OH)84+還可進一步縮合成Al3(OH)4(H2O)105+ 縮合產(chǎn)物同時也會發(fā)生水解反應： Al3(OH)4(H2O)105+ Al3(OH)5(H2O)94+ +

15、 H+ 水解與縮聚兩種反應交替進行，最終生成聚合度極大的中性氫氧化鋁，濃度超過其溶解度時析出氫氧化鋁沉淀。鋁離子在水中化學反應的全過程 Al3+在水中的存在狀態(tài)和pH有關： 在pH 較低時，高電荷低聚合度的絡合物占多數(shù)； 在pH 較高時，低電荷高聚合度的絡合物占多數(shù)。其中： 對于高電荷低聚合度的水解聚合物，主要起到壓縮雙電層和吸附架橋作用； 對于低電荷高聚合度的水解聚合物，主要起到吸附架橋作用和沉淀網(wǎng)捕作用； 對于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、網(wǎng)捕、卷帶作用為主。 鐵鹽 三氯化鐵（FeCl36H2O） 硫酸亞鐵（FeSO47H2O） 生成的絮粒在水中的沉淀速度較快； 處理濁度高、水溫較低的廢水

16、，效果比較顯著； FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蝕性強，對混凝土也產(chǎn)生腐蝕作用；生成Fe(OH)2它的溶解度很大，殘留水中的Fe2+會使處理后的水帶色， 無機高分子混凝劑 聚合氯化鋁 (堿式氯化鋁，簡稱PAC) 化學通式為Al2(OH)nCl6-nm,式中n5，m10。 制備：以鋁灰或含鋁礦物作原料，采用酸溶法或堿溶法加工制成的。參考書：堿式氯化鋁李潤生 A 對水質適應性較強，適用pH范圍廣，5-9之間； B 絮凝體形成快，比重大，沉降性好； C 投藥量低。 D 堿化度較高，對設備的腐蝕性小，處理后的水pH和堿度下降較小。 聚合硫酸鐵(堿式硫酸鐵)(簡寫PFS) 化學通式為Fe2(OH

17、)n(SO4)3- n/2m式中n10。 A 適用范圍廣：pH 4-11；低水溫，混凝效果穩(wěn)定； B 用量小，絮凝體沉降性能好； C COD去除率和脫色效果好； D 處理后水中鐵殘留量低，腐蝕性較小。 2、有機混凝劑 天然高分子混凝劑 人工合成高分子混凝劑，水處理中常用陰離子型、陽離子型、非離子型3種高分子混凝劑。 (1) 天然高分子混凝劑 主要有動物膠、淀粉、甲殼素等。 特點：電荷密度小，分子量較低，且易發(fā)生降解而失去活性。 (2) 人工合成高分子混凝劑 陰離子型：主要含-COOM(M為H+或金屬離子)或 -SO3H的聚合物，如陰離子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸鈉（PSS）等。 陽離

18、子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如陽離子聚丙烯酰胺（APAM）等。 非離子型：所含基團未發(fā)生反應的聚合物。如非離子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。聚丙烯酰胺 簡稱PAM，又稱三號混凝劑，PAM的分子結構通式為： PAM是線狀水溶性高分子，其分子量在300-1800萬。 陰離子聚丙烯酰胺(CPAM) 陽離子聚丙烯酰胺（APAM） 非離子型聚丙烯酰胺（NPAM） 兩性離子型聚丙烯酰胺（NPAM） -CH2-CH-n , CONH2 （3）高分子混凝劑的作用： 靠氫鍵、靜電、范德華力的作用對膠粒強烈的吸附作用。 高聚合度的線型高分子在溶液中保持適當?shù)纳煺?/p>

19、形狀，從而發(fā)揮吸附架橋作用，把許多細小顆粒吸附后，纏結在一起。 有機高分子混凝劑使用時須注意的問題： 與其他混凝劑共同使用時的投加順序： 當廢水低濁度時，宜先投其他混凝劑；當廢水濁度高時，應先投加PAM。 高分子混凝劑最佳投加量的確定。 在高分子混凝劑使用時，應盡量采用較低的濃度。 (二) 混凝劑研究發(fā)展方向 有機高分子混凝劑 天然有機高分子混凝劑：如殼聚糖及其改性產(chǎn)物、淀粉改性 聚丙烯酰胺改性產(chǎn)品：陰離子型、陽離子型、非離子型、兩性 無機混凝劑 無機復合混凝劑的研制，如：聚硅酸鋁、聚硅酸鐵、聚硅酸鋁鐵 微生物絮凝劑（三）助凝劑 （P519） 1、定義 當單用混凝劑不能取得良好效果時，可投加某

20、些輔助藥劑以提高混凝效果，這種輔助藥劑稱為助凝劑。 2、 作用 （調節(jié)或改善混凝的條件） 改善絮粒結構，增大顆粒粒度及比重。 調整廢水的pH和堿度，使其達到最佳的混凝條件。 3、助凝劑分類 pH調整劑：調節(jié)廢水的pH符合混凝處理工藝要求。常用石灰、硫酸、氫氧化鈉等。 絮凝結構改良劑：投加絮體結構改良劑以增大絮體的粒徑、密度。常用骨膠、活化硅酸、海藻酸鈉、粘土、 PAM、水玻璃等。 氧化劑：有機物含量高，易起泡沫，絮凝體不易沉降。投加氯氣、次氯酸、臭氧等分解有機物，使膠體脫穩(wěn)，還可將Fe2+轉化成Fe3+,以提高混凝效果。五、影響混凝的因素 絮凝作用是復雜的物理化學過程，影響混凝效果因素主要包括

21、： 1.濁度 濁度過高或過低都不利于絮凝，濁度不同，所需的絮凝劑用量也不同。 低濁水缺少凝聚核心，可將部分沉渣連續(xù)回流到混合池入口，以促進反應過程。 2.水溫 水溫會影響無機鹽類的水解。水溫低，水解反應慢；水的粘度增大，布朗運動減弱，混凝效果下降。 另外，水溫也影響反應后的沉降過程。 3.pH值及堿度影響混凝效果的重要因素 (1)pH值影響膠體顆粒表面電荷及電位 對于帶正電膠體，pH降低， H+吸附量增加，膠粒電荷增大，電泳速度加快；pH升高，結果與上相反。 (2)pH值對混凝劑作用的影響 pH影響著混凝劑在水中的存在狀態(tài)，不同的pH，混凝劑水解產(chǎn)物不同，所起的混凝作用各異。 工程上應充分考慮

22、混凝劑水解而引起水pH值的變化，必要時進行適當調節(jié)，使其滿足混凝作用的要求。 .共存雜質 (1)有利成分: 可促進混凝過程。除硫、磷化合物以外的其他各種無機金屬鹽，均能壓縮膠體粒子的擴散層厚度，促進膠體凝聚，且濃度越高，促進能力越強。 (2)不利成分: 不利于混凝過程的進行。磷酸離子、亞硫酸離子、高級有機酸離子影響高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物質和表面活性物質不利于混凝。 5.混凝劑 （重點） 混凝劑種類 混凝劑的選擇主要取決于膠體和細微懸浮物的性質、及濃度。 膠體電位高，應投加無機混凝劑使其脫穩(wěn)凝聚；絮體細小，須投加高分子混凝劑或配合使用助凝劑。 混凝劑投加量 投加量與水中微粒種

23、類、性質、濃度有關。 廢水的混凝處理，最佳混凝劑和最佳投藥量的選擇應通過實驗確定。 混凝劑的投加順序 當使用多種混凝劑時，其最佳投藥順序可通過試驗來確定。 一般而言，當無機混凝劑與有機混凝劑混用時，先投加無機混凝劑，再投加有機混凝劑。但當處理的膠粒在50um以上時，常先投加有機混凝劑吸附架橋，再加無機混凝劑壓縮擴散層使膠體脫穩(wěn)。 6.水力條件 水力條件對混凝劑效果有重要影響。主要的控制指標為攪拌強度和攪拌時間。 混合階段，要求混凝劑于廢水迅速均勻混合，為此要求G在500-1000s1，攪拌時間t 應在10-30s。 反應階段，相應G和t值分別應在20-70s-1和15-30min . 為確定最

24、佳的工藝條件，一般情況下，可以用燒杯攪拌進行混凝的模擬實驗。一、概述二、分類三、加壓溶氣浮上法的基本原理四、加壓溶氣浮上法系統(tǒng)的組成及設計5.2 氣浮一、概述 氣浮法是固-液或液-液分離的一種方法。它是通過某種方式產(chǎn)生大量的微氣泡，使其與廢水中密度小于或接近水的細小固體或液體顆粒粘附，形成密度小于水的氣浮體，在浮力的作用下，上浮至水面，形成浮渣，進行固-液或液-液分離。二、氣浮法分類1.電解氣浮法2.分散空氣浮上法擴散板曝氣氣浮法葉輪切割氣泡氣浮法3.溶氣氣浮法溶氣真空氣浮加壓溶氣氣浮加壓溶氣氣浮法：是最常用的一種氣浮法，它是使空氣在 加壓的條件下溶解于水，然后通過壓力 將至常壓而使過飽和的空

25、以微氣泡的形 式釋放出來。加壓溶氣氣浮工藝:由空氣飽和設備（水泵、空壓機或 射流器、溶氣罐）、空氣釋放設備 和氣浮池組成。加壓溶氣氣浮的三種基本流程： 全溶氣流程、部分溶氣流程、回流溶氣流程。加壓溶氣氣浮法特點三、加壓溶氣氣浮的基本原理1.空氣在水中的溶解度與壓力的關系 圖5-2-1空氣在純水中的飽和溶解度S0與溫度T、壓力P的關系101 203 304 405 507 608 709 811120 8040空氣溶解量/（ml.L-1)P/kpa溫度 00 150 300從圖5-2-1可得：在一定范圍內，溫度越低、壓力越大，其溶解度也越大。一定溫度下，P增大， S0也增大。真空溶氣法利用常壓（

26、101KPa）和負壓（30-40KPa）之差造成溶氣過飽和釋放。加壓溶氣法利用高壓（300-400KPa）和常壓（101KPa）之差造成溶氣過飽和釋放。同一溫度下，因壓差不同，加壓溶氣法相對真空溶氣法釋放的氣體更多。2.水中懸浮顆粒與微小氣泡相粘附的原理（1）氣泡與懸浮顆粒粘附的條件 氣泡與顆粒的吸附力是由兩相之間的界面張力引起 的。根據(jù)作用于氣-固-液三相之間的界面張力，可以推 測這種吸附力的大小。圖5-2-2 氣固液三相體系 在氣固液三相的接觸點上，由液、氣界面與液、固界面構成的 角稱為接觸角。根據(jù)三個界面張力在接觸點處于平衡有：GS= LGcos+LS當=0時，固體表面完全被潤濕，氣泡不

27、能吸附在固體表面。 當0 90時，固體與氣泡吸附的不夠牢固，容易在水流的作用下脫附。當 90時，則容易吸附。 或者吸附前后單位面積上的界面能差E=E1-E2 =（LG+ LS）-GS = LG（1-cos） 0 ， E 0，不能吸附。 180 ， E 2 LG ，易吸附。氣固固LGLSGSLGLSGS液 90 90 總之，親水性顆粒不易被氣泡吸附，疏水性顆粒易被吸附（2）微氣泡與懸浮顆粒的粘附形式有三種： 氣泡吸附顆粒上浮 氣泡頂托顆粒上浮 氣泡裹夾顆粒上?。?）“顆粒-氣泡”復合體上浮速度 當顆粒上粘附的氣泡越多，粒徑越大，密度越小，上升的速度越大。3.化學藥劑投加對氣浮效果的影響 除強疏水

28、性物質外，一般疏水性物質和親水性物質均需投加化學藥劑，以改善顆粒的表面性質，增加氣泡與顆粒的吸附。 常用的化學藥劑有： 混凝劑、浮選劑、助凝劑、抑制劑、調節(jié)劑。四、壓力溶氣氣浮法系統(tǒng)組成及設計組成：壓力溶氣系統(tǒng)（加壓泵、壓力溶氣罐、空氣供 給設備、附屬設備、空氣釋放設備、氣浮池。設計計算：氣浮所需空氣量、溶氣罐、氣浮池。 吸附法功能與特點 吸附法基本原理 吸附劑及其再生 吸附工藝與設計 吸附法廢水處理應用5.3 吸附一、吸附法功能與特點功能 去除水中溶解態(tài)微量污染物。有機物 膠體粒子重金屬離子放射性元素其他（微生物、余氯、臭味、色度） 特點深度處理可回收有用物料進水預處理要求高運轉費用貴二、吸

29、附法基本原理固體表面吸附 不同相表（界）面 剩余表面能 溶質濃集 吸附劑 吸附質 解吸或脫附 1、吸附機理及分類引起吸附的原因 范德華力化學鍵力靜電引力 吸附的分類 物理吸附化學吸附交換吸附 物理吸附 分子間力(范德華力)引起沒有選擇性放熱較小，約42kJmol或更少多分子層吸附吸附劑的比表面積和細孔分布影響大 化學吸附化學反應，形成牢固的化學鍵放熱量較大，約84420kJmol有選擇性單分子層吸附表面化學性質和化學性質影響大 交換吸附 正負電荷間靜電引力引起吸附劑表面帶電點離子置換離子電荷數(shù)和水合半徑影響大2、吸附平衡與吸附等溫式 平衡吸附量 式中 V溶液體積，L Co、Ce分別為溶質的初始

30、和平衡濃度，mgL m吸附劑量，g 2.2 吸附平衡與吸附等溫式 吸附試驗 吸附等溫線 吸附等溫式 Langmuir 吸附等溫式 理論假設：吸附劑表面均一吸附是單分子層的 Langmuir 吸附等溫式 式中 a、b常數(shù) Ce 平衡濃度，mg/LLangmuir 吸附等溫式 Langmuir 吸附等溫式 B.E.T 吸附等溫式 假定發(fā)生多分子層吸附。在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子，而且不一定等第一層吸滿后再吸附第二層。第一層吸附是靠吸附劑與吸附質問的分子引力，而第二層以后是靠吸附質分子間的引力?？偽搅康扔诟鲗游搅恐?。 式中 a ，B常數(shù)； Cs 吸附質飽和濃度，mg/L Ce 平

31、衡濃度，mg/L。B.E.T 吸附等溫式 B.E.T 吸附等溫式 Freundlich吸附等溫式 指數(shù)形式的經(jīng)驗式。 式中 K，n常數(shù)； Ce 平衡濃度，mg/L。 一般認為，1n值介于0.10.5之間時易于吸附，而2時難以吸附。吸附等溫式直線式 吸附等溫式直線圖 三、影響吸附的因素吸附劑結構的影響 比表面積 孔結構 大孔 100 nm 2nm過渡孔100nm 微孔2nm 表面化學性質 表面含氧官能團的性質 COOH、OH等 有助于對極性分子的吸附 吸附質性質的影響 對于一定的吸附劑，由于吸附質性質的差異，吸附效果也不一樣。通常有機物在水中的溶解度隨著鏈長的增長而減小，而活性炭的吸附容量卻隨著

32、有機物在水中溶解度的減少而增加，也即吸附量隨有機物分子量的增大而增加（不能過大）。如活性炭對有機酸的吸附量按甲酸乙酸丙酸丁酸的次序而增加。 活性炭處理廢水時，對芳香族化合物的吸附效果較脂肪族化合物好，不飽和鏈有機物較飽和鏈有機物好，非極性或極性小的吸附質較極性強吸附質好。實際廢水體系的吸附質往往不是單一的，它們之間可以互相促進、干擾或互不相干。 操作條件的影響 吸附是放熱過程，低溫有利于吸附，升溫有利于解吸。溶液的pH值影響到溶質的存在狀態(tài)(分子、離子、絡合物），也影響到吸附劑表面的電荷特性和化學特性，進而影響到吸附效果。國內用太原8炭吸附CdCN絡合物的試驗結果如圖所示。四、吸附動力學吸附速

33、度 單位重量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量。 吸附過程基本上可分為三個連續(xù)的階段。第一階段為吸附質擴散通過水膜而到達吸附別表面(膜擴散)；第 二階段為吸附質在孔隙內擴散；第三階段為吸附質在吸附劑內表面上發(fā)生吸附。通常吸附階段反應速度非?？?，總的過程速度由第一、二階段速度所控制。在一般情況下，吸附過程開始時往往由膜擴散控制，而在吸附接近終了時，內擴散起決定作用。 內容反滲透技術反滲透技術的應用反滲透技術的經(jīng)濟適用性反滲透技術的發(fā)展5.4 反滲透一、除鹽技術包括：樹脂離子交換技術 多級閃蒸技術 冷凍技術 溶劑萃取技術 膜技術 膜技術包括：反滲透技術 微濾 超濾 電滲析 EDI 反滲透除鹽的去除雜

34、質范圍反滲透技術的發(fā)展過程1748年法國Abble Nelle發(fā)現(xiàn)滲透現(xiàn)象。1950年美國Reid和Hasslar提出反滲透海水淡化。1953年實驗室證明反滲透的脫鹽能力。1960年世界上第一張反滲透膜研制成功。1972年至1977年世界范圍內反滲透數(shù)量增至15倍，制水量增加至41倍。90年代初仍以18%速度遞增。2000年達到了普及反滲透膜原理凈推動力外加壓滲透壓FT30復合膜(TFC)的斷面結構脫鹽層多孔層支撐層0.2 m40 m120 mPolyamidePolysulfoneFT30復合膜(TFC)的斷面結構UltrathinBarrier LayerMicroporousPolysulfoneReinforcingFabricBarrier Layer聚砜 Polysulfone支持層 Support LayerBarrier LayerPolysulfoneTFC 膜表面反滲透膜元件結構示意圖Spiral Wound ElementConstructionFeed spacerPermeate spacerMembrane leaf卷式膜元件水流示意圖膜元件膜殼及膜元件組裝反滲透裝置EL ATABAL,西班牙產(chǎn)水量:16.5萬噸/天元件數(shù):8,400支BW30400FR排列:68/32,