(第03章)物理化学法课件
合集下载
物理化学03章_热力学第二定律
Helmholtz自由能 Gibbs自由能
为什么要定义新函数？
热力学第一定律导出了热力学能这个状态函数， 为了处理热化学中的问题，又定义了焓。
热力学第二定律导出了熵这个状态函数，但用熵 作为判据时，系统必须是隔离系统，也就是说必须同 时考虑系统和环境的熵变，这很不方便。
通常反应总是在等温、等压或等温、等容条件下 进行，有必要引入新的热力学函数，利用系统自身状 态函数的变化，来判断自发变化的方向和限度。
§3.8 熵和能量退降
热力学第一定律表明：一个实际过程发生 后，能量总值保持不变。
热力学第二定律表明：在一个不可逆过程 中，系统的熵值增加。
能量总值不变，但由于系统的熵值增加， 说明系统中一部分能量丧失了作功的能力，这 就是能量“退降”。
能量 “退降”的程度，与熵的增加成正比
有三个热源 TA > TB > TC
从高“质量”的能贬值为低“质量”的能 是自发过程。
§3.9 热力学第二定律的本质和熵的统计意义
热力学第二定律的本质
热与功转换的不可逆性 热是分子混乱运动的一种表现，而功是分子 有序运动的结果。 功转变成热是从规则运动转化为不规则运动， 混乱度增加，是自发的过程； 而要将无序运动的热转化为有序运动的功就 不可能自动发生。
热力学第二定律的本质 气体混合过程的不可逆性 将N2和O2放在一盒内隔板的两边，抽去隔板， N2和O2自动混合，直至平衡。 这是混乱度增加的过程，也是熵增加的过程， 是自发的过程，其逆过程决不会自动发生。
热力学第二定律的本质
热传导过程的不可逆性
处于高温时的系统，分布在高能级上的分子 数较集中；
而处于低温时的系统，分子较多地集中在低 能级上。
这与熵的变化方向相同。
为什么要定义新函数？
热力学第一定律导出了热力学能这个状态函数， 为了处理热化学中的问题，又定义了焓。
热力学第二定律导出了熵这个状态函数，但用熵 作为判据时，系统必须是隔离系统，也就是说必须同 时考虑系统和环境的熵变，这很不方便。
通常反应总是在等温、等压或等温、等容条件下 进行，有必要引入新的热力学函数，利用系统自身状 态函数的变化，来判断自发变化的方向和限度。
§3.8 熵和能量退降
热力学第一定律表明：一个实际过程发生 后，能量总值保持不变。
热力学第二定律表明：在一个不可逆过程 中，系统的熵值增加。
能量总值不变，但由于系统的熵值增加， 说明系统中一部分能量丧失了作功的能力，这 就是能量“退降”。
能量 “退降”的程度，与熵的增加成正比
有三个热源 TA > TB > TC
从高“质量”的能贬值为低“质量”的能 是自发过程。
§3.9 热力学第二定律的本质和熵的统计意义
热力学第二定律的本质
热与功转换的不可逆性 热是分子混乱运动的一种表现，而功是分子 有序运动的结果。 功转变成热是从规则运动转化为不规则运动， 混乱度增加，是自发的过程； 而要将无序运动的热转化为有序运动的功就 不可能自动发生。
热力学第二定律的本质 气体混合过程的不可逆性 将N2和O2放在一盒内隔板的两边，抽去隔板， N2和O2自动混合，直至平衡。 这是混乱度增加的过程，也是熵增加的过程， 是自发的过程，其逆过程决不会自动发生。
热力学第二定律的本质
热传导过程的不可逆性
处于高温时的系统，分布在高能级上的分子 数较集中；
而处于低温时的系统，分子较多地集中在低 能级上。
这与熵的变化方向相同。
03-物理化学课程讲义-第三章1
B
TdS pdV B dnB
B
dH TdS V dp B dnB
B
TdS Vdp B dnB
B
dG S dT V dp B dnB
B
SdT Vdp B dnB
B
dA S dT p V B dnB
B
SdT pdV B dnB
例如：体系只有两个组分，其物质的量和偏摩尔 体积分别为 n1,V1 和 n2 ,V2 ，则体系的总体积为：
V n1V1 n2V2
偏摩尔量的集合公式
写成一般式有：U nBUB
B
H nB HB B
A nB AB
B
S nBSB B
G nBGB B
U U B ( nB )T , p,nc (cB)
物理化学课程讲义
—— 第三章 多组分系统热力学
引言
多组分系统 两种或两种以上的物质（或称为组分）所形
成的系统称为多组分系统。 多组分系统可以是均相的，也可以是多相的。
混合物（mixture） 多组分均匀系统中，各组分均可选用相同的方 法处理，有相同的标准态，遵守相同的经验定律， 这种系统称为混合物。
则
dZ Z1dn1 Z2dn2 Zkdnk
k
= ZBdnB B=1
在保持偏摩尔量不变的情况下，对上式积分
Z Z1
n1 0
dn1
Z2
n2 0
dn2
Zk
nk 0
dnk
n1Z1 n2 Z2 nk Zk
偏摩尔量的集合公式
k
Z= nB ZB
B=1
这就是偏摩尔量的集合公式，说明体系的总的容 量性质等于各组分偏摩尔量的加和。
组分体系
03-物理化学第三章 热力学第二定律
300K
3.567
❖ 化学反应——用末态的熵减始态的熵
① 热力学第三定律
S 0K, 完美晶体 0
② 化学反应熵变的计算
eE fF gG hH 298K, 标准摩尔反应熵
r
S
m
298
K
B
S
B
298
K
B
1.判断下列过程熵的变化情况 （1） 物质的蒸发过程。 （2）气体被固体表面吸附的过程。 （3） 电解水生成H2和O2。 （4） 有机聚合反应。 （5）公路上撤盐使冰融化 。
绝热混合
求：S
解：同种分子混合对 S 不影响，实质上为
传热过程。 S S1 S2
凝聚系统 T’ 的计算
S
n1CP,1
ln
T T1
n2CP,2
ln
T T2
Q U H 0
H H1 H2
n1CP,1T T1 n2CP,2 T T2 0
❖ 相变化过程——找可逆途径 ① 可逆相变
求： △U、△H、△S
解： U n CP,m R T2 T1
H nCP,m T2 T1
S
nCP,m
ln
T2 T1
nR ln
P2 P1
例3·2·3：理想气体混合过程
n1
n2
抽开隔板
P1V1T1
P2V2T2 气体混合
绝热壁
求：mix S 解：S 是广延量 S S1 S2
求混合后温度 T’
W 0 Q 0 U 0
U n1CV ,1T T1 n2CV ,2 T T2 0
S1
n1CV ,1
ln
T T1
n1R
ln
V1 V2 V1
物理化学化学平衡第三章27节课件
例：CaCO3(S) CaO(S) CO2 (g)
CO2
0 CO 2
RTln
pCO2 p0
CaCO3
CaCO3 (T ,
p)
CaCO3 (T ,
p0)
0 CaCO3
CaO
CaO (T ,
p)
CaO (T ,
p¡)
0 CaO
r Gm 0
0 CaO
0 CO 2
0 CaCO3
f Gm0CaO
i
x i i
Kx
K x f (T , p)
rGm RTlnK RTlnK x
r Gm
ν
Bμ
B（* 产物）
ν
Bμ
（* 反应物）
B
μ
* B
:
液相中各物质的标准态化学势
B＊(T,p)= B (g)+RTlnp*/p
由拉乌尔定律可知，此标准态是纯物质。
稀溶液:(反应物溶于同一溶剂中)
μB
μ
* B,c
•
aA(eq)
gG(eq)
• rGm =g G,m*(T,p)-a G,m*(T,p)
• G,m*(T,p) : T, p, m/m =1
• fGm :
T, p ,纯态
A(T,p) 纯态
G=0 A(T,p, m ,ms) 饱和溶液
A( T,p) m/m =1
fGm =G(m,ms)= G,m*(T,p) + RTln(mms/m ) G,m*(T,p) =fGm +RTln (m / m ms)
K
pG g pAa
pH h pBb
(
p
)[( gh)(ab)]
物理化学03章_热力学第二定律(二)
Ssys = 19.14 J K
Ssur = 0
1
(系统未吸热,也未做功)
Siso = Ssys + Ssur = 19.14 J K 1 > 0
(2)为不可逆过程.
例2:在273 K时,将一个 22.4 dm3 的盒子用隔板一分为二,
0.5 mol 0.5 mol O2 (g) N2 (g)
p1 V1 p2 V2 T2 p2 V2 ∵ = ∴ = T1 T2 T1 p1V1
V2 p2V2 ∴ S = nR ln + nCV ,m ln V1 p1V1
V2 p2 V2 = nR ln + nC V ,m ln + nC V ,m ln V1 p1 V1
p2 V2 ∴ S = nCV ,m ln + nC p ,m ln p1 V1
因为在可逆相变中压力恒定,所以可逆热即为相 因为在可逆相变中压力恒定, 变焓.又由于温度一定,所以, 变焓.又由于温度一定,所以,物质 B 由 α 相态 转化为 β 相态
p ,T B (α ) → B ( β )
的相变熵为: 的相变熵为:
β α H β α S = T
用上式,可计算正常熔点下的熔化熵, 用上式,可计算正常熔点下的熔化熵,正常 沸点下的蒸发熵等等. 沸点下的蒸发熵等等.
= TC S > 0
Q W
热源
R2
TC
1
W2
Q W2
TB热源做功能力低于TA
TB热源做功能力低于TA
其原因是经过了一个不可逆的热传导过程 功变为热是无条件的,而热不能无条件 地全变为功. 热和功即使数量相同,但"质量"不等, 功是"高质量"的能量. 高温热源的热与低温热源的热即使数量相 同,但"质量"也不等,高温热源的热"质量" 较高,做功能力强. 从高"质量"的能贬值为低"质量"的能 是自发过程.
第03章 萃取分离与逆流分配
④
pH值
• 不仅影响分配系数，而且影响蛋白质和酶的稳 定。因此在溶质是蛋白质和酶的双水相萃取中， pH值的选择以考虑溶质的稳定性为主。
⑤ 离子强度
增加离子强度有利于相分离。
（3）应用
① 适合于分离提取有生物活性的大分子； ② 直接从含菌体的发酵液和培养液中提取目标产品。
优点：使活性物质不失活，操作及设备简单，无 毒、分离规模大。 不足：理论和实用方面有待进一步研究。
溶剂：回流——冷凝——萃取——虹吸入 烧瓶——蒸发——回流……周而复始，被萃取的 物质浓集在烧瓶内。 优点：提取效率高（省溶剂）
（a）较轻溶剂萃取较 重溶液中物质
（b）较重溶剂萃取较轻 溶液中的物质
（c）兼具（a）和（b）
（d）脂肪提取器
图3-4 连续萃取装置
⑤ 超声波提取：
• 适宜于实验室和工业生产。小量提取可利用实 验室的超声波清洗器进行，一般物料比控制在 5∶1～9∶1之间，提取温度控制在30-40℃， 提取次数为2-3次。工业提取可采用专用的超 声波提取机进行，超声功率一般为16002000W，提取时间为30min。该法提取效率极 高，对于热敏性物质尤为合适。 ⑥ 超临界提取（后面讨论）
O OH
葡萄糖 (-)夫糖
O OH
葡萄糖 (-)夫糖
O
CH2OH 柴胡皂甙 a
O
CH2OH
柴胡皂甙 d
3.4 双水相萃取
（1）原理：
0.39%葡聚糖 0.65%甲基纤维素 98.96%水 1.58%葡聚糖 0.15%甲基纤维素 98.27%水
图3-10 等体积的2.2%葡聚糖与0.72% 甲基纤维素的水溶液所形成的双水相
② 聚合物浓度的影响 在一定浓度下（如在10-25%的聚乙二醇中）， 蛋白质在聚合物相的分配随聚合物浓度的增大而 增大。达到一个最大值后，聚合物浓度再增大， 蛋白质在聚合物相的分配反而减小。
物理化学课件
p
1 T1 2 4 3 T2
卡诺的理想热机以理想 气体为工质， 气体为工质，经过以下四 个可逆步骤构成一个循环。 个可逆步骤构成一个循环。 1 → 2，恒温可逆膨胀； ，恒温可逆膨胀； 2 → 3，绝热可逆膨胀； ，绝热可逆膨胀； 3 → 4，恒温可逆压缩； ，恒温可逆压缩； V 4→ 1，绝热可逆压缩。 → ，绝热可逆压缩。
相反的现象： 低压球中气体向高压球扩散， 相反的现象：“低压球中气体向高压球扩散，使压力低 的愈低，压力高的愈高” 从未发生过。 的愈低，压力高的愈高”，从未发生过。 （3）溶质自高浓度向低浓度的扩散： ）溶质自高浓度向低浓度的扩散： A c1 > c2 中盛有种类相同， 若A、B中盛有种类相同，温度相同，但浓度不同的溶液。 、 中盛有种类相同 温度相同，但浓度不同的溶液。 当用虹吸管连通后，溶质会自动 自动由浓度大的容器 若c1 > c2 ，当用虹吸管连通后，溶质会自动由浓度大的容器 A 扩散到浓度低的容器 B，直到两者浓度相同为止。从来没有 ，直到两者浓度相同为止。 观测到相反的过程自动发生过。 自动发生过 观测到相反的过程自动发生过。 B
因为,这 步形成了一个循环过程， 因为 这 4 步形成了一个循环过程，∴ ∆U = 0 ，即 W + Q = 0。 。
∴− W = Q = Q1 + Q2
T2 − W Q1 + Q2 T1 − T2 Qη = = = = 1− Q1 Q1 T1 T1
(3.1.4)
由此可见， 由此可见，卡诺热机效率只取决于高温热源与低温热源 的温度，与工作物质无关。两者温度比愈大，效率越高。 的温度，与工作物质无关。两者温度比愈大，效率越高。 由(3.1.4) 还可整理出: 还可整理出:
物理化学ppt课件
求 真 厚 德
I RF T I R ESR
NMR
达 ESCA 美
利用计算机还可以进行模拟放大和分子设计。
§0.2 物理化学的建立与发展
(5) 从单一学科到边缘学科
探 化学学科 广 内部及与其他
学科相互渗透、 索 相互结合，形 微 药学 成了许多极具 生命力的边缘 创 学科，如： 新
计算
计算 化学 药物 化学 天体 化学 材料 化学
探 广 索 微 创 新
热力学研究方法是从静态利用热力学函数判断
求 真 厚 德 达 美
变化的方向和限度，但无法给出变化的细节。 激光技术和分子束技术的出现，可以真正地研
究化学反应的动态问题。
分子反应动力学已成为非常活跃的学科。
§0.2 物理化学的建立与发展
(4) 从定性到定量
探 广 索 微 创 新
随着计算机技术的飞速发展，大大缩短了数 据处理的时间，并可进行自动记录和人工拟合。 使许多以前只能做定性研究的课题现在可进 行定量监测，做原位反应，如：
求 真 厚 德 达 美
恩格斯
• 恩格斯的论断反映了19世纪中叶
探 广 微 创 新
自然科学各学科的“成熟程度”。 求 真 表明各学科研究对象 物质运动 索 形式与规律 其复杂程度的差异厚
• 然而，百年来科技的发展使各学
化
德
达 科的“成熟程度”发生了巨大变 美
无机、有机化学在19世纪率先建立
冶金、建材工业推动了无机
检验
探 广 索 微 创 新
运用数学的多 求 真 少是一门科学成熟
程度的标志。
厚 德 达 美
马克思
探 广 索 微 创 新
数学的 应用： 在刚体 力学中是绝对的，在气体 力学中是近似的，在液体 力学中就已经比较困难了； 在物理学中是试验性的和 相对的；在化学中是最简 单的一次方程；在生物学 中等于零。
物理化学03章_热力学第二定律(四)
由于第三定律定义了，0K时纯物质完整晶体摩尔熵为 零，所以，上式可写作：
B r Sm T νB Sm B
B 表示纯物质 B 在温度 T 的摩尔规定熵值。摩尔规定 Sm
熵值指以“0K时摩尔熵为零”为基准的相对熵值。
B, T Sm
表示纯物质 B 在温度 T 的摩尔熵值。
S g, T S 0 K Δ S 1 Δ S 2 Δ S 3 Δ S 4 Δ S 5
固体升温 液体升温 气体升温 0K Tf Tb T
1
2
3
4
5
ΔS1 ΔS 4
Tf
0
C p (s) T Tb
dT
Δ fus H ΔS 2 Tf
化学反应过程的熵变计算
(3)在298.15 K时，求反应压力为p时的熵变。标准压 力下的熵变值查表可得：
S V p T p T
m
V r S m ( p ) r S ( p ) ( ) p dp p T
r Sm T2 r Sm T1
2
T1
T
dT
C p ,m a bT cT 2
则 : Δ r C p ,m Δa ΔbT ΔcT 2
1 Δ r S m T Δa IR Δa lnT ΔbT ΔcT 2 2
其中 a IR 为积分常数，由某一温度的 r Sm T 求得。将积分常数写成这种形式，是为了以后推导 的一致。
C p (g )
Tb
O
图中阴影下的面积加上两个相变熵即为所求的 熵值。
由于在极低温度时缺乏 C p 的数据，故可 用Debye公式来计算：
热力学第二定律-物理化学-课件-03
7
说明： 1.各种说法一定是等效的。若克氏说法不成 立，则开氏说法也一定不成立（证明见书48页）； 2.要理解整个说法的完整性切不可断章取义。如 不能误解为热不能转变为功，因为热机就是一种把 热转变为功的装置；也不能认为热不能完全转变为 功，因为在状态发生变化时，热是可以完全转变为 功的（如理想气体恒温膨胀即是一例） 3.热二律与热一律同样都是建立在无数客观事实基础 上的客观规律。至今还没有发现违背热二律的事实。
平衡
20
（2）真空膨胀 熵是状态函数，始终态相同，系统熵变也相同， 所以：
S sy 19.14 J K
1
S su
Q pra Tex
0
Sis Ssy Ssu 19.14 J K 1 0
自发过程
21
恒容变温
QV= dU = nCV,mdT
S
4
自发过程的定义
没有环境的影响下而能自动发生的过程 自发过程的特点 有方向的，有限度的，是不可逆过程。 要正确理解自发过程具有单向性（不可逆）的含义: 并不是其不能反向进行，环境对系统做功，可以使 系统复原，如利用水泵引水上山；利用空调机，可 以把热量从低温物体传到高温物体，但是一定在环 境中留下痕迹。 5
22
PVT均变化的ΔS的计算-理想气体
( p1 ,V1 , T1 ) ( p2 , V2 , T2 )
恒容 SV
S
( p ',V1 , T2 )
恒温 ST
T2 V2 S SV ST nCV ,m ln nR ln T1 V1
23
( p1 ,V1 , T1 ) ( p2 , V2 , T2 )
V2 p2 Qr Wr nRT ln nRT ln V1 p1 Qr V2 p2 S nR ln nR ln T V1 p1
说明： 1.各种说法一定是等效的。若克氏说法不成 立，则开氏说法也一定不成立（证明见书48页）； 2.要理解整个说法的完整性切不可断章取义。如 不能误解为热不能转变为功，因为热机就是一种把 热转变为功的装置；也不能认为热不能完全转变为 功，因为在状态发生变化时，热是可以完全转变为 功的（如理想气体恒温膨胀即是一例） 3.热二律与热一律同样都是建立在无数客观事实基础 上的客观规律。至今还没有发现违背热二律的事实。
平衡
20
（2）真空膨胀 熵是状态函数，始终态相同，系统熵变也相同， 所以：
S sy 19.14 J K
1
S su
Q pra Tex
0
Sis Ssy Ssu 19.14 J K 1 0
自发过程
21
恒容变温
QV= dU = nCV,mdT
S
4
自发过程的定义
没有环境的影响下而能自动发生的过程 自发过程的特点 有方向的，有限度的，是不可逆过程。 要正确理解自发过程具有单向性（不可逆）的含义: 并不是其不能反向进行，环境对系统做功，可以使 系统复原，如利用水泵引水上山；利用空调机，可 以把热量从低温物体传到高温物体，但是一定在环 境中留下痕迹。 5
22
PVT均变化的ΔS的计算-理想气体
( p1 ,V1 , T1 ) ( p2 , V2 , T2 )
恒容 SV
S
( p ',V1 , T2 )
恒温 ST
T2 V2 S SV ST nCV ,m ln nR ln T1 V1
23
( p1 ,V1 , T1 ) ( p2 , V2 , T2 )
V2 p2 Qr Wr nRT ln nRT ln V1 p1 Qr V2 p2 S nR ln nR ln T V1 p1
物理化学ppt课件
热力学第二定律与熵增原理
总结词
热力学第二定律是指在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱度）永远不会减少，只能增加或保持不变 。
详细描述
热力学第二定律是热力学的另一个基本定律，它表明在一个封闭系统中，熵（即系统的混乱度）永远 不会减少，只能增加或保持不变。这意味着能量转换总是伴随着熵的增加，这也是为什么我们的宇宙 正在朝着更加混乱和无序的方向发展。
03
化学平衡与相平衡
化学平衡条件与平衡常数
化学反应的平衡条件
当化学反应达到平衡状态时，正逆反 应速率相等，各组分浓度保持不变。
平衡常数
平衡常数表示在一定条件下，可逆反 应达到平衡状态时，生成物浓度系数 次幂的乘积与反应物浓度系数次幂的 乘积的比值。
相平衡条件与相图分析
相平衡条件
相平衡是指在一定温度和压力下 ，物质以不同相态（固态、液态 、气态）存在的平衡状态。
色谱分析技术
色谱法的原理
色谱法是一种基于不同物 质在固定相和移动相之间 的分配平衡，实现分离和 分析的方法。
色谱法的分类
根据固定相的不同，色谱 法可分为液相色谱、气相 色谱、凝胶色谱等。
色谱法的应用
色谱法在物理化学实验中 广泛应用于分析混合物中 的各组分含量、分离纯物 质等。
质谱分析技术
质谱法的原理
05
物理化学在环境中的应用
大气污染与治理
1 2 3
大气污染概述
大气污染是指人类活动向大气中排放大量污染物 ，导致空气质量恶化，对人类健康和生态环境造 成危害的现象。
主要污染物
大气中的主要污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮 氧化物等，这些污染物会对人体健康和环境产生 严重影响。
治理措施
针对大气污染，采取了多种治理措施，包括工业 污染源控制、机动车污染控制、城市绿化等。
物理化学03章_热力学第二定律-1
V 任意可逆循环
证明如下：
p
（1）在任意可逆循环的曲
线上取很靠近的PQ过程
R
T
V
PO Q
W
(2)通过P，Q点分别作RS和
X N
TU两条可逆绝热膨胀线， (3)在P，Q之间通过O点作 等温可逆膨胀线VW
M O' Y
S
U
V
任意可逆循环
使两个三角形PVO和OWQ的面积相等，
这样使PQ过程与PVOWQ过程所作的功相同。
设始、终态A，B的熵分别为SA 和 SB，则：
SB SA S
B A
(
Q T
)R
或
S
对微小变化
i
(
Qi Ti
)R
S
dS
Q ( T )R
i
(
Qi Ti
)R
0
这几个熵变的计算式习惯上称为熵的定义式，
即熵的变化值可用可逆过程的热温商值来衡量。
§3.4 熵的概念 Entropy
从Carnot循环得到的结论： 即Carnot循环中，热效应与温度商值的加和等于零。
Qc Qh 0 Tc Th
对于任意的可逆循环，都可以分解为若干个 小Carnot循环。
先以P，Q两点为例
任意可逆循环的热温商
p
R
T
V PO
PVO = OWQ
Q
W MXO’ = O’YN
X N
M O' Y
S
U
T1
T2
T3
T4
i
(
Qi
Ti
)R
0
δ Q
T
R
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三章 物理化学法 26
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
③按照水流过滤层的方向分类 滤池可分为上向流、下向流、双向流等。一般的单层滤料滤池， 经水反冲洗会使砂层的粒径分布自上而下逐渐增加，因为粒径小的 细滤料被浮选到最上层，这样废水经过滤料时，污染物颗粒基本上 被截留在最上层，使下部滤料不能发挥过滤作用，因而会造成下向 流滤池工作周期缩短。采用上向流滤池，可以使滤池的截污能力加 强，水头损失减小。废水首先通过粗粒径滤层，再通过细粒径滤层， 这样能较充分地发挥滤层的作用，可以延长滤池的运行周期，配水 均匀，易于观察出水水质，但污染物被截流在滤池下部，滤料不易 冲洗干净。
第三章 物理化学法
8
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （二）筛网 2、常见类型： 筛网过滤装置有很多种，如振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、 转盘式筛网等 （1）振动筛网 由振动筛和固定筛组成，如图3—2所示。污水通过振动筛 时，悬浮物等杂质被留在振动筛上，并通过振动卸到固定筛网上， 以进一步脱水。 （2）水力筛网 由运动筛网和固定筛网组成，如图3—3所示。运动筛网水 平放置，呈截顶圆锥形。进水端在运动筛网小端，废水在从小端到 大端流动过程中，纤维等杂质被筛网截留，并沿倾斜面卸到固定筛 以进一步脱水。水力筛网的动力来自进水水流的冲击力和重力作用， 因此水力筛网的进水端要保持一定压力，且一般采用不透水的材料 制成。
第三章 物理化学法
17
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （三）沉淀池 4、沉淀池的运行管理 （2）沉淀池的工艺控制 沉淀池的工艺控制包括以下几项内容： ①控制流量； ②增减沉淀池数量； ③排泥除渣。
第三章 物理化学法
18
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 [要 点] （三）沉淀池 1、沉淀池的组成 2、沉淀池的常见类型 3、沉淀池的选择原则 4、沉淀池的运行管理 （四）隔油 1、隔油的功能与原理 2、隔油池的常见类型 3、隔油池的运行管理
第三章 物理化学法
11
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （三）沉淀池 1、沉淀池由以下4个功能区组成： ①流入区； ②沉降区； ③流出区； ④污泥区。
第三章 物理化学法
21
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
五、过滤 [大纲要求] （1）掌握过滤的功能与原则 （2）熟悉过滤池常见类型及特点、掌握过滤池的主要组成部分、 掌握滤池的工艺控制与日常维护
[要 点] （一）功能与原理 （二）过滤池常见类型 （三）过滤池的主要组成部分 （四）过滤的工艺控制与维护
第三章 物理化学法
20
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （四）隔油 3、隔油池的运行管理 （1）隔油池必须同时具备收油和排泥措施 （2）隔油池应密闭或加活动盖板，以防止油气对环境的污染 和火灾的发生，同时可以起到防雨和保温的作用。 （3）寒冷地区的隔油池应采取有效的保温防寒措施，以防污 油凝固。为确保污油流动顺畅，可在集油管及污油输送管下设 置热源为蒸汽的加热器。 （4）隔油池周围一定范围内要确定为禁火区，并配备足够的 消防器材和其他消防手段。 隔油池内防火一般采用蒸汽，通常是在池顶盖以下 200mm处沿池壁设一圈蒸汽消防管道。 （5）隔油池附近要有蒸汽管道接头，以便接通临时蒸汽扑灭 火灾，或在冬季气温低时因污油凝固引起管道堵塞或池壁等处 粘挂污油时清理管道或去污。
四、沉淀与隔油 （四）隔油 1、隔油的功能与原则 采用自然上浮法去除废水中可浮油的方法称为隔油，使用的构 筑物称为隔油池。在隔油池中，比重小于水的油上浮到池面，而比 重大于水的悬浮杂质则下沉到池底部。
第三章 物理化学法
19
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （四）隔油 2、隔油池的常见类型 目前常用的隔油池有以下两种： ①平流式隔油池； ②斜板式隔油池。
第三章 物理化学法 9
安徽申正工程咨询有限公司ຫໍສະໝຸດ 污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 [大纲要求] （3）掌握沉淀池的组成、常见类型、特点、选择原则及工艺控制 （4）掌握隔油的功能与原则、隔油池的常见类型、隔油池的运行 管理
第三章 物理化学法
10
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第三章 物理化学法
4
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （一）格栅 1、功能： 格栅是截流污水中粗大污物的处理设施，用以截留废水中粗 大的悬浮物或漂浮物（如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、 塑料制品等），以防止水泵、管道和处理设备堵塞，并减轻后续构 筑物的处理负荷。 2、格栅的分类 ： ①按格栅的栅距分类； 按格栅栅条之间的净间距，可分为粗格栅（50—100mm）、 中格栅（10—40mm）、细格栅（3—10mm）3种。 ②按格栅的清除方式分类。 按照栅渣的清除方式，可分为人工清渣和机械清渣两种。
第三章 物理化学法 2
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第二章 目录 十三、离子交换法 十四、膜分离技术 十五、消毒
第三章 物理化学法
3
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 [大纲要求] 掌握格栅功能、分类、维护管理 掌握筛网的功能、常见类型及特点、维护管理 [要 点] （一）格栅 （二）筛网
第三章 物理化学法
22
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
五、过滤 （一）功能与原理 主要用于去除悬浮颗粒和胶体杂质，特别是用重力沉淀法不能 有效去除的微小颗粒（固体和油类）和细菌。颗粒材料过滤对废水 的BOD和COD等也有一定的去除作用。 在过滤过程中，水中的污染物颗粒主要通过以下三种作用被去 除：①筛滤作用； ②沉淀作用； ③接触吸附作用。
第三章 物理化学法
7
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （二）筛网 1、功能 筛网是用金属丝或纤维丝编织而成，孔径一般在0.15—1mm左右。 选择不同尺寸的筛网，能去除和回收不同类型和大小的悬浮物，如 纤维、纸浆、藻类等。用筛网分离，具有简单、高效、运行费用低 廉等优点。一般用于规模较小的废水处理。
①按照滤速的大小分类 滤池可分为慢滤池和快滤池。慢滤池的过滤速度一般在0.1～ 0.2m/h之间，而快速滤池的滤速由一般在5m/h之上。
第三章 物理化学法
25
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
②按照滤料的分层结构分类 滤池可分为单层滤料滤池、双层滤料滤池和三层滤料滤池， 结构如图3—17所示。 （a）单层滤料滤池，这种滤池一般单池面积较大，出大水质 较好，目前已具有成熟的运行经验。缺点是滤池阀门多，易损坏， 而且必须配备成套反冲洗设备。当用于处理给水和较清洁的工业 废水时，滤料一般用细粒石英砂；当处理生物处理单元出水时， 滤料一般用粗粒石英砂和均质陶粒。 （b）双层滤料滤池，滤料上层可采用无烟煤，下层可采用石 英砂；其他形式的滤层还有陶粒层还有陶粒—石英砂、纤维球— 石英砂、活性炭—石英砂、树脂—石英砂、树脂—无烟煤等。 （c）三层滤料滤池，在双层滤料滤池的双层滤料的下面再加 一层密度更大更细的石榴石或磁铁矿石，便构成了三层滤料滤池。 三层滤池也层于反粒径过滤。三层滤料滤池更能使整个滤层都发 挥截留杂质作用，减少过滤阻力，保持很长的过滤时间。
第三章 物理化学法 6
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （一）格珊 4、维护管理 （5）卫生与安全 污水在长途输送过程中腐化，产生的硫化氢和甲硫醇等恶 臭有毒气体会在格栅间大量释放出来。建在室内的格栅间应采取强 制通风措施，夏季应保证每小时换气10次以上。有些处理厂在上游 主干线内采取一些简易的通风或曝气措施，也能大大降低格栅间的 恶臭强度。以上控制恶臭的措施，即有益于值班人员的身体健康， 又能减轻硫化氢对除污设备的腐蚀。 另外，清除的栅渣应及时运走处置掉，防止腐败产生恶臭， 招引蚊蝇。栅渣堆放处应经常清洗，并清毒。栅渣压榨机排出的压 榨液中恶臭物质含量也非常高，应及时用管道导入污水渠道中，严 禁明渠导流或地面漫流。
第三章 物理化学法
16
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （三）沉淀池 3、沉淀池的选择原则 （3）根据总体布置与地质条件来选择 用地紧张的地区，宜采用竖流式、斜板（管）式沉淀池。 地下水位高、施工困难地区，不宜采用竖流式沉淀池，宜采用平流 式沉淀池。 （4）根据造价高低与运行管理水平来选择 平流式沉淀池的造价低，而斜板（管）式、竖流式沉淀池 造价较高。从运行管理方面考虑，竖流式沉淀池的排泥较方便，管 理较简单；而辐流式沉淀池排泥设备复杂，要求具有较高的运行管 理水平。
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第三章 物理化学法
第三章 物理化学法
1
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第三章 目录 一、概述 二、格栅与筛网 三、均质调节 四、沉淀与隔油 五、过滤 六、中和与pH调节 七、化学沉淀法 八、化学氧化还原法 九、电解 十、混凝法 十一、气浮法 十二、吸附法
14
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
③辐流式沉淀池： 辐流式沉淀池呈圆形或正方形，直径（或边长）为6—60m，最 大可达100m。池周水深为1.5—3m，用机械排泥，池底坡度一般为 0.05。辐流式沉淀池可用作初次沉淀池或二次沉淀池。其工艺构造 如图3—12所示，为中心进水，周边出水，中心传动排泥。 ④斜板（管）式沉淀池： 斜板（管）式沉淀池是根据浅层沉降原理设计的新型沉淀池。 与普通沉淀池比较，它具有容积利用率高和沉降效率高的优点。
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
③按照水流过滤层的方向分类 滤池可分为上向流、下向流、双向流等。一般的单层滤料滤池， 经水反冲洗会使砂层的粒径分布自上而下逐渐增加，因为粒径小的 细滤料被浮选到最上层，这样废水经过滤料时，污染物颗粒基本上 被截留在最上层，使下部滤料不能发挥过滤作用，因而会造成下向 流滤池工作周期缩短。采用上向流滤池，可以使滤池的截污能力加 强，水头损失减小。废水首先通过粗粒径滤层，再通过细粒径滤层， 这样能较充分地发挥滤层的作用，可以延长滤池的运行周期，配水 均匀，易于观察出水水质，但污染物被截流在滤池下部，滤料不易 冲洗干净。
第三章 物理化学法
8
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （二）筛网 2、常见类型： 筛网过滤装置有很多种，如振动筛网、水力筛网、转鼓式筛网、 转盘式筛网等 （1）振动筛网 由振动筛和固定筛组成，如图3—2所示。污水通过振动筛 时，悬浮物等杂质被留在振动筛上，并通过振动卸到固定筛网上， 以进一步脱水。 （2）水力筛网 由运动筛网和固定筛网组成，如图3—3所示。运动筛网水 平放置，呈截顶圆锥形。进水端在运动筛网小端，废水在从小端到 大端流动过程中，纤维等杂质被筛网截留，并沿倾斜面卸到固定筛 以进一步脱水。水力筛网的动力来自进水水流的冲击力和重力作用， 因此水力筛网的进水端要保持一定压力，且一般采用不透水的材料 制成。
第三章 物理化学法
17
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （三）沉淀池 4、沉淀池的运行管理 （2）沉淀池的工艺控制 沉淀池的工艺控制包括以下几项内容： ①控制流量； ②增减沉淀池数量； ③排泥除渣。
第三章 物理化学法
18
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 [要 点] （三）沉淀池 1、沉淀池的组成 2、沉淀池的常见类型 3、沉淀池的选择原则 4、沉淀池的运行管理 （四）隔油 1、隔油的功能与原理 2、隔油池的常见类型 3、隔油池的运行管理
第三章 物理化学法
11
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （三）沉淀池 1、沉淀池由以下4个功能区组成： ①流入区； ②沉降区； ③流出区； ④污泥区。
第三章 物理化学法
21
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
五、过滤 [大纲要求] （1）掌握过滤的功能与原则 （2）熟悉过滤池常见类型及特点、掌握过滤池的主要组成部分、 掌握滤池的工艺控制与日常维护
[要 点] （一）功能与原理 （二）过滤池常见类型 （三）过滤池的主要组成部分 （四）过滤的工艺控制与维护
第三章 物理化学法
20
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （四）隔油 3、隔油池的运行管理 （1）隔油池必须同时具备收油和排泥措施 （2）隔油池应密闭或加活动盖板，以防止油气对环境的污染 和火灾的发生，同时可以起到防雨和保温的作用。 （3）寒冷地区的隔油池应采取有效的保温防寒措施，以防污 油凝固。为确保污油流动顺畅，可在集油管及污油输送管下设 置热源为蒸汽的加热器。 （4）隔油池周围一定范围内要确定为禁火区，并配备足够的 消防器材和其他消防手段。 隔油池内防火一般采用蒸汽，通常是在池顶盖以下 200mm处沿池壁设一圈蒸汽消防管道。 （5）隔油池附近要有蒸汽管道接头，以便接通临时蒸汽扑灭 火灾，或在冬季气温低时因污油凝固引起管道堵塞或池壁等处 粘挂污油时清理管道或去污。
四、沉淀与隔油 （四）隔油 1、隔油的功能与原则 采用自然上浮法去除废水中可浮油的方法称为隔油，使用的构 筑物称为隔油池。在隔油池中，比重小于水的油上浮到池面，而比 重大于水的悬浮杂质则下沉到池底部。
第三章 物理化学法
19
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （四）隔油 2、隔油池的常见类型 目前常用的隔油池有以下两种： ①平流式隔油池； ②斜板式隔油池。
第三章 物理化学法 9
安徽申正工程咨询有限公司ຫໍສະໝຸດ 污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 [大纲要求] （3）掌握沉淀池的组成、常见类型、特点、选择原则及工艺控制 （4）掌握隔油的功能与原则、隔油池的常见类型、隔油池的运行 管理
第三章 物理化学法
10
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第三章 物理化学法
4
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （一）格栅 1、功能： 格栅是截流污水中粗大污物的处理设施，用以截留废水中粗 大的悬浮物或漂浮物（如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、 塑料制品等），以防止水泵、管道和处理设备堵塞，并减轻后续构 筑物的处理负荷。 2、格栅的分类 ： ①按格栅的栅距分类； 按格栅栅条之间的净间距，可分为粗格栅（50—100mm）、 中格栅（10—40mm）、细格栅（3—10mm）3种。 ②按格栅的清除方式分类。 按照栅渣的清除方式，可分为人工清渣和机械清渣两种。
第三章 物理化学法 2
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第二章 目录 十三、离子交换法 十四、膜分离技术 十五、消毒
第三章 物理化学法
3
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 [大纲要求] 掌握格栅功能、分类、维护管理 掌握筛网的功能、常见类型及特点、维护管理 [要 点] （一）格栅 （二）筛网
第三章 物理化学法
22
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
五、过滤 （一）功能与原理 主要用于去除悬浮颗粒和胶体杂质，特别是用重力沉淀法不能 有效去除的微小颗粒（固体和油类）和细菌。颗粒材料过滤对废水 的BOD和COD等也有一定的去除作用。 在过滤过程中，水中的污染物颗粒主要通过以下三种作用被去 除：①筛滤作用； ②沉淀作用； ③接触吸附作用。
第三章 物理化学法
7
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （二）筛网 1、功能 筛网是用金属丝或纤维丝编织而成，孔径一般在0.15—1mm左右。 选择不同尺寸的筛网，能去除和回收不同类型和大小的悬浮物，如 纤维、纸浆、藻类等。用筛网分离，具有简单、高效、运行费用低 廉等优点。一般用于规模较小的废水处理。
①按照滤速的大小分类 滤池可分为慢滤池和快滤池。慢滤池的过滤速度一般在0.1～ 0.2m/h之间，而快速滤池的滤速由一般在5m/h之上。
第三章 物理化学法
25
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
②按照滤料的分层结构分类 滤池可分为单层滤料滤池、双层滤料滤池和三层滤料滤池， 结构如图3—17所示。 （a）单层滤料滤池，这种滤池一般单池面积较大，出大水质 较好，目前已具有成熟的运行经验。缺点是滤池阀门多，易损坏， 而且必须配备成套反冲洗设备。当用于处理给水和较清洁的工业 废水时，滤料一般用细粒石英砂；当处理生物处理单元出水时， 滤料一般用粗粒石英砂和均质陶粒。 （b）双层滤料滤池，滤料上层可采用无烟煤，下层可采用石 英砂；其他形式的滤层还有陶粒层还有陶粒—石英砂、纤维球— 石英砂、活性炭—石英砂、树脂—石英砂、树脂—无烟煤等。 （c）三层滤料滤池，在双层滤料滤池的双层滤料的下面再加 一层密度更大更细的石榴石或磁铁矿石，便构成了三层滤料滤池。 三层滤池也层于反粒径过滤。三层滤料滤池更能使整个滤层都发 挥截留杂质作用，减少过滤阻力，保持很长的过滤时间。
第三章 物理化学法 6
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
二、格栅与筛网 （一）格珊 4、维护管理 （5）卫生与安全 污水在长途输送过程中腐化，产生的硫化氢和甲硫醇等恶 臭有毒气体会在格栅间大量释放出来。建在室内的格栅间应采取强 制通风措施，夏季应保证每小时换气10次以上。有些处理厂在上游 主干线内采取一些简易的通风或曝气措施，也能大大降低格栅间的 恶臭强度。以上控制恶臭的措施，即有益于值班人员的身体健康， 又能减轻硫化氢对除污设备的腐蚀。 另外，清除的栅渣应及时运走处置掉，防止腐败产生恶臭， 招引蚊蝇。栅渣堆放处应经常清洗，并清毒。栅渣压榨机排出的压 榨液中恶臭物质含量也非常高，应及时用管道导入污水渠道中，严 禁明渠导流或地面漫流。
第三章 物理化学法
16
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
四、沉淀与隔油 （三）沉淀池 3、沉淀池的选择原则 （3）根据总体布置与地质条件来选择 用地紧张的地区，宜采用竖流式、斜板（管）式沉淀池。 地下水位高、施工困难地区，不宜采用竖流式沉淀池，宜采用平流 式沉淀池。 （4）根据造价高低与运行管理水平来选择 平流式沉淀池的造价低，而斜板（管）式、竖流式沉淀池 造价较高。从运行管理方面考虑，竖流式沉淀池的排泥较方便，管 理较简单；而辐流式沉淀池排泥设备复杂，要求具有较高的运行管 理水平。
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第三章 物理化学法
第三章 物理化学法
1
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
第三章 目录 一、概述 二、格栅与筛网 三、均质调节 四、沉淀与隔油 五、过滤 六、中和与pH调节 七、化学沉淀法 八、化学氧化还原法 九、电解 十、混凝法 十一、气浮法 十二、吸附法
14
安徽申正工程咨询有限公司
污废水处理设施运行管理培训
③辐流式沉淀池： 辐流式沉淀池呈圆形或正方形，直径（或边长）为6—60m，最 大可达100m。池周水深为1.5—3m，用机械排泥，池底坡度一般为 0.05。辐流式沉淀池可用作初次沉淀池或二次沉淀池。其工艺构造 如图3—12所示，为中心进水，周边出水，中心传动排泥。 ④斜板（管）式沉淀池： 斜板（管）式沉淀池是根据浅层沉降原理设计的新型沉淀池。 与普通沉淀池比较，它具有容积利用率高和沉降效率高的优点。