水污染控制工程第8章 中和吸附膜析.ppt

反渗透装置
一般分为：板框式、管式、螺旋卷式、中空纤维式。
反渗透纯水机
二级反渗透流程
超过滤法
超过滤法与反渗透法相似，超过滤膜孔径比反渗透 要大，在0.005-1µm之间。
机理并不是单纯的过滤，而是包括： 1. 吸附：溶质在膜表面、孔壁上的吸附； 2. 阻塞：溶质嵌在孔内； 3. 截留：大颗粒溶质在膜表面截留。
离子交换树脂的分类
按照树脂类型和孔结构分为: 凝胶型树脂；大孔型树脂；多孔型树脂；巨孔型 树脂（MR）；高巨孔型树脂（超MR型）等。
按活性基团分：阴离子交换树脂（含酸性基团）； 阳离子交换树脂（含碱性基团）；螯合树脂（含胺 羧基团）；氧化还原树脂（氧化还原基团）。
离子交换在水处理中的用途
废水种类 有害物质
吸附剂
腐植酸类吸附剂： 主要有天然富含腐植酸的风化煤、泥煤、 褐煤等。 目前已经有很多成型产品（填料）投放 市场，用于水处理吸附。
间歇式： 搅拌反应
吸附工艺和设备
静止沉淀
排出澄清液
连续吸附工艺： 固定床：吸附剂固定填放在吸附柱（塔）中。 移动床：定期将接近饱和的吸附剂排出，同时填入新吸附剂 流化床：吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态。 其中固定床最为常用。
电 利用离子交换膜的选择透过性，使离子 渗
从一部分水迁移到另一部分水中的物理 析
化学过程。
法
电渗析技术在食品工业中的应用
电渗析器在食品中的主要是饮用水、饮料、酒类的给 水处理、大豆低聚糖等食品物料的除盐、酶制剂等的 提纯浓缩。
反渗透法
反渗透法：一种借助压力促使水分子反向渗透，以 浓缩溶液或废水的方法。
§8.7 膜析法
膜析法：是利用薄膜以分离水溶液中某些物质的方法 的统称。
目前膜析法主要有：扩散渗析法（渗析法）、电渗析 法、反渗透法、超过滤法等。
渗析现象
渗析法
半透膜渗析作用的类型
筛分：依靠薄膜中“孔道”的大小分离不同分子或离子； 离子交换：依靠薄膜的离子结构分离不同性质的离子。 选择性溶解：依靠薄膜的有选择的溶解性分离某些物质，
§8.6 离子交换法
用途：水处理中主要用于软化和除盐，废水处理中主 要用于去除废水中的金属离子（回收含铬废水）。
实质：不容性的离子化合物（离子交换剂）上的可交 换离子与溶液中的其它同性离子的交换反应，是一种 特殊的吸附过程，通常是可逆的化学吸附。
RH M RM H
离子交换剂
水处理中的离子交换剂主要有： 磺化煤：天然煤为原料，经浓硫酸磺化以后制成。 交换容量低、机械强度差、化学不稳定。 离子交换树脂：人工合成的高分子聚合物，由树脂 本体（母体或骨架）和活性基团两个部分组成。
孔隙扩散 阶段
吸附反应 阶段
吸附质从溶液中扩散到吸附 剂表面
吸附质在吸附剂孔隙中继续 向吸附点扩散
吸附质被吸附在吸附剂孔隙 内的吸附点表面
吸附剂
活性碳：吸附力强，比表面积可达8002000m2/g，价格低，制备容易，再生困难。
再生方法 1)加热再生法：提高温度，使吸附分子脱附。 注意加热再生炉应在缺氧状态下工作，炭量 损失少。 2)化学再生法：通过化学反应使吸附质转化 为易溶于水的物质解析下来。
如醋酸纤维膜有溶解某些气体和液体的性能。
废水处理中最常用的半透膜是离子交换膜。
膜析法分类
物质透过薄膜需要动力，目前主要有： 分子扩散作用；电力；压力。 按照动力不同可以分为： 渗析法：依靠分子自然扩散，也称为扩散渗析法。 电渗析：电力推动的渗析法。 反渗透和超过滤：压力推动的渗析法。
扩散渗析法
电渗析：是在外加直流电场的作用下，
第八章 污水的化学与物化处理方法
水处理的物化方法
主要处理污水中的无机或有机（难于生物降解的）溶解物质或
胶体物质。尤其是用于处理：
杂质浓度很高的废水 回收利用的方法
浓度很低的废水。
污水的深度处理
水处理中主要应用以下几种物化工艺： 吸附 离子交换 萃取 膜析
§8.5 吸附法
吸附原理：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力，比表 面积大则吸附能力也大。 吸附可以分为：
Zn2+ 放射性离子
氯苯酚
强酸性阳离 子
强酸碱阴阳 离子
弱碱大孔型
中和后排放 硫酸
回用
排放 排放
硫酸盐酸烧 进一步处理 碱
2%NaOH 回收酚及甲醇 甲醇
离子交换运行操作步骤
➢交换：1、2阀开，其余关闭 ➢反洗：关闭1、2，开3，再逐渐开4 ➢再生：关闭3、4，开气阀7，排水 阀5，将水放到离树脂表面10cm左右， 关闭5，开启再生液阀8，排除空气 后关闭7，适当开5，再生。 ➢清洗：关闭8，开1、5.
超滤装置
几种膜的特性
膜类型 电渗析
机理 荷电
分离下限 µm
0.0001
能分离物质
致病菌
有机物
无
无
无机物 全部
反渗透 筛分；扩散 0.0001 细菌、病毒 合成有机物 全部
纳滤 筛分；扩散 0.001 细菌、病毒 合成有机物 全部
超滤
筛分
0.001 细菌、病毒
无
无
微滤
筛分
0.01 细菌、病毒
无
无
电镀（铬）废水 （镀件清洗水）
CrO42-
交换树脂
大孔阴离子
废水出路
循环
再生剂
食盐烧碱
再生液出路
氢型阳离子交 换除钠后回用
电镀废水 含汞废水
Cr3+Cu2+
Hg2+， HgClx（x-2）-
氢型强酸性 阳离子
氯型强碱性 大孔阴离子
循环
18%-20%硫 酸
中和后排放 盐酸
蒸发浓缩后回 用
回收汞
粘胶纤维废水 放射性废水 氯苯酚废水
物理吸附：吸附剂与吸附物质之间通过分子间力（范德 华力）而产生的吸附。
化学吸附：吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用，生 成化学键引起吸附。
两种吸附并不是相互对立的，多数情况是几种吸附的综合结果。
弗劳德利希（Freundlich）等温式
y K1/n
m
y：吸附剂吸附的物质总量，mg。 m：投加的吸附剂量，mg。 K, n：经验常数。一般n大于1。
log y log K 1ir）等温式
y K m 1 K1
1 K1
y/m K K
影响吸附的因素
衡量 指标
吸附能力 吸附速度
固体吸附剂用吸附量衡量
单位质量吸附剂在单位 时间内所吸附的物质量
吸附 阶段
颗粒外部 扩散阶段