一、物理处理1.1筛滤法1.格栅过滤2.筛网过滤3.颗粒介质过课件.ppt
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1、一、一、 物理处理物理处理1.1 筛滤法筛滤法1. 格栅过滤格栅过滤2. 筛网过滤筛网过滤3. 颗粒介质过滤颗粒介质过滤4. 微滤机过滤微滤机过滤1.2 重力法重力法1. 沉砂池沉砂池2. 沉淀池沉淀池3. 隔油池隔油池4. 泡沫分离、气浮池泡沫分离、气浮池5. 离心法离心法二、化学处理二、化学处理2.1. 酸碱中和法酸碱中和法2.2. 混凝沉淀法混凝沉淀法2.3. 化学沉淀法化学沉淀法2.4. 电解法电解法1. 电解氧化还原电解氧化还原2. 电解凝聚和电解气浮电解凝聚和电解气浮二、二、 化学处理化学处理2.5. 氧化还原法氧化还原法1. 空气氧化空气氧化2. 氯氧化氯氧化3.臭氧氧化臭氧氧化
2、4. 过氧化氢过氧化氢5. 高级氧化技术:高级氧化技术:H2O2/Fe2+ (Fenton试剂)试剂),UV/TiO2/O2, UV/ H2O2 , UV/TiO2/ H2O2, 太阳光太阳光/ TiO2/O2等等6. 燃烧燃烧7. 湿式氧化湿式氧化8. 超临界氧化超临界氧化9.催化还原铁内电解法催化还原铁内电解法 三、三、 物理化学法物理化学法3.1. 吸附法吸附法3.2. 离子交换法离子交换法3.3. 膜分离法膜分离法1. 超滤超滤2. 反渗透反渗透3.电渗析电渗析3.4. 萃取法萃取法3.5. 吸收、吹脱、汽提吸收、吹脱、汽提3.6. 蒸发蒸发3.7. 结晶结晶7.1 基本原理基本原理7
3、.1.1 基本概念基本概念1. 吸附:在相界面上,物质的浓度自动发生积累吸附:在相界面上,物质的浓度自动发生积累或浓集的现象称为吸附,它是一种建立在分或浓集的现象称为吸附,它是一种建立在分子扩散基础上的物质表面现象。子扩散基础上的物质表面现象。液液,气液、气固、液固等任何两相的液液,气液、气固、液固等任何两相的界面之间。界面之间。废水处理中:主要是固、液吸附废水处理中:主要是固、液吸附废气处理中:主要是固、气吸附废气处理中:主要是固、气吸附7.1 基本原理基本原理7.1.1 基本概念基本概念2. 吸附法:利用多孔型的固体物质,使污染物中的一种吸附法:利用多孔型的固体物质,使污染物中的一种或多种
4、物质被吸附在固体表面而去除的方法。或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。3. 吸附剂:具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。吸附剂:具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。常用的吸附剂:活性炭、焦炭、木炭、木屑、磺化煤、常用的吸附剂:活性炭、焦炭、木炭、木屑、磺化煤、活化煤、褐煤、硅藻土、沸石、铝矾土、矿渣、腐活化煤、褐煤、硅藻土、沸石、铝矾土、矿渣、腐殖质酸、矿化垃圾以及吸附用的树脂等。活性炭最殖质酸、矿化垃圾以及吸附用的树脂等。活性炭最常用。常用。4. 吸附质:被吸附的物质称为吸附质。吸附质:被吸附的物质称为吸附质。7.1 基本原理基本原理7.1.2 吸附原理吸附原理1. 吸附原理:吸
5、附剂颗粒中,固体界面上的分子受力不吸附原理:吸附剂颗粒中,固体界面上的分子受力不均衡,因而产生表面张力,具有表面能。当它吸附均衡,因而产生表面张力,具有表面能。当它吸附溶质到其界面后,界面上的分子受力就要均衡些,溶质到其界面后,界面上的分子受力就要均衡些,导致表面张力的减少,符合热力学第二定律,这种导致表面张力的减少,符合热力学第二定律,这种能量有自动变小的趋势。能量有自动变小的趋势。2. 吸附力:分子引力吸附力:分子引力 (Van der Waals力)、化学键力和力)、化学键力和静电引力。静电引力。3. 吸附类型:物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。吸附类型:物理吸附、化学吸附和离子交换吸附
6、。7.1 基本原理基本原理7.1.2 吸附原理吸附原理4. 物理吸附:物理吸附是吸附质与吸附剂之间的分子引物理吸附:物理吸附是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附。力产生的吸附。物理吸附的特征:物理吸附的特征:1)吸附热较小)吸附热较小2)选择性较差)选择性较差3)低温能进行)低温能进行4)较易解吸)较易解吸5)单层或多层吸附)单层或多层吸附7.1 基本原理基本原理7.1.2 吸附原理吸附原理5. 化学吸附:化学吸附是吸附质与吸附剂之间由于化学键化学吸附:化学吸附是吸附质与吸附剂之间由于化学键力发生了化学作用,使得化学性质改变产生的吸附。力发生了化学作用,使得化学性质改变产生的吸附。化学吸附
7、的特征:化学吸附的特征:1)吸附热较大)吸附热较大2)选择性较强)选择性较强3)高温能进行)高温能进行4)当化学键力大时,吸附不可逆)当化学键力大时,吸附不可逆5)单分子层吸附)单分子层吸附7.1 基本原理基本原理7.1.2 吸附原理吸附原理6. 离子交换吸附:吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附离子交换吸附:吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上,同时吸附剂也放出一个等当量离剂表面的带电点上,同时吸附剂也放出一个等当量离子称为离子交换吸附。子称为离子交换吸附。离子交换吸附的特性:离子交换吸附的特性:1)离子所带电荷越多,吸附越强)离子所带电荷越多,吸附越强2)电荷相同的离子,其水化
8、半径越小,越易被吸附)电荷相同的离子,其水化半径越小,越易被吸附 水处理中,大部分的吸附是水处理中,大部分的吸附是3种吸附综合作用的结果,但种吸附综合作用的结果,但可能以某种吸附为主。可能以某种吸附为主。例如:低温时主要是物理吸附,高温时主要是化学吸附。例如:低温时主要是物理吸附,高温时主要是化学吸附。7.1 基本原理基本原理7.1.3 活性炭活性炭1. 活性炭的制造活性炭的制造活性炭是用含炭为主的物质(如木材、煤)作原料,经高活性炭是用含炭为主的物质(如木材、煤)作原料,经高温炭化和活化而成的疏水性吸附剂,外观成黑色。温炭化和活化而成的疏水性吸附剂,外观成黑色。炭化:热解;活化:形成多孔结构
9、炭化:热解;活化:形成多孔结构药剂活化、气体活化药剂活化、气体活化2. 活性炭的细孔构造和分布活性炭的细孔构造和分布比表面积:每克吸附剂所具有的表面积称为比表面积比表面积:每克吸附剂所具有的表面积称为比表面积3. 活性炭的表面化学性质活性炭的表面化学性质7.1.4 吸附等温式(线)吸附等温式(线)1. 吸附平衡:吸附平衡:吸附过程、解吸过程吸附过程、解吸过程吸附平衡:当吸附速度和解吸速度相等时,即单位时间内吸附平衡:当吸附速度和解吸速度相等时,即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时,则吸附质在溶液中的吸附的数量等于解吸的数量时,则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面的浓度都不再改变而达到平衡。此浓
10、度和吸附剂表面的浓度都不再改变而达到平衡。此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。吸附量:吸附量是指一定工况条件下单位质量的吸附剂所吸附量:吸附量是指一定工况条件下单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量吸附的吸附质的质量 (g/g)2. 吸附等温式:吸附等温式: 吸附量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线吸附量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线7.1.4 吸附等温式(线)吸附等温式(线)3. 物理吸附的常见吸附等温线:物理吸附的常见吸附等温线:5种种4. 常见吸附等温式:常见吸附等温式:1)Frundlich吸附等温式或费兰德利希吸附等温式吸附等温式或费兰德利
11、希吸附等温式2)Langmuir吸附等温式或朗谬尔吸附等温式吸附等温式或朗谬尔吸附等温式3)BET(Brunauer, Emmett, Teller)吸附等温式吸附等温式5. Frundlich吸附等温式或费兰德利希吸附等温式吸附等温式或费兰德利希吸附等温式经验公式,一般适用于浓度不高的情况经验公式,一般适用于浓度不高的情况Frundlich吸附等温式的数学表达式吸附等温式的数学表达式7.1.4 吸附等温式(线)吸附等温式(线)6. Langmuir吸附等温式或朗谬尔吸附等温式吸附等温式或朗谬尔吸附等温式1)理论推导式,单分子吸附公式,如下假定)理论推导式,单分子吸附公式,如下假定(1)吸附剂
12、表面的吸附能是均匀分布的。)吸附剂表面的吸附能是均匀分布的。(2)被吸附的吸附剂表面的溶质分子只有一层,为单分子吸附;当达到)被吸附的吸附剂表面的溶质分子只有一层,为单分子吸附;当达到单层饱和时,其吸附量最大。单层饱和时,其吸附量最大。(3)被吸附的吸附剂表面上的溶质分子不再迁移)被吸附的吸附剂表面上的溶质分子不再迁移(4)吸附能为常数)吸附能为常数2)Langmuir吸附等温式的数学表达式吸附等温式的数学表达式7. BET(Brunauer, Emmett, Teller)吸附等温式吸附等温式1)理论推导式,多层分子吸附公式,各层的吸附符合)理论推导式,多层分子吸附公式,各层的吸附符合Lan
13、gmuir吸附等温吸附等温式式2)BET(Brunauer, Emmett, Teller)吸附等温式的数学表达式吸附等温式的数学表达式7.1.4 吸附等温式(线)吸附等温式(线)8. 例题:一废水例题:一废水COD为为 75mg/l,用活性炭处理,要求排放浓度不超过用活性炭处理,要求排放浓度不超过 15 mg/l。吸附实验结果如下表。根据吸附实验结果如下表。根据Freundlich等温式绘制曲线,等温式绘制曲线,并确定平衡时活性炭的吸附容量和活性炭处理此废水的最大吸附并确定平衡时活性炭的吸附容量和活性炭处理此废水的最大吸附容量,计算常数容量,计算常数K和和n数值。数值。瓶号瓶号炭的质炭的质量
14、量mg溶液体积溶液体积ml平衡时平衡时CODmg/l被吸附物质的量被吸附物质的量mg单位炭的吸附量单位炭的吸附量mg/mg1020075250200446.20.1243100200309.00.089420020017.511.50.057555002006.7513.650.027268002003.914.220.0177710002003.014.40.01447.1.5 吸附速度吸附速度1. 吸附速度:吸附速度:吸附速度是指单位质量的吸附剂在单位吸附速度是指单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。它决定了废水和吸附剂的时间内所吸附的物质量。它决定了废水和吸附剂的接触时间。接触时间
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