当代给水与废水处理原理 读书报告

当代给水废水处理原理

第一章化学反应动力学

化学动力学定义,从动态的角度研究化学反应产生、发展及消亡全过程。

化学动力学具体内容

（1）比较化学反应的快慢及外部因素的影响；

（2）揭示化学历程，即反应物按何种途径转化为最终产物；

（3）呈现物质结构与反应性能之间的关系。

化学动力学研究层次

（1）唯象动力学：研究总反应的速率及影响因素，“唯象”，即: 只以化反的宏观现象为依据。

（2）基元反应动力学：关于基反的动力学规律与理论，并探讨

总反应的动力学行为。

（3）分子反应动态学：从分子、原子的量力角度研究分子间一

次具体碰撞行为。

反应速率常用的反应速率表示方法如下：如果在液体容量V中的组分A由于反应在dt时间内所产生的物质的量变化为dn 时，A的反应速率表示为

d]Ad[CA RA dt t d式中:[A]及C均代表A的浓度，RA的单位为mol·m-3·s-1。当式中A代表反A应物时，由于其浓度是随时间降低的，反应速率RA应为负值，反之，当A代表产物时，RA则为正值，如下图所示。

化学计量方程

xA+yB→uP+vQ

这个方程式主要是表示一个质量守恒的关系，只是说明反应物A的x个分子与B的y个分子的质量与产物P的u个分子及Q的v个分子的质量相等，这种关系称为化学计量方程式。

令 N，N ， N 和 N分别为相应物种在时刻t的物质的量，则Q

??????d xxuvv i dζ称为反应进ABP?dn?dndndndn iAPQB

度，为物种v的化学计量方程系数，反应物取负号，产物取i正号。

反应级数

如果通过试验数据的数学处理，得出产物P的反应速率可以表示为：

d[p]dc P=ab CKC r??P B A dtd t那末，产物P的反应称为：反应物A的a 级反应；反应物B的b级反应；总称为（a+b）级反应。K称为反应的速率常数（rate constant）.

第二章反应器

1.反应器设计影响因素：反应器的设计涉及了流体力学、传热、传质、化学动力学的知识

2.反应器的类型

按反应特点分为：均相反应器与多相反应器

按运行方式分为：间歇式反应器与连续流式反应器

3、反应器设计面临的新课题

反应器体系的设计：如何传热、传质的问题；反应动力学研究；反应器参数优化，反应机理的研究。

物料恒算方程

1.物料恒算方程的推导

物料衡算关系：

每秒进入的质量+每秒在内产生或消失的质量

=每秒流出的质量+每秒在内积累的质量

?d? QρA+Vr= QρA+V oAi dt?d?式中V虽然称为累计项，但它实际是其余三项的净效果，写成下列形式才符dt?d?合公式推导的思路： V = QρA+ Vr - Q ρA o

Ai dt2.浓度与扩散

通量的定义

扩散速率×浓度=通量

扩散过程示意图

Fick第一扩散定律

分子扩散：物质通过它们的分子活动而相互渗透的现象。

分子扩散的四种推动力：浓度梯度（常扩散）、压力梯度（压力扩散）、作用力差（强制扩散）、温度梯度（温度扩散）。一般的扩散指的是常扩散。

氧气在水膜内的扩散和反应

多相反应模型

氧气在水膜内的扩散多相反应是假定氧气在通过水膜的扩散过程中不发生反应，反应只发生在生物膜的表面，即氧气到达水膜底后才发生反应.

氧气在水膜内的扩散

多空丸模型

a. 球的半径为z，球的单位体积所含的表面积、即比表面为a，单位为cm2／cm3；

b. 边界条件为：当z=0时反应物的浓度c =0 ；z=Z时，(在多孔九内，浓度不是连)续的，所以用某一点附近的无限小体积内的浓度平均值来代表这一点的浓度．

c. 球内反应速率；r=-k//c

d. 有效扩散系数为D。

活塞流反应器

活塞流反应器．

反应器内浓度及出口浓度??k C exp(?C?i??k Co exp(?C?在垂直于液体的流动方向上可能有混合现象，而在液体流动的方向上,适用条件完全不存在混合现象。）连续搅拌反应器（CSTR

示意图CSTR；特点：进口反应器的流量皆为Q。的出口浓度也必然是c A A活性炭吸附第三章

活性炭吸附原理

、依靠自身独特的孔隙结构1比表面积活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。平方米，特殊用途－15001克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800微孔的内表面积可能相当在一个米粒大小的活性炭颗粒中，的更高。也就是说，使如人体毛细血管般的孔隙结构，于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，、活性炭拥有了优良的吸附性能。

、分子之间相互吸附的作用力2

虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微。也叫“凡德瓦引力”当一个分子被由于分子之间拥有相互吸引的作用力，环境下始终是不停运动的。会导由于分子之间相互吸引的原因，活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。

活性炭脱附的几种方法

（1）升温脱附。物质的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，整个过程中的温度这种方法也称为变温脱附，可以使已被吸附的组分脱附下来，是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术，微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中，这种方法也是最常用的脱附方法。

（2）减压脱附。物质的吸附量是随压力的升高而升高的，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生，这种方法也称为变压吸附。此法常常用于气体脱附。

（3）冲洗脱附。用不被吸附的气体(液体)冲洗吸附剂，使被吸附的组分脱附下来。采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题，需要用别的方法将它们分离，因此这种方法存在多次分离的不便性。