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1、水的其他物理化学处理方法水的其他物理化学处理方法本章目录本章目录1 1 离心分离离心分离1.1.原理原理颗粒受到的净离心力颗粒受到的净离心力F Fc c=（m-mm-mo o）2 2r r颗粒在水中的净重力颗粒在水中的净重力F Fg g=（m-mm-mo o）g g 分离因素分离因素粒径为粒径为d(m)d(m)的颗粒的分离速度的颗粒的分离速度U Uc c(m/s(m/s)：60n2grg)mm(r)mm(FF2020gc颗粒重力颗粒所受离心力900rn81.93600rn4gr）60n2（2222本章目录本章目录 式中：式中：、o o分别为颗粒和水的密度，分别为颗粒和水的密度，kg/m3kg/

2、m3 水的动力粘度，水的动力粘度，0.1pa0.1pas s当离心当离心o o，UcUc00，颗粒抛向周边颗粒抛向周边离心沉降。离心沉降。o o，UcUc030003000）中速离心机（中速离心机（=1000=100030003000）常速离心机常速离心机 低速离心机（低速离心机（100080%80%，q=25q=25；80%80%，q=30q=30（2 2）有效水深有效水深H Ho o 1)1)按停留时间按停留时间t=15t=1520min20min计算：计算：H Ho o=Qt/A=Qt/A 2)2)按结构尺寸确定：按结构尺寸确定：H Ho o=(0.7=(0.71.2)D1.2)D D

3、D池直径，池直径，D D较大，采用较大系数，反之亦然。较大，采用较大系数，反之亦然。（3 3）缓冲层高）缓冲层高度度 h h1 1=0.8=0.81.2m1.2m（保护高度）。保护高度）。（4 4）进水管向下倾斜）进水管向下倾斜1 15 5，管咀处流速管咀处流速V=0.9V=0.91.1m/s1.1m/s。（5 5）所需水头所需水头h h（水头差）。水头差）。qQA 重力式旋流分离器重力式旋流分离器水力旋流沉淀池水力旋流沉淀池本章目录本章目录 式中：式中：系数，试验确定，一般为系数，试验确定，一般为4.54.5；V V管咀处流速（进口处流速）管咀处流速（进口处流速）0.90.91.1m/s1.

4、1m/s；局部阻力系数；局部阻力系数；V V1 1进水管内流速进水管内流速0.80.81.0m/s1.0m/s；L L进水管长度，进水管长度，m m；I I进水管单位长度的沿程损失。进水管单位长度的沿程损失。（6 6）应用）应用旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大的无旋流沉淀池适于小流量工业废水中比重较大的无机杂质的分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油，机杂质的分离，它广泛用于回收轧钢废水中氧化铁皮和可浮油，回收率可达回收率可达909095%95%，出水可循环使用，出水可循环使用 )(2(1.12212mLIgVgVh重力式旋流分离器重力式旋流分离器水力旋流沉淀池水力旋流沉淀池本章

5、目录本章目录1.1.电解槽的结构形式电解槽的结构形式1 1）、结构形式：回流式、翻腾式如图）、结构形式：回流式、翻腾式如图16-216-2。采用直流电源。采用直流电源 (a)(b)(a)回 流 式（平 面 图）；（b）翻 腾 式（纵 剖 面 图）图 16-2 电 解 槽2 电解电解本章目录本章目录2 2）、极板电路：）、极板电路：单极性电解槽单极性电解槽 双极性电解槽双极性电解槽+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-整流器整流器电极电极 图16-3 电解槽的极板电路（a）单极性电解槽；（b）双极性电解槽电解电解本章目录本章目录2.2.电解法的原理与分类电解法的原理与分类 1 1）、法拉第电解

6、定律）、法拉第电解定律耗电量的计算耗电量的计算 式中：式中：G G析出或溶解的物质质量，析出或溶解的物质质量，g g E E物质的化学当量，物质的化学当量，g/molg/molQ Q通过的电量通过的电量,库伦（库伦（C C）I I电流强度，安培（电流强度，安培（A A）；）；t t电解时间（电解时间（S）F F法拉第常数，法拉第常数，F=96487c/molF=96487c/mol2 2）、分解电压）、分解电压定义：能使电解正常进行时所需的最小外加电压叫分解电压定义：能使电解正常进行时所需的最小外加电压叫分解电压E EE=E=原电池的电动势原电池的电动势+浓差电池电位浓差电池电位+化学极化电位

7、化学极化电位+IR+IR（电解液电阻产生压电解液电阻产生压降）。降）。槽电压一般为槽电压一般为4 45V5VEITF1GEQF1G或电解电解本章目录本章目录3.3.电解法在废水处理中的应用电解法在废水处理中的应用1)1)、电解法处理含铬废水、电解法处理含铬废水(1)(1)基本原理：基本原理：在阳极：在阳极：FeFe2eFe2eFe2+2+（铁板阳极溶解，把电子转给电源）铁板阳极溶解，把电子转给电源）（主要的）（主要的）CrCr2 2O O7 72-2-+6Fe+6Fe2+2+14H+14H+2Cr 2Cr3+3+6Fe+6Fe3+3+7H+7H2 2O O CrO CrO4 42-2-+3Fe

8、+3Fe2+2+8H+8H+Cr Cr3+3+4H+4H2 2O+3O+3FeFe3+3+在阴级：在阴级：2H2H+2e H+2e H2 2 （次要的）（次要的）CrCr2 2O O7 72-2-+6e+14H+6e+14H+2Cr 2Cr3+3+7H+7H2 2O O CrO CrO4 42-2-+3e+8H+3e+8H+Cr Cr3+3+4H+4H2 2O OH H+减少，废水中碱性增强，使减少，废水中碱性增强，使CrCr3+3+、FeFe3+3+产生氢氧化物沉淀产生氢氧化物沉淀 CrCr3+3+3OH Cr(OH)+3OH Cr(OH)3 3 Fe Fe3+3+3OH Fe(OH)+3O

9、H Fe(OH)3 3电解电解本章目录本章目录阳极起氧化剂作用阳极起氧化剂作用阴极起还原剂作用阴极起还原剂作用电解电解本章目录本章目录减少铁阳极钝化的方法：减少铁阳极钝化的方法：（1 1）定期用钢丝刷清洗极板。）定期用钢丝刷清洗极板。（2 2）投加食盐：）投加食盐：NaClNaCl中的中的ClCl吸附在钝化膜表面，取代钝化膜吸附在钝化膜表面，取代钝化膜中的氧离子中的氧离子氯化铁（可溶性），导致膜溶解。氯化铁（可溶性），导致膜溶解。（3 3）定期倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生）定期倒换阴、阳极，利用电解时阴极产生H2H2的撕裂的撕裂还原作用，将极板上的钝化膜除掉。还原作用，将极板上的钝化膜除掉

10、。电解电解本章目录本章目录电解电解Fe3+3OH-Fe(OH)3本章目录本章目录2 2工艺流程：进水工艺流程：进水Ccr6+100mg/LCcr6+100mg/L，PH=4PH=46.56.5含铬废水处理工艺流程如图含铬废水处理工艺流程如图16-416-4所示所示调节池电解槽沉淀池滤池污泥脱水含铬废水冲洗排水复用或排放冲洗水污泥图16-4 含铬废水处理工艺流程电解电解调节池：按调节池：按2 24h4h平均流量设计平均流量设计沉淀池：沉淀池：t=2ht=2h；V V污泥污泥=(5=(510)%V10)%V废水或废水或1kg1kg干重干重/m3/m3废水。废水。本章目录本章目录电解槽工艺设计电解槽

11、工艺设计（1 1）电解槽有效容积：电解槽有效容积：式中：式中：t t电解历时，电解历时，C Ccrcr6+6+50mg/L50mg/L；t=5t=510min10min C Ccrcr6+6+=50=50100mg/L100mg/L；t=10t=1020min20min（2 2）电流强度电流强度I I（A A）式中：式中：Q Q废水设计流量废水设计流量m m3 3/h/h C C废水中废水中CrCr6+6+浓度，浓度，g/mg/m3 3；QC=mQC=m3 3/h/hg/mg/m3 3=g/h=g/h KcrKcr1gCr1gCr6+6+还原成还原成CrCr3+3+所需电量，如无试验资料，可取

12、所需电量，如无试验资料，可取 4 45(A5(Ah/gCr)h/gCr)n n电极串联次数，为串联极板数减电极串联次数，为串联极板数减1 1)(603mQtWnQCKICr电解电解本章目录本章目录（3 3）极板面积）极板面积F(dmF(dm2 2)：普通碳素钢板，普通碳素钢板，=3=35mm5mm，极板间净极板间净距距S=10mmS=10mm；极板消耗量：极板消耗量：4 45g/5g/还原还原1gCr1gCr6+6+)dm(immIF2F21电解电解本章目录本章目录电解电解本章目录本章目录（6 6）电能消耗）电能消耗N(kwN(kwh/m3)h/m3)式中式中整流器效率，无实测数值，用整流器效

13、率，无实测数值，用0.80.8；Q Q废水设计流量，废水设计流量，m3/hm3/hQ1000IUN 电解电解本章目录本章目录药剂中和处理药剂中和处理 1.1.酸性废水的药剂中和处理酸性废水的药剂中和处理强酸性废水常采用石灰乳中和，由于弱酸与石灰反应缓慢，强酸性废水常采用石灰乳中和，由于弱酸与石灰反应缓慢，故一般不采用。故一般不采用。（1 1）中和反应：）中和反应：石灰乳中和石灰乳中和H H2 2SOSO4 4废水生成废水生成CaSOCaSO4 4，当用颗粒当用颗粒状石灰石时，导致药剂表面形成硫酸钙的复盖层，影响和阻状石灰石时，导致药剂表面形成硫酸钙的复盖层，影响和阻止中和反应的继续进行，所以当

14、用石灰石做中和剂时，颗粒止中和反应的继续进行，所以当用石灰石做中和剂时，颗粒粒径应小于粒径应小于0.5mm0.5mm。（2 2）中和剂用量中和剂用量中和各种酸所需碱、盐的理论比耗量（中和各种酸所需碱、盐的理论比耗量（g/gg/g）。）。因为药剂中含有杂质，所以药剂的实际耗量应比理论比耗量因为药剂中含有杂质，所以药剂的实际耗量应比理论比耗量要大。同时还要考虑金属离子及中和反应混合不均匀使实际要大。同时还要考虑金属离子及中和反应混合不均匀使实际耗量比理论耗量高，用不均匀系数耗量比理论耗量高，用不均匀系数K K来表示。来表示。3 中和中和本章目录本章目录)(2111aCaCKQG中和中和所以药剂总耗

15、量所以药剂总耗量GaGa（Kg/dKg/d）本章目录本章目录中和中和中和反应产生的沉渣量中和反应产生的沉渣量G（Kg/d）)()(DCSQeBGG中和后悬浮物的沉渣量消耗药剂产生的沉渣量:)(:)(DCSQeBG本章目录本章目录（3 3）中和工艺）中和工艺投药装置投药装置 石灰用量石灰用量1t/d1t/d1t/d：采用机械方法消解。消解机有立式和卧式采用机械方法消解。消解机有立式和卧式二种。二种。消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积V V2 2（m m3 3）中和中和本章目录本章目录消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积消解后石灰乳排至溶液槽，其有效容积V V2 2

16、（m m3 3）式中：式中：GaGa石灰消耗量，石灰消耗量，t/dt/d；r r石灰的容重，石灰的容重，0.90.91.1t/m1.1t/m3 3；c c石灰乳浓度，（石灰乳浓度，（5 51010）%；n n每天搅拌次数。每天搅拌次数。)m(rcn100GV32溶液槽：中和中和本章目录本章目录石灰乳投配系统与投配器石灰乳投配系统与投配器1)1)混合反应装置混合反应装置 水泵管道混合水泵管道混合 隔板混合反应池如图隔板混合反应池如图2)2)沉淀池沉淀池3)3)沉渣脱水装置：机械脱水、干化场沉渣脱水装置：机械脱水、干化场2 2、碱性废水的药剂中和处理、碱性废水的药剂中和处理（1 1）中和剂：）中和

17、剂：H H2 2SOSO4 4、HClHCl、HNOHNO3 3、工业废酸、烟道气（含工业废酸、烟道气（含COCO2 2、SOSO2 2）（2 2）中和反应中和反应（3 3）中和各种碱所需酸的理论比耗量（）中和各种碱所需酸的理论比耗量（g/gg/g）.中和中和本章目录本章目录2 2、碱性废水的药剂中和处理、碱性废水的药剂中和处理（1 1）中和剂：）中和剂：H H2 2SOSO4 4、HClHCl、HNOHNO3 3、工业废酸、烟道工业废酸、烟道气（含气（含COCO2 2、SOSO2 2）（2 2）中和反应中和反应（3 3）中和各种碱所需酸的理论比耗量（）中和各种碱所需酸的理论比耗量（g/gg/

18、g）.碱性废水的药剂中和处理碱性废水的药剂中和处理本章目录本章目录平 面II投 药 管进 水 管压 缩 空 气 管出 水 管I-I出 水 管进 水 管压 缩 空 气 管图 1 6-5 四 室 隔 板 混 合 反 应隔板混合反应隔板混合反应本章目录本章目录过滤中和处理过滤中和处理1 1、普通中和滤池、普通中和滤池 不适于中、高浓度的酸性废水，对不适于中、高浓度的酸性废水，对H H2 2SOSO4 4废水，用石灰石作中废水，用石灰石作中和剂时，其和剂时，其H2SO4浓度应浓度应2g/L2g/L，如用白云石（如用白云石（CaCOCaCO3 3MgCOMgCO3 3）则则其其H H2 2SOSO4 4

19、浓度只能为浓度只能为5g/L5g/L；对；对HNOHNO3 3、HClHCl废水，极限浓度废水，极限浓度20g/L20g/L。当。当H H2 2SOSO4 4浓度为浓度为2 25g/L5g/L时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。时，可用白云石作滤料，但反应速度慢。（1 1）普通中和滤池的形式）普通中和滤池的形式 本章目录本章目录（2 2）中和滤池的计算）中和滤池的计算1)1)平流式中和滤池平流式中和滤池 滤池长度滤池长度L=L=UtUt 式中：式中：U U滤速：滤速：0.010.010.03m/s0.03m/s t t废水同滤料接触时间，废水同滤料接触时间，S S 式中：式中：K K滤料系数，

20、试验求得。滤料系数，试验求得。d d滤料的平均粒径，滤料的平均粒径，cmcm；U U滤速，滤速，m/sm/s C C酸的浓度，酸的浓度，geqgeq/L/L)Clg3(ukd6t5.1过滤中和处理过滤中和处理本章目录本章目录滤池横断面积滤池横断面积f f（m2m2）滤池的水头损失滤池的水头损失h=h=iLiL（m m）式中：式中：i i滤池的坡降滤池的坡降 式中：式中：U.dU.d同上同上 P Po o滤料的孔隙率：滤料的孔隙率：0.350.350.450.45 S S系数，与滤料系数，与滤料d d有关：有关：UQf 2022PdSUi 过滤中和处理过滤中和处理本章目录本章目录2)2)竖流式中

21、和滤池竖流式中和滤池 滤床最小厚度滤床最小厚度H H（cmcm）中和中和H H2 2SOSO4 4时使用下式时使用下式 式中：式中：d d滤料粒径，滤料粒径，mmmm K K滤料特征系数，试验得出滤料特征系数，试验得出 n n经验系数，试验得出，一般经验系数，试验得出，一般1.471.47 C C酸的浓度，酸的浓度，geqgeq/L/L U U滤速：滤速：4 48m/h8m/h 滤料的消耗及滤池的工作周期滤料的消耗及滤池的工作周期T T 滤料的消耗量滤料的消耗量 G=G=K KQ QCaCa（kg/dkg/d）式中：式中：K K系数，系数，1.5 a1.5 a药剂比耗量药剂比耗量 Q Q、C

22、C同上同上 滤池的理论工作周期滤池的理论工作周期 式中：式中：P P滤料装载量，滤料装载量，KgKg G G滤料消耗量，滤料消耗量，Kg/d.Kg/d.)cm(U)Clg3(KdHn过滤中和处理过滤中和处理本章目录本章目录2 2、升流式膨胀中和滤池、升流式膨胀中和滤池（1 1）恒滤速升流膨胀中和滤池）恒滤速升流膨胀中和滤池 承托层厚度承托层厚度0.150.150.2m0.2m，202040mm40mm 滤料粒径滤料粒径0.50.53mm3mm，滤层高度滤层高度1 11.2m1.2m（新滤料）新滤料）最终换料时的滤层高度最终换料时的滤层高度2m2m；U=60U=6080m/h80m/h 膨胀率膨

23、胀率50%，上部清水区高度为，上部清水区高度为0.5m 废水废水H2SO4浓度浓度2200mg/L时，中和后时，中和后PH=4.25，脱气后，脱气后 PH=66.5 出水出水PHClO2HOClOCl-NHCl2NH2Cl臭氧杀菌效果好、速度快，而且对消灭病毒也很有效。臭氧消毒的效果主要决定于接触设备出口处的剩余量和接触时间，其受pH值、水温及水中氨量的影响较小。但也有一定的选择性，如绿霉菌、青霉菌之类对臭氧具有抗药性，需较长时间才能杀死它们。4.臭氧氧化工艺的应用臭氧可以用来对汽车制造厂综合废水（一级处理后的出水）进行深度处理，且处理效果明显；臭氧对印染废水的CODCr值去除率不高，而对色度

24、的去除效果显著，与传统的氯气氧化、吸附、混凝等脱色方法相比，用臭氧脱色有着脱色程度高、无二次污染等优点。本章目录本章目录5.2.2 过氧化氢氧化法过氧化氢氧化法 1.过氧化氢的主要物理化学特性 纯过氧化氢是淡蓝色粘稠液体，熔点-0.43，沸点150.2。在0时液体的密度是1.4649g/min，它的物理性质和水相似，它有较高的介电常数。所以，不论纯过氧化氢或是它的水溶液都是一些盐的离子化溶剂。过氧化氢可以任何比例与水混溶，过氧化氢也溶解在包括醇、醚、酯等有机溶剂中。2.过氧化氢的制备 从1945年起，利用有机物的自动氧化过程，使氧气还原成过氧化氢。在工业生产上有两种方法：异丙醇法和蒽醌法。22

25、33223OHCOCHCHOCHCH本章目录本章目录3.过氧化氢在水处理中的应用1).Fenton试剂 Fenton试剂是亚铁离子和过氧化氢的组合，该试剂作为强氧化剂的应用已具有一百多年的历史，在精细化工、医药化工、医药卫生、环境污染治理等方面得到广泛的应用。2).过氧化氢单独氧化产品稳定，储存时每年活性氧的损失低于1%；安全，没有腐蚀性，能较容易地处理液体;与水完全混溶，避免了溶解度的限制或排出泵产生气栓；无二次污染，能满足环保排放要求；氧化选择性高，特别是在适当条件下选择性更高。OHOHFeOHFe3222OHFeOHFe32HHOFeOHFe22223)()OH(FeOHFe33胶体本章

26、目录本章目录4.过氧化氢氧化工艺的工业应用1).淀粉厂废水处理 图13-3 工业化流程图石灰氧化池Fenton试剂达标排放砂滤池絮凝池废水2).含氰废水的处理 1-硫 酸 铜 加 液 槽；2-石 灰 乳 加 液 槽；3-过 氧 化 氢 加 液 槽；4-中 和 槽；5-反 应 槽；6-排 液 槽；7-泵图 1 3-4 工 艺 流 程 图7563241本章目录本章目录5.2.3二氧化氯氧化法二氧化氯氧化法 1.二氧化氯的主要物理化学性质 二氧化氯是一种黄绿色气体，具有与氯相似的刺激性气味，沸点11，凝固点-59，极不稳定，在空气中浓度为10%时就有可能爆炸。二氧化氯易溶于水，溶解度约为氯的5倍，在

27、室温4kPa分压下溶解度为2.9g/L。HClHClOOHClO3222222OCl2ClOHClOHClOHCl22OHClHCl22HClHClOOHClHClO3222本章目录本章目录对芳烃类有机物，其降解变化可分为三个阶段：1）反应阶段初期，首先出现苯环的羟基化合物，如邻苯二酚、对苯二酚、对苯醌；2）第二阶段出现的产物是苯环结构破坏后的二元酸，开始以顺丁烯二酸为主，浓度较高，随着氧化进程逐渐深入，碳链继续断开，生成小分子的羧酸，如草酸和甲酸，并以草酸为主；3）第三阶段为深度氧化阶段，苯环类有机物苯环烃基化开环生成羧酸二氧化碳。对苯酚、邻氯苯酚、苯胺的二氧化氯催化反应出水进行液相色谱分析

28、来定性地确定芳烃类有机物的中间产物。2.二氧化氯的制备二氧化氯的制备方法主要分为两大类：化学法和隔膜电解法 1).化学法434232NaHSO2HClOSO2H2NaClO42223SOHClO2SOHClO2本章目录本章目录2).隔膜电解法该工艺以食盐溶液为电解液，在电场作用下，阳极室内氯离子在阳极失去电子不仅生成氯气，而且在中性电极的作用下，生成二氧化氯和过氧化氢等。3.稳定化二氧化氯的制备 稳定化二氧化氯主要是将二氧化氯气体稳定于惰性溶液中，形成含二氧化氯有效成分浓度在2%以上的产品。稳定化二氧化氯的生产关键是稳定剂的选择，稳定剂主要由碳酸盐、过碳酸盐、硼酸盐、过硼酸盐等，其中由于碳酸盐

29、价格便宜、来源方便，是最常用的稳定剂。OH2NaSO2ClClO2SOHHCl2NaClO22422423OH3NaSO4HCOOHClO4OHCHSOH4NaClO22423423NaCl2ClO2ClNaClO2223本章目录本章目录4.二氧化氯在水处理中的应用1).水的消毒剂 2).对THM的控制 3).对水中酚类化合物的破坏4).氧化饮用水中的铁离子和锰离子 5).在水处理其他领域内的应用 Cl2H12MnO5OH6Mn5ClO22222ClH21CO10)OH(Fe5OH13)HCO(Fe5ClO232222图13-5 混凝沉淀-二氧化氯氧化法处理印染废水工艺流程上清液干污泥（排放）

30、板框压滤机污泥干化池污泥浓缩罐污泥池上清液（排放）三角堰二沉池B二沉池A1/3水ClO2反应器混凝沉淀池调节池混凝剂隔栅废水本章目录本章目录5.2.4 湿式氧化法湿式氧化法1.湿式氧化基本原理 湿式氧化法（Wet Air Oxidation，简称WAO）是在高温、高压下，利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，从而达到去除污染物的目的。与常规方法相比，具有适用范围广、处理效率高、极少有二次污染、氧化速率快、可回收能量及有用物料等特点，因而受到了世界各国科研人员的广泛重视，是一项很有发展前途的水处理方法。HOORORH2222OH2RO2RHROOOR2RROOHRHROOHOROROOH

31、OHRORROOH2本章目录本章目录2.湿式空气氧化反应动力学 3.湿式氧化的主要影响因素1).温度 2).压力 3).反应时间 4).废水性质 4.湿式氧化工艺 (如图13-8)5.湿式氧化法的应用 1).处理农药废水2).处理含酚废水3).处理染料废水4).处理污泥 K3K1K2CB+O2A+O2图13-7 反应动力学模型本章目录本章目录1-贮 存 罐；2，5-分 离 器；3-反 应 器；4-再 沸 器；6-循 环 泵；7-透 平 机；8-空 压 机；9-热 交 换 器；10-高 压 泵图 13-8 湿 式 氧 化 系 统 工 艺 流 程已 氧 化 的 液 体蒸 汽水废 气空 气10987

32、654321废 水本章目录本章目录5.2.5 光化学氧化法光化学氧化法 1、光化学理论 所谓光化学反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，之后才会发生化学变化到一个稳定的状态，或者变成引发热反应的中间化学产物。利用光化学反应治理污染，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化。2.光催化反应器 目前对光催化反应器尚无明确分类，按照光催化剂的存在形式，可将反应器分为悬浆液体系和负载型两大类。悬浆液体系有分批处理型。负载型光催化反应器按其床层状态，又可分为固定床型和流化床型两种。本章目录本章目录3.光电催化反应 光电催化反应可以看作是光催化和

33、电催化反应的特例，同时具有光、电催化的特点。它是在光照下在具有不同类型（电子和离子）电导的两个导体的界面上进行的一种催化过程。.O2-O2Pte-OHh+e-hvTiO2VBCBe-复合膜图13-9 光电催化原理示意图本章目录本章目录4.光化学氧化的应用1).光催化氧化降解水中污染物 2).光催化氧化法处理气相污染物 三通空气干燥柱真空泵光反应器样品进口截止阀催化剂真空压力计流量计无油泵图13-10 气相光催化反应系统本章目录本章目录5.2.6超临界水氧化技术超临界水氧化技术1.基本原理1).超临界流体 任何物质，随着温度、压力的变化，都会相应地呈现为固态、液态和气态这三种物相状态，即所谓的物

34、质三态。三态之间互相转化的温度和压力值叫作三相点。2).超临界水及其特征 如果将水的温度和压力升高到临界点（Tc=374.3，pc=22.05MPa）以上，水就会处于一种既不同于气态也不同于液态和固态的新的流体态超临界态，该状态的水即称之为超临界水。3).超临界水化学反应本章目录本章目录4).超临界水氧化原理及反应机理 超临界水氧化的主要原理是利用超临界水作为介质来氧化分解有机物。在超临界水氧化过程中，由于超临界水对有机物和氧气都是极好的溶剂，因此有机物的氧化可以在富氧的均一相中进行，反应不会因相间转移而受限制。2.超临界水氧化反应动力学 目前，超临界水氧化的动力学研究主要集中在宏观动力学。在

35、宏观动力学的研究中也有两种不同的方法来描述反应规律，一是幂指数方程法，另一是反应网络法。1).幂指数方程法ROOOR2RROOHRHROO p2nma0OHOCRT/Eexpkdtdc本章目录本章目录3.超临界水氧化技术的工艺及装置 由于超临界水具有溶解非极性有机化合物（包括多氯联苯等）的能力，在足够高的压力下，它与有机物和氧或空气完全互溶，因此这些化合物可以在超临界水中均相氧化，并通过降低压力或冷却选择性地从溶液中分离产物。2).反应网络法K3K1K2CB+O2A+O2图 13-11 反应网络法简化模型本章目录本章目录高 压 蒸 汽水净 水N2，CO2空 气固 体1011987654321污

36、 水（含 10%有 机 物）1-污 水 槽；2-污 水 泵；3-氧 化 反 应 器；4-固 体 分 离 器；5-空 气 压 缩 机；6-循 环 用 喷 射 泵；7-膨 胀 透 平 机；8-高 压 气 液 分 离 器；9-蒸 汽 发 生 器；10-低 压 气 液 分 离 器；11-减 压 阀图 13-12 超 临 界 水 氧 化 处 理 污 水 流 程本章目录本章目录4.超临界水氧化技术的应用及评价1）应用 酚的氧化 处理含硫废水 多氯联苯等有机物超临界水氧化 降解聚苯乙烯泡沫 污泥的超临界水氧化本章目录本章目录2）评价 超临界水氧化技术与其他处理技术相比，具有明显的优越性：（1）效率高，处理彻

37、底，有机物在适当的温度、压力和一定的保留时间下，能完全被氧化成二氧化碳、水、氮气以及盐类等无毒的小分子化合物，有毒物质的清除率达99.99%以上，符合全封闭处理要求；（2）由于SCWO是在高温高压下进行的均相反应，反应速率快，停留时间短（可小于1min），所以反应器结构简洁，体积小；（3）适用范围广，可以适用于各种有毒物质、废水废物的处理；（4）不形成二次污染，产物清洁不需要进一步处理，且无机盐可从水中分离出来，处理后的废水可完全回收利用；（5）当有机物含量超过2%时，就可以依靠反应过程中自身氧化放热来维持反应所需的温度，不需要额外供给热量，如果浓度更高，则放出更多的氧化热，这部分热能可以回收

38、。本章目录本章目录5.2.7高级氧化技术的发展及其特点高级氧化技术的发展及其特点1.高级氧化技术存在的问题及研究热点 高级氧化技术作为一门新型有效的污染治理技术，国内外尽管已作了大量的研究，开发了不同的氧化处理工艺，然而由于研究探索时间短，其基础理论工作还不十分完备，再加上实际污染系统的复杂多样性，使得高级氧化技术无论在理论研究上还是实践应用上都存在不少有待研究解决的问题。这些热点问题主要有以下几类。1).低成本高效氧化剂及其催化剂的研发 2).高级氧化技术中催化剂的研发 3).氧化动力学与反应机理的探讨 4).强化传质的研究 5).声光电波等技术在高级氧化工艺中的应用研究 6).高级氧化工艺

39、的开发本章目录本章目录2.高级氧化技术发展方向 在环保问题日益严峻的今天，越来越多肩负环保使命的学者投身于污染治理技术的应用与开发中。作为污染治理的一种有效手段，高级氧化技术发展方向更值得人们关注。结合国内外研究现状，高级氧化技术发展方向主要集中在以下几个方面。1).现有氧化技术与工艺的不断完善与改进 2).各种技术的联合运用 3).运用新技术开发新的氧化工艺 本章目录本章目录5.3高锰酸钾及其复合盐的氧化高锰酸钾及其复合盐的氧化 5.3.1高锰酸钾的主要物理化学性质高锰酸钾的主要物理化学性质 高锰酸钾为红紫色斜方晶系，粒状或针状结晶，有金属光泽，相对密度2.703，溶于水成深紫红色溶液，微溶

40、于甲醇、丙酮和硫酸。遇乙醇、过氧化氢则分解。加热至240以上放出氧气。高锰酸钾是常用的强氧化剂。高锰酸钾作为氧化剂时出现各种不同的情况，它在不同的介质中出现不同的产物，在酸性介质中还原产物为Mn2+，呈淡粉色；在中性介质中还原产物为MnO2，呈棕黑色沉淀；在碱性介质中还原产物为MnO42-，呈绿色。这是由于在不同介质中，MnO42-都具有一定氧化性，都可与较强的还原剂作用。本章目录本章目录5.3.2高锰酸钾的制备高锰酸钾的制备1.焙烧法 高锰酸钾干燥离心分离重结晶去回收锰酸钾、氢氧化钾离心分离电解锰渣压滤稀液浸取空气氧化焙烧粉碎软锰矿混合脱水氢氧化钾图13-13 焙烧法制高锰酸钾工艺流程图本章

41、目录本章目录2.液相氧化法 去回收锰酸钾、氢氧化钾锰渣干燥离心分离重结晶离心分离电解压滤溶解苛化压滤氢氧化钙析晶沉降分离氧化反应预热空气软锰矿氢氧化钾高锰酸钾图13-14 液相法制高锰酸钾流程图本章目录本章目录5.3.3高锰酸钾在水处理中的应用高锰酸钾在水处理中的应用 高锰酸钾预处理能有效地去除污染水中的多种有机污染物，降低水的致突变性。此外，还能显著地控制氯化消毒副产物，使水中有机污染物的数量和浓度均有显著地降低，水的致突变性由阳性转变为阴性或接近阴性。高锰酸钾预处理还可有效地降低后续氯化消毒过程中氯仿和四氯化碳的生成量，破坏氯仿和四氯化碳的前驱物质。本章目录本章目录5.3.4高锰酸钾氧化的

42、工业应用高锰酸钾氧化的工业应用1.高锰酸钾混凝处理工艺2.高锰酸钾复合药剂处理工艺 出水消毒滤池澄清池高锰酸钾复合药剂混凝剂原水泵房黄河水库水图13-15 水处理工艺流程图本章目录本章目录5.4其它氧化方法其它氧化方法 5.4.1催化氧化催化氧化 催化氧化过程主要有常温常压下的催化氧化和高温高压下的湿式催化氧化、光催化氧化等。通过催化途径产生氧化能力极强的OH羟基自由基。OH氧化电位为2.80V，仅次于氟的2.87V，故它在降解废水时具有以下特点：OH是高级氧化过程的中间产物，作为引发剂诱发后面的链反应发生，对难降解的物质的开环、断键，将难降解的污染物变成低分子或易生物降解的物质特别适用；OH

43、几乎无选择地与废水中的任何污染物反应，直接将其氧化为CO2、水或盐，不会产生二次污染；它是一种物理-化学处理过程，很容易控制，以满足各种处理要求；反应条件温和，是一种高效节能型的废水处理技术。本章目录本章目录下面主要介绍下催化氧化水处理工艺：1.催化湿式氧化（Catalytic Wet Air Oxidation，CWAO）2.助加催化湿式氧化（Promoted Catalytic Wet Air Oxidation，PCWAO）3.催化湿式双氧水氧化（Catalytic Wet Proxide Oxidation，CWPO）4.催化超临界水氧化技术（Supercritic Catalytic

44、 Wet Air Oxidation，SCWAO）5.4.2电化学处理技术电化学处理技术 电化学水处理技术是使污染物在电极上发生直接电化学反应或利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原转变，后者被称为间接电化学转化。5.4.3超声技术超声技术 超声辐射的降解途径主要是在空化效应作用下，有机物通过高温分解或自由基反应两种历程进行。超声空化是指液体中的微小气核在超声波的作用下被激活，它表现在泡核的振荡、生长、收缩、崩溃等一系列动力学过程。本章目录本章目录HOHHHOOHHOOHHOHOHOHHOHHOOHHOHHOHOHHOHOOOHHOHOHOOHHHHHOHOH222222222

45、2222222222222222本章目录本章目录ONOONHNNHNHNHHNHNOHNOOHNO2HNOHONOHNOHONOHNOHONN2N2223222222本章目录本章目录22222222HOHOOHOOHOHOOHHOHOOHOOHO2O产物有机物产物有机物产物有机物产物有机物产物有机物OHOHHO2本章目录本章目录5.4.4微波技术微波技术 微波在环境化学与工程中应用的报道虽不算多，但涉及的领域较多，包括用于土壤净化，污油回收，SO2和NOx治理，光合作用模拟，有机污染物氧化降解和放射性废物陶化处理等。如微波加热去除挥发性有机物与土壤净化、微波加速油水分离与污油回收、微波促进SO

46、2和NOx还原与酸气污染治理、微波诱导催化氧化与有机污染物去除微波诱导催化还原与光合作用模拟等。5.4.5生物氧化新技术生物氧化新技术 所谓生物氧化，是指化学物质在细胞内所进行的氧化作用，也称细胞呼吸。生物氧化反应一般有三种形式，即加氧、脱氢和失电子。当废水中的有机物被微生物去除时，存在两个基本过程：微生物耗氧以获得能量及新细胞的合成；微生物本身在自己的细胞组织中产生自氧化作用。本章目录本章目录5.4.6高级氧化技术的联合应用高级氧化技术的联合应用 由于高级氧化技术在处理有机污染物方面具有反应时间相对较短、反应过程易于控制、对有机物的降解无选择性和比较彻底等优点。但用单一的氧化处理工艺，有时不

47、能取得理想的效果，为此往往需要将单一的氧化工艺联合起来，以产生高浓度的OH自由基，从而提高了氧化能力，可以将有机污染物直接氧化成无机物，或将其转化为低毒的易生物降解的中间产物。本章目录本章目录 本章目录本章目录6 吸 附 6.1 吸附的类型 本章目录本章目录 本章目录本章目录 2.活性炭的细孔构造和分布 (1)(1)比表面积 每g活性炭所具有的表面积。活性炭的比表面积为：5001700m2/g，99.9%的表面积，在多孔结构颗粒的内部。(2)细孔构造 小孔：2nm，0.150.90mL/g，占比表面积的95%以上，起吸附作用，吸附量以小孔吸附为主。本章目录本章目录 过渡孔：2100nm，0.0

48、20.10mL/g，占比表面积2，则难吸附。1/n较大则采用连续吸附，反之采用间歇吸附。CnKqlg/1lglg本章目录本章目录 3.BET公式（多层吸附）（10-6）式中:qo单分子吸附层的饱和吸附量,g/gCs吸附质的饱和浓度,g/L B常数；C平衡浓度，g/L SsCCBCCBCqq/)1(1)(0本章目录本章目录 取倒数：(107)BET公式包括了朗谬尔公式：设 ，且CCs，则BET公式可写成：令a=1/m，b=qo 朗谬尔式 SSCCBqBBqqCCC 0011)(mCBsmCCqmSCCmCSCCqmSCSCCmSCCSCCqmSCq/10/1)/(10/1)/(1)(0/acab

49、cq 1本章目录本章目录 BET公式可以适应更广泛的吸附现象。吸附量q是选择吸附剂和吸附设备的重要参数，q决定吸附剂再生周期的长短，q越大，再生周期越长，再生剂用量及其费用越小。q通过吸附试验来确定。本章目录本章目录 6.2.2 吸附速度 ,单位:吸附速度V决定了废水和吸附剂的接触时间，V越大，则接触时间越短，所需设备容积就越小，反之亦然。tqV/min)/(gg本章目录本章目录 吸附过程一般分为3个阶段：1.液膜扩散（颗粒外部扩散）阶段 2.颗粒内部扩散阶段 3.吸附反应阶段：吸附质被吸附在细孔内表面上。吸附反应速度非常快，V主要取决于第I、II阶段速度，而颗粒外部扩散速度（液膜扩散）U=f

50、(c、d、搅动)本章目录本章目录 溶液浓度C，则U 颗粒直径d，则U 加强搅动，则U 而颗粒内部扩散速度V=f（细孔大小与构造，吸附质的d）吸附剂颗粒直径d，V。d的大小对内、外部扩散都有很大影响，d,V。所以，粉末状活性炭比粒状活性炭的吸附速度要快，接触时间短，设备容积小。本章目录本章目录 6.2.3 吸附的影响因素1.吸附剂的性质：吸附剂的种类、颗粒大小、比表面积，颗粒的细孔构造与分布、吸附剂是否是极性分子等。2.吸附质的性质：（1）溶解度：越低越容易吸附，具有较大的影响。（2）使液体表面自由能W降低得越多的吸附质则越容易被吸附。本章目录本章目录（3）极性：极性吸附剂易吸附极性的吸附质。（