当代给水与废水处理原理教学PPT.ppt

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1、上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.3 4.3 吸附法吸附法(Absorption)(Absorption)4.3.1 4.3.1 概述概述 （1 1）定义：利用）定义：利用多孔性多孔性的的固体物质固体物质，水废水中的一种或，水废水中的一种或 多种物质被吸附在固体表面而去除的方法：多种物质被吸附在固体表面而去除的方法：（2）吸附对象：）吸附对象：溶解性有机质溶解性有机质 微生物微生物 痕量重金属痕量重金属（3）吸附类型：物理吸附和化学吸附；）吸附类型：物理吸附和化学吸附；（4）吸附剂）吸附剂 A、要求、要求 表面积大；表面积大；吸附容量大；吸附容量大；机械强度大；机械强度

2、大；化学稳定性强；化学稳定性强；价格低廉；价格低廉；来源广泛；来源广泛；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 B、类型、类型 活性炭活性炭 硅藻土硅藻土 磺化煤磺化煤 活化煤活化煤 腐殖质酸腐殖质酸 焦炭焦炭 活性白土活性白土 C、吸附机理、吸附机理 细孔构造（小、中、大孔）；细孔构造（小、中、大孔）；化学不饱和性（石墨型晶体）；化学不饱和性（石墨型晶体）；4.3.2 4.3.2 吸附平衡与吸附速度吸附平衡与吸附速度（1）吸附平衡）吸附平衡 吸附过程：吸附质被吸附剂吸附；吸附过程：吸附质被吸附剂吸附；解吸过程：吸附质脱离吸

3、附剂表面回到液相中；解吸过程：吸附质脱离吸附剂表面回到液相中；吸附平衡：吸附速度解吸速度；吸附平衡：吸附速度解吸速度；平衡浓度：吸附平衡时吸附质在溶液中的残余浓度；平衡浓度：吸附平衡时吸附质在溶液中的残余浓度；吸附量：单位重量吸附剂所吸附的吸附质的量；吸附量：单位重量吸附剂所吸附的吸附质的量；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本mxmCCVq)(0式中：式中：q单位重量吸附剂所吸附物质量，单位重量吸附剂所吸附物质量，g/g;V废水体积，废水体积，L；x被吸附量，被吸附量，g；m投加吸附剂投加吸附剂(活性炭活性炭)量，量，g

4、；C0吸附前污水中吸附质质浓度，吸附前污水中吸附质质浓度，g/L;C吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度，吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度，g/L;例题分析例题分析（2）吸附等温线（吸附量与平衡浓度关系曲线）吸附等温线（吸附量与平衡浓度关系曲线）A、Freurldlich型型;,;/;)(1常数吸附质平衡浓度吸附量经验式nKLgCqKCqnCnKqlg1lglg1/n=0.1-0.5 易吸附易吸附1/n2 难吸附难吸附上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本qC吸附等温线吸附等温线上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本bCabCq1 B、Langmuir型：型：适用条件：

5、单分子层吸附适用条件：单分子层吸附aCabq1111式中：式中：q吸附量；吸附量；C吸附质平衡浓度；吸附质平衡浓度；a、b分别为与吸附量，吸附能量有关的常数；分别为与吸附量，吸附能量有关的常数；吸附等温线吸附等温线qCa上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 C、BET型（型（Brunauer-Emmett-Teller）适用条件：多分子层吸附；适用条件：多分子层吸附；)/)(1(1)(0sSCCBCCBCqq 式中：式中：Cs吸附质的饱和浓度；吸附质的饱和浓度；C吸附质的平衡浓度；吸附质的平衡浓度；q0分别表示单分子层吸附时的最大吸附量；分别表示单分子层吸附时的最大吸附量；B

6、 与吸附能量有关的常数；与吸附能量有关的常数；sSCCBqBBqqCCC0011)(qCC CS S吸附等温线吸附等温线（3）吸附速度）吸附速度 吸附速度吸附速度 接触时间接触时间 吸附设备容积吸附设备容积 吸附速度取决于吸附剂对吸附质的吸附速度取决于吸附剂对吸附质的吸附过程吸附过程:吸附过程吸附过程:颗粒的外部扩散阶段（慢）；颗粒的外部扩散阶段（慢）；颗粒的内部扩散阶段（慢）；颗粒的内部扩散阶段（慢）；吸附反应阶段吸附反应阶段(快快)；(细孔内表面细孔内表面)上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（4）影响吸附的因素）影响吸附的因素 吸附剂的性质吸附剂的性质 吸附剂的比表面积

7、；吸附剂的比表面积；吸附剂的种类；吸附剂的种类；吸附剂的颗粒大小、细孔构造和分布、表面化学性质；吸附剂的颗粒大小、细孔构造和分布、表面化学性质；吸附质的性质吸附质的性质 溶解度（低有利于吸附）溶解度（低有利于吸附）表面自由能表面自由能 极性极性 吸附质分子的大小和不饱和度；吸附质分子的大小和不饱和度；吸附质的浓度；吸附质的浓度；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 废水的废水的pHpH值值 共存物质共存物质 温度：升高温度，吸附量减少；温度：升高温度，吸附量减少；接触时间接触时间上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记

8、事本记事本（5）活性炭柱吸附操作）活性炭柱吸附操作 A A、吸附操作、吸附操作(图图)静态：小水量、间歇排放；静态：小水量、间歇排放；动态：连续操作；动态：连续操作；B B、吸附床、吸附床 固定床：升流式、降流式；固定床：升流式、降流式；(布置型式布置型式)升流式：运行时间长，易流失吸附剂；升流式：运行时间长，易流失吸附剂；降流式：出水水质好，水头损失大，需反冲洗降流式：出水水质好，水头损失大，需反冲洗;上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 移动床：移动床：优点：占地面积小，出水水质好，不需要反冲洗；优点：占地面积小，出水水质好，不需要反冲洗；缺点：不能使塔内吸附剂上下层互混

9、，操作要求较高，缺点：不能使塔内吸附剂上下层互混，操作要求较高，流化床流化床 特点：特点：吸附剂保持流化状态，与水的接触面积增大；吸附剂保持流化状态，与水的接触面积增大；设备小、生产能力大、基建费用低；设备小、生产能力大、基建费用低；不需要反冲洗；不需要反冲洗；C C、穿透曲线（、穿透曲线（如图如图）(Breakthrough Curves)(Breakthrough Curves)上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本D D、吸附容量的利用、吸附容量的利用 1)1)采用多床串联操作采用多床串联操作 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结

10、束返回返回首页首页记事本记事本2)2)采用升流式移动操作采用升流式移动操作（6）吸附剂的再生）吸附剂的再生 加热再生法：加热再生法：低温再生低温再生:吸附碳氢和芳香化合物的活性碳再生吸附碳氢和芳香化合物的活性碳再生;高温再生高温再生:适于粒状活性碳的再生适于粒状活性碳的再生;_脱水、干燥、炭化、活化、冷却；脱水、干燥、炭化、活化、冷却；药剂再生法：无机药剂再生、有机溶剂再生；药剂再生法：无机药剂再生、有机溶剂再生；化学氧化法：湿式氧化、电解氧化、臭氧氧化；化学氧化法：湿式氧化、电解氧化、臭氧氧化；生物法；生物法；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（7）吸附法的优点）吸附法的

11、优点 处理程度高；处理程度高；应用范围广；应用范围广；适应性强；适应性强；吸附剂可再生重复利用；吸附剂可再生重复利用；可回收有用物质；可回收有用物质；设备紧凑，管理方便；设备紧凑，管理方便；（8）吸附塔的设计）吸附塔的设计:上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（9）吸附法在废水处理中的应用）吸附法在废水处理中的应用 染料化工废水的处理染料化工废水的处理 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本调节池调节池冷却沉降冷却沉降结晶结晶废水池废水池固定床固定床吸附塔吸附塔石灰石膨胀石灰石膨胀中和滤池中和滤池图图 二硝基氯苯废水处理工艺流程二硝基氯苯废水处理工艺流程 二硝

12、基氯苯二硝基氯苯 铁路货车洗刷废水处理铁路货车洗刷废水处理 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4 4.4 离子交换法离子交换法(Ion Exchange)(Ion Exchange)4.4.1 4.4.1 概述概述 处理对象：去除废水中有毒有害的处理对象：去除废水中有毒有害的RSO3-H+RCH3N+(CH3)3OH-交换反应：交换反应：强酸性强酸性阳离子交换剂阳离子交换剂(Strong-acid cation resins)弱酸性阳离子交换剂弱酸性阳离子交换剂(Weak-acid cation resins)上页上

13、页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本Na2Ca)RSO(CaNaRSO2,H2Ca)RSO(CaHRSO2,23232323用氯化钠再生钠型用盐酸再生氢型Na2Ca)RCOO(CaRCOONa2,H2Ca)RCOO(CaRCOOH2,2222用氢氧化钠再生钠型用盐酸再生氢型 强碱性强碱性阴离子交换剂阴离子交换剂(Strong-base anion resins)弱碱性阴离子交换剂弱碱性阴离子交换剂(Weak-base anion resins)CI2SO)NRR(SONClRR2,OH2SO)NRR(SONOHRR2,423243423243用氯化钠再生氯型用氢氧化钠再生氢氧型CI

14、SORNHSOClRNHOHSORNHSOOHRNH2)(2,2)(2,423243423243用氯化钠再生氯型用氢氧化钠再生氢氧型上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 交换过程交换过程 外扩散（慢）外扩散（慢）；内扩散（慢）内扩散（慢）；进行离子交换反应（快）；进行离子交换反应（快）；内扩散；内扩散；外扩散；外扩散；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4.2 4.4.2 离子交换法离子交换法基本原理基本原理 RH +M+=RM +H+交换交换 交换交换 饱和饱和 树脂树脂 离子离子 树脂树脂 平衡状态平衡状态 时有：时有：;在树脂相中的浓度平衡时在树脂

15、相中的浓度平衡时在液相中的浓度平衡时在液相中的浓度平衡时离子交换选择系数HRHMRMHHMMKMRHHRMK上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4.3 4.4.3 离子交换剂离子交换剂4.4.3.1 4.4.3.1 离子交换剂分类离子交换剂分类离子交换剂离子交换剂有机类有机类无机类无机类天然沸石天然沸石合成沸石合成沸石天然天然合成合成 RSO3H、RSO3Na RCOOH、RCOONa R-R3OH、R-R3Cl R-NH3OH、R-NH3Cl4.4.3.2 4.4.3.2 离子交换剂的交换能力影响因素离子交换剂的交换

16、能力影响因素（1）离子交换树脂的选择性）离子交换树脂的选择性 1）强酸阳树脂的选择顺序：）强酸阳树脂的选择顺序：Fe3+Cr3+Al 3+Ca2+Mg2+K+=NH+4 Na Li+2）弱酸阳树脂的选择顺序：）弱酸阳树脂的选择顺序：H+Fe3+Cr3+Al 3+Ca2+Mg2+K+=NH+4 Na Li+3）强碱阴树脂的选择顺序：）强碱阴树脂的选择顺序：Cr2O72-SO42-NO3-Cl-OH-F-HCO3-HSiO3-4）弱碱阴树脂的选择顺序：）弱碱阴树脂的选择顺序：OH-Cr2O72-SO42-NO3-Cl-HCO3-上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（2）废水水质对交换能力的影响）废水水质对交换能力的影响 1）悬浮物和油脂）悬浮物和油脂 2）有机物）有机物 3）高价金属离子）高价金属离子 4）pH值：弱酸、碱离子交换树脂值：弱酸、碱离子交换树脂 5）水温：）水温：732#阳树脂阳树脂110 C，717#阴树脂阴树脂60 C,6）氧化剂：）氧化剂：O2、Cl2、H2Cr2O7上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（3）离子交换树脂的物理化学特性