其他傳質分離方法

其他傳質分離方法第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)離子交換分離

離子交換分離是利用固相離子交換劑功能基團所帶的可交換離子，與接觸交換劑的溶液中相同電性的離子進行交換反應，以達到粒子的置換、分離、去除、濃縮等目的。

一、離子交換的基本原理

⑴離子交換劑

離子交換劑：離子交換樹脂

無機離子交換劑（如天然與合成沸石）

天然有機交換劑（如磺化煤等）第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

離子交換樹脂的固體骨架多為苯乙烯和二乙烯苯的共聚物，它具有三維交聯(lián)結構。

可用化學反應的方法，將某些離子功能基團加到聚合物骨架上，將其轉變成具有離子交換性能的水溶脹性的凝膠。a-苯乙烯與二乙烯共聚物；b-丙烯酸與二乙烯共聚物第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三a-磺化；b-陽離子交換樹脂中的固定離子與遷移離子示意；c-氯甲基化和氨基化第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三⑵離子交換平衡

離子交換平衡規(guī)律的理論依據為質量作用定律。

離子交換反應為：

交換反應的平衡關系：K＝

K---離子交換平衡選擇系數。K值越大，吸著量越大，即溶液中的

Bn+離子的去除率越高。根據K值的大小，可以判斷交換樹脂選擇性的強弱。

第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三強酸性陽離子交換樹脂的選擇系數離子種類二乙烯苯含量離子種類二乙烯苯含量4％8％16％4％8％16％Li+H+Na+NH4+K+Rb+Cs+Ag+Tl+UO22+1.001.321.581.902.272.462.674.736.712.361.001.271.982.552.903.163.258.5112.42.451.001.472.373.344.504.624.6622.928.53.34Mg2+Zn2+Co2+Cu2+Cd2+Ni2+Ca2+Sr2+Pb2+Ba2+2.953.133.233.293.373.454.154.706.567.473.293.473.743.853.883.935.166.519.9111.53.513.783.814.464.954.067.2710.118.020.8第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三⑶傳質速率

在離子交換過程中，同樣存在著兩個主要的傳質阻力：

①離子交換劑粒子附近的邊界層中產生的外部傳質阻力。

②是在粒子內部的擴散傳質阻力。

一般來說，溶液中交換離子的濃度很低時，外部傳質是控制步驟，在分離因數或選擇性系數很高時，傾向于外部擴散控制。第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

二、離子交換設備

最常用的離子交換設備：1.固定床---床層固定不變，水流由上而下流動。2.移動床---交換設備主要由交換柱和再生柱兩部分組成。

3.流動床---交換樹脂在連續(xù)移動中實現(xiàn)交換和再生。第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

三、離子交換技術的應用⑴含汞污水的處理：

用巰基樹脂交換柱進行處理。⑵含鎘污水的處理：

用D370大孔叔胺型弱堿性陰離子交換樹脂來處理。⑶除磷脫氮：

用離子交換法對城市污水進行深度處理。第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三第二節(jié)氣浮分離

氣浮分離---在污水中利用大量的微小氣泡作為載體去粘附疏水性懸浮固體和乳化油，使其隨氣泡浮升到水面，形成泡沫層，然后用機械方法撇除。

一、氣浮分離原理

空氣、污水、污水中細小顆粒物質組成三相系統(tǒng)，由于細小顆粒粘附到氣泡上時，使氣泡界面發(fā)生變化，引起界面能的變化。

ΔE＞0，界面能減少，顆粒粘附在氣泡上；

ΔE＜0，則顆粒不能粘附于氣泡上，ΔE＝б（1－cosθ）第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三不同懸浮顆粒與水的潤濕情況第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

二、氣浮分離設備—氣浮池氣浮池結構第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

平流式氣浮池的設計⑴接觸室面積AcAc＝⑵分離室表面積AsAs＝

⑶核算

⑷氣浮池總高H（m）

＝t≥20min

H=h1+h2+h3

第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

三、氣浮分離在環(huán)保工業(yè)中的應用

①分離地面水中的細小懸浮物、藻類以及微絮體；

②回收工業(yè)污水中的有用物質，如造紙廠污水中的紙漿纖維及填料等；

③代替二次沉淀池，分離和濃縮剩余活性污泥，特別適用于那些易于產生污泥膨脹的生化處理工藝中；

④分離回收油污水中的懸浮油和乳化油；

⑤分離回收以分子或離子狀態(tài)存在的目的物，如表面活性劑和金屬離子等。第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三第三節(jié)電解分離技術

一、電解分離原理

接通直流電源后，電解槽的陰極和陽極之間發(fā)生了電位差，驅使正離子移向陰極，在陰極取得電子，進行還原反應；負離子移向陽極，在陽極放出電子，進行氧化反應。從而使得污水中的污染物在陽極被氧化，在陰極被還原，或者與電極反應產物作用，轉化為無害成分被分離除去。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

二、電解設備—電解槽電解槽的結構形式第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三電解槽極板電路結構形式第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

三、電解分離在環(huán)保工業(yè)中的應用電解凝聚法對各類污水處理的工藝參數污水來源PH電量消耗/(A.h/L)電流密度/(A.min/dm2)電能消耗/(kW.h/m3)電解電壓(單極式)/V電極金屬消耗/(g/m3)電極材料極距/mm污水電解時間/min制革廠8-100.3-0.80.5-1.01.5-3.03-5250-700鋼板2020-25毛皮廠8-100.1-0.31-20.6-1.53-5150-200鋼板2020肉類加工廠8-90.08-0.121.5-2.01.0-0.158-1270-110鋼板2040電鍍廠9-10.50.3-0.150.3-0.50.4-2.59-1245-150鋼板1020-30第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三第四節(jié)

生物處理技術

一、好氧生物處理1.活性污泥法

⑴活性污泥法的基本原理①生物吸附階段②生物氧化階段③絮凝體形成與凝聚沉淀階段第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三⑵活性污泥法的基本流程活性污泥法基本流程圖第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三⑶曝氣池裝置①鼓風曝氣式曝氣池②機械曝氣式曝氣池機械曝氣法裝置簡圖第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.生物膜法

依靠固著于固體介質表面的微生物來凈化有機物。

⑴基本原理生物膜對污水的凈化作用第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三⑵生物膜法設備①生物濾池a.普通生物濾池普通生物濾池構造圖第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三b.高負荷生物濾池高負荷生物濾池剖面圖第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三c.塔式生物濾池塔式生物濾池第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三②生物轉盤生物轉盤工作情況示意圖第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三

二、厭氧生物處理

厭氧生物處理是在無氧的條件下，利用兼性菌和厭氧菌分解有機物的一種生物處理法。1.厭氧生物處理的基本原理

第一階段---酸性發(fā)酵階段。

第二階段---堿性發(fā)酵階段，又稱作甲烷發(fā)酵階段。第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三厭氧處理的生化過程第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期三2.常用的厭氧處理設備

⑴厭氧消化池固定蓋式消化池的構造圖第29頁，共