《废水治理技术》PPT课件

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1、第四节废水的物理化学处理法一.吸附法吸附法是利用多孔性固体吸附剂来处理废水的方法。（一）基本原理吸附是发生在固——液（气）两相界面上的一种复杂的表面现象，在吸附剂的内层，分子在各方向所受周围分子的吸引力相同，而在吸附剂表面层的分子，受内层分子的引力与受外界分子的引力是不同的，即表面层分子受力不均匀，存在着剩余的表面自由力场。水中溶质分子在碰撞到固体表面时，则会在表面力场的作用下被吸附，不断地从溶液中转移到吸附剂表面，直到表面力场全部被抵消为止。根据吸附剂和吸附质之间发生吸附时作用力性质的不同，可以将吸附过程分为三类：物理吸附由分子间作用力（范德华力）而产生的吸附，它的选择性不强，热

2、效应也比较小（约42kJ／mol或更小），其吸附速率较大，受温度影响也较小，但吸附的牢固程度低，是一个可逆过程。影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和微孔的分布。化学吸附由化学键力引起的吸附过程，有选择性，热效应比较大，与化学反应的反应热相近，约为84－420kJ／mol。化学吸附受温度影响较大，温度上升吸附速率也迅速上升。由于化学吸附的化学键力远远超过物理吸附的范德华力，所以一般是不可逆的。交换吸附溶质的离子由于静电引力作用而聚集在吸附剂表面的带电点上并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。影响交换吸附的主要因素是离子电荷数和水合半径大小。（二）吸附剂废水处理中常用的吸附剂

3、有白土、硅藻土、硅胶、活性炭、合成沸石等。吸附剂的再生：（1）水蒸气吹脱法向吸附剂层通人水蒸气，使被吸附物质脱除并随水蒸气一起离开床层，并能去掉颗粒表面阻塞物，该法只限于再生吸附易挥发性物质的活性炭。（2）溶剂萃取法吸附质在某种溶剂中溶解度较大，而吸附剂对该溶剂吸附作用较弱的情况下，可以使该溶剂做萃取剂将吸附物溶解下来。（3）加热法升高温度有利于脱附的实现。因此，将吸附剂加热到一定温度（如活性炭的活化可加热到700－900℃），即可使被吸附物质脱附。在高温时，还可使有机物质分解。该法应用最广泛，但应防止炭的着火，且炭的损失也较高，每再生一次，可损失7％－10％左右。（4）化学氧化法

4、使被吸附物质发生化学反应生成一种不易被吸附的物质而脱附。例如，对活性炭上吸附的有机物，可以有蒸汽和空气的混合物，使其氧化为CO2而脱附。吸附剂的再生：（四）吸附法处理废水的应用实例－－－含汞废水的处理活性炭吸附法多和其他方法配合使用，置于二级处理后面，作为废水的深度处理。二.离子交换法离子交换法是利用离子交换剂来分离废水中有害物质的方法，这是一种特殊的物理化学方法——在固体物质上吸附离子并进行离子交换，它可改变所处理液体的离子成份，但不改变交换前后废水中离子的总电荷数。目前离子交换法已成为实验室研究工作和化工过程中的一个重要的分离手段，但其最广泛应用的还是在水处理方面，它能有效去

5、除废水中重金属离子（如Cu、Ni、Zn、Hg、Ag、Au等）和磷酸、硝酸、有机物和放射性物质等。（一）离子交换原理离子交换剂是一种带有可交换离子（阳离子或阴离子）的不溶性固体物，由固体母体和交换基团两部分组成，交换基团内含有可游离交换的离子。离子交换反应就是这种可游离交换的离子与水中同性离子间的交换过程，它也是一种特殊的化学吸附过程。典型的阳离子交换反应可表示为：典型的阴离子交换反应可表示为：（二）离子交换剂人工合成的离子交换树脂由树脂本体（又称母体）和活性基团两个部分组成。树脂母体通常是由具有线型结构的高分子有机化合物——聚苯乙烯和一定数量的二乙烯苯所组成。二乙烯苯也称交联剂，它

6、的作用是使线状聚合物之间相互交联，成立体网状结构。活性基团由固定离子和活动离子组成，固定离子固定在树脂的网状骨架上，活动离子（又称交换离子）则依靠静电引力与固定离子结合在一起，二者电性相反，电荷数相等。1.离子交换树脂类型2．离子交换树脂的基本性能（1）含水量和密度树脂交联网孔内，都含有一定量的结合水分，树脂交联度愈小，内部孔隙率则愈大，含水率也大。含水率也与官能基的性质有关，并随着空气湿度变化而改变。阳离子交换树脂的干真密度约为1.4g／cm3，阴离子交换树脂的干真密度为1.2g／cm3。湿真密度是指按产品要求的含水率的商品树脂颗粒本身的密度视密度指树脂在水中充分膨胀时（树脂工作

7、状态）的堆积密度粒度指树脂颗粒大小，它对树脂交换能力、树脂层中水流分布的均匀程度、水通过树脂层的压力降及交换和反冲洗的流失等均有影响。通常使用的树脂，颗粒半径为0.3－1.2mm。表示粒度方法有两种，一种是颗粒半径表示，另一种是以筛子目数表示，标准筛有两种，美国筛和英国标准筛（BSS）。（2）粒度（3）交联度带有离子团的直链碳氢大分子可溶于水，为使之不溶于水，须用交联剂使之交联，（如聚苯乙烯树脂以二乙烯苯为交联剂），合成时所用单体中含有交联剂质量百分比称为树脂的交联度