其他传质分离方法

离子种类
Mg2+ Zn2+ Co2+ Cu2+ Cd2+ Ni2+ Ca2+ Sr2+ Pb2+ Ba2+
二乙烯苯含量
4％ 8％ 16％
2.95 3.29 3.51 3.13 3.47 3.78 3.23 3.74 3.81 3.29 3.85 4.46 3.37 3.88 4.95 3.45 3.93 4.06 4.15 5.16 7.27 4.70 6.51 10.1 6.56 9.91 18.0 7.47 11.5 20.8
1.固定床 --- 床层固定不变，水流由上而下流动。 2.移动床 --- 交换设备主要由交换柱和再生柱两部分组成。 3.流动床 --- 交换树脂在连续移动中实现交换和再生。
三、离子交换技术的应用 ⑴含汞污水的处理： 用巯基树脂交换柱进行处理。 ⑵含镉污水的处理： 用D370大孔叔胺型弱碱性阴离子交换树脂来处理。 ⑶除磷脱氮： 用离子交换法对城市污水进行深度处理。
第一节 离子交换分离
离子交换分离是利用固相离子交换剂功能基团所带的可 交换离子，与接触交换剂的溶液中相同电性的离子进行交换 反应，以达到粒子的置换、分离、去除、浓缩等目的。
一、离子交换的基本原理 ⑴离子交换剂 离子交换剂：离子交换树脂
无机离子交换剂（如天然与合成沸石） 天然有机交换剂（如磺化煤等）
离子交换树脂的固体骨架多为苯乙烯和二乙烯苯的共聚 物，它具有三维交联结构。
电解槽的结构形式
电解槽极板电路结构形式
三、电解分离在环保工业中的应用
电解凝聚法对各类污水处理的工艺参数
污水来源 PH
电量消耗 电流密度 电能消耗 电解电压 电极金属消 电极材 极距 污水电解
/(A.h/L) /(A.min/dm2) /(kW.h/m3) (单极式)/V 耗/(g/m3)
料 /mm 时间/min
机械曝气法装置简图
2.生物膜法 依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物。 ⑴基本原理
生物膜对污水的净化作用
⑵生物膜法设备 ①生物滤池 a.普通生物滤池
普通生物滤池构造图
b.高负荷生物滤池
高负荷生物滤池剖面图
c.塔式生物滤池
塔式生物滤池
②生物转盘
生物转盘工作情况示意图
二、厌氧生物处理 厌氧生物处理是在无氧的条件下，利用兼性菌和厌氧菌 分解有机物的一种生物处理法。 1.厌氧生物处理的基本原理 第一阶段 --- 酸性发酵阶段。 第二阶段 --- 碱性发酵阶段，又称作甲烷发酵阶段。
⑶传质速率 在离子交换过程中，同样存在着两个主要的传质阻力： ①离子交换剂粒子附近的边界层中产生的外部传质阻力。 ②是在粒子内部的扩散传质阻力。
一般来说，溶液中交换离子的浓度很低时，外部传质是 控制步骤，在分离因数或选择性系数很高时，倾向于外部扩 散控制。
二、离子交换设备 最常用的离子交换设备：
nR A Bn
交换反应的平衡关系：

Rn B n
nA
Fra Baidu bibliotek
K＝
[ A ]n[Rn Bn ]
K --- 离子交换平[B衡n选][择R系A数 ]n。
K 值越大，吸着量越大，即溶液中的 Bn+ 离子的去除
率越高。根据K值的大小，可以判断交换树脂选择性的强弱。
强酸性阳离子交换树脂的选择系数
第二节 气浮分离
气浮分离 --- 在污水中利用大量的微小气泡作为载体去 粘附疏水性悬浮固体和乳化油，使其随气泡浮升到水面，形 成泡沫层，然后用机械方法撇除。
一、气浮分离原理 空气、污水、污水中细小颗粒物质组成三相系统，由于 细小颗粒粘附到气泡上时，使气泡界面发生变化，引起界面 能的变化。
ΔE＞0，界面能减少，颗粒粘附在气泡上； ΔE＜0，则颗粒不能粘附于气泡上，
离子种类
Li+ H+ Na+ NH4+ K+ Rb+ Cs+ Ag+ Tl+ UO22+
二乙烯苯含量
4％
8％
1.00
1.00
1.32
1.27
1.58
1.98
1.90
2.55
2.27
2.90
2.46
3.16
2.67
3.25
4.73
8.51
6.71
12.4
2.36
2.45
16％
1.00 1.47 2.37 3.34 4.50 4.62 4.66 22.9 28.5 3.34
ΔE＝б（1－cosθ）
不同悬浮颗粒与水的润湿情况
二、气浮分离设备—气浮池
气浮池结构
平流式气浮池的设计
⑴接触室面积Ac Ac＝
⑵分离室表面积As As＝
⑶核算
Q Qr vc
Q Qr vs
⑷气浮池总高H（m）
V Q Qr
＝t≥20min
H=h1+h2+h3
三、气浮分离在环保工业中的应用 ①分离地面水中的细小悬浮物、藻类以及微絮体； ②回收工业污水中的有用物质，如造纸厂污水中的纸浆 纤维及填料等； ③代替二次沉淀池，分离和浓缩剩余活性污泥，特别适 用于那些易于产生污泥膨胀的生化处理工艺中； ④分离回收油污水中的悬浮油和乳化油； ⑤分离回收以分子或离子状态存在的目的物，如表面活 性剂和金属离子等。
可用化学反应的方法，将某些离子功能基团加到聚合物骨架上， 将其转变成具有离子交换性能的水溶胀性的凝胶。
a-苯乙烯与二乙烯共聚物；
b-丙烯酸与二乙烯共聚物
a-磺化；b-阳离子交换树脂中的固定离子与 迁移离子示意；c-氯甲基化和氨基化
⑵离子交换平衡 离子交换平衡规律的理论依据为质量作用定律。 离子交换反应为：
0.3-0.5
0.4-2.5
9-12
45-150
钢板 10
20-30
第四节 生物处理技术
一、好氧生物处理 1.活性污泥法 ⑴活性污泥法的基本原理 ①生物吸附阶段 ②生物氧化阶段 ③絮凝体形成与凝聚沉淀阶段
⑵活性污泥法的基本流程
活性污泥法基本流程图
⑶曝气池装置 ①鼓风曝气式曝气池 ②机械曝气式曝气池
制革厂 8-10 0.3-0.8
0.5-1.0
1.5-3.0
3-5
250-700 钢板 20
20-25
毛皮厂 8-10 0.1-0.3
1-2
0.6-1.5
3-5
150-200 钢板 20
20
肉类加工 厂
8-9
0.08-0.12
1.5-2.0
1.0-0.15
8-12
70-110
钢板 20
40
电镀厂 9-10.5 0.3-0.15
第三节 电解分离技术
一、电解分离原理 接通直流电源后，电解槽的阴极和阳极之间发生了电位 差，驱使正离子移向阴极，在阴极取得电子，进行还原反应； 负离子移向阳极，在阳极放出电子，进行氧化反应。从而使 得污水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原，或者与电 极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。
二、电解设备—电解槽