1、陕西科技大学807环境工程学考点精讲 20专业课考点精讲课程第20讲污水的化学与物理化学处理（一）【知识脉络图】【考点概述】1、吸附原理（）2、影响吸附的因素（） 3、吸附剂（） 4 、吸附的操作及设备（） 5、 离子交换法介绍（） 6、 柱式交换法（）7、 连续式交换法（） 习思路及目的】1、掌握吸附原理2、熟悉影响吸附的因素 3、了解吸附剂 4 、了解吸附的操作及设备 5、 熟悉离子交换法 6、 了解柱式交换法 7、 了解连续式交换法【考点精讲】考点一、吸附原理（）1 吸附过程与分类 吸附是指利用多孔性固体物质吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除某些物质，从而使废水得到净化的方法。 吸
2、附剂(absorbent):具有吸附能力的多孔性固体物质。 吸附质(adsorbate):废水中被吸附的物质。v 吸附是一种界面现象，发生在两个相的界面上。v 固体表面分子或原子因受力不均衡而具有剩余表面能。当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面。v 根据吸附剂与吸附质之间作用力的不同，吸附可分为： 物理吸附(physical adsorption) 化学吸附(chemical adsorption) 离子交换吸附(ion exchange adsorption)2 物理吸附的特点v 通过分子间力作用发生。v 无选择性。v 吸附质位置不固定，能在界面范围内自由移动。v
3、 主要发生在低温状态下，放热较小。v 可以是单分子层或多分子层吸附。v 解吸容易。 影响物理吸附的主要因素是吸附剂的表面积和细孔分布。3 化学吸附的特点v 由化学键力引起。v 有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用。v 一般为单分子层吸附，分子不能在表面自由移动。v 吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。v 低温时，吸附速度较小。v 吸附牢固，解吸困难。4 离子交换吸附的特点 吸附质离子由静电引力作用聚集在吸附剂表面带电点上，并置换出其他离子。 吸附力为静电引力 有一定的选择性 吸附热与物理吸附相近考点二、影响吸附的因素（）1 吸附剂的性质 1）比表面积 2）孔结构 3）表面
4、化学性质2 吸附质的性质 通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小，而活性炭的吸附量随有机物分子量的增大而增加。3 操作条件 温度：吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于脱附。 pH:溶液的pH值影响溶质状态，影响吸附剂表面的电荷特性和化学特性，影响到吸附效果。 接触时间：足够的接触时间。 吸附剂再生，溶液的组成和浓度及其它因素也影响吸附效果。考点三、吸附剂（）1 工业吸附剂的要求:（a）吸附能力强； （b）吸附选择性好；（c）吸附平衡浓度低； （d）容易再生和再利用；（e）机械强度好； （f）化学性质稳定 （g）来源广； （h）价格低。 活性炭、木炭、焦炭、硅藻土、木屑、吸附树脂等。
5、2、吸附剂的解吸再生 解吸再生：在保持吸附剂结构不发生或稍微发生变化的情况下，将吸附质由吸附剂的表面去除，恢复其吸附性能。是吸附的逆过程。 解吸再生方法：加热、化学氧化、药剂、生物再生法等。考点四 、吸附的操作及设备（）1 吸附操作的分类 按吸附操作过程中废水的流动状态，可把吸附操作分为静态吸附和动态吸附。 静态吸附操作：废水不流动。 动态吸附操作：废水流动。 从处理设备的类型上分，又可以分成固定床(fixed bed)方式、移动床 (moving bed)方式和流化床(expanded bed)方式。2 吸附操作的设备固定床： 废水连续通过填充吸附剂的设备，吸附剂在操作过程中是固定的。 根据
6、水流方向分：升流式(up-flow)和降流式(down-flow)两种。 降流式出水水质较好，水头损失较大，易堵塞。 升流式水头损失小，运行时间较长。不易堵塞，但吸附剂易流失。移动床 移动床：原水从塔底部流入和吸附剂逆流接触，出水从塔顶流出，再生后的吸附剂从塔顶加入，接近吸咐饱和的吸附剂从塔底排出，即吸附剂由上而下移动。 按吸附剂排出方式分为：间歇移动床和连续移动床。 充分利用吸附剂的吸附容量，水头损失小。流动床： 也叫做流化床。吸附剂在塔中处于膨胀状态或流化状态，塔中吸附剂与废水逆向连续流动。 可使用小颗粒的吸附剂，吸附剂一次投量较少，不需反洗，设备小，生产能力大，预处理要求低。 连续卸炭和
7、投炭，要求上下不混层，保持炭层成层状向下移动，所以运行操作要求严格运转中操作要求高，不易控制，吸附剂的机械强度要求高。 为克服这个缺点开发出多层流化床；每层的活性炭可以相混，新炭从塔顶投入、依次下移，移到底层时已达到饱和状态。3吸附法处理废水的特点和应用特点： 适应范围广； 处理效果好； 可回收有用物料； 吸附剂可再生； 对进水预处理要求较高，运转费用较高，系统庞大，操作较麻烦。应用范围： 脱色，除臭，脱重金属、溶解性有机物和放射性元素等。 作为离子交换、膜分离等方法的预处理，去除有机物、胶体物及余氯。 作为二级处理后的深度处理手段，以保证回用水的质量。考点五、 离子交换法介绍（） 借助离子交
8、换剂(ion exchange resin)上的离子与废水中的离子进行交换而除去废水中有害离子。 特点:主要吸附以离子态存在的物质，进行等当量离子交换。在废水处理中，主要用于回收和去除废水中金属离子，对于净化放射性废水及有机废水也有应用。1、离子交换剂的分类及组成离子交换剂分为无机和有机两大类。 无机：天然沸石和人工合成沸石。 有机：磺化煤和离子交换树脂。 磺化煤：以煤为原料，浓硫酸磺化制成，交换容量低，机械强度差，化学稳定性较差。 离子交换树脂：有机高分子聚合电解质，是疏松而多孔结构的固体球形颗粒，不溶于水、电解质溶液。2、离子交换的工艺过程 分为固定床与移动床。 废水处理中常用单层固定床。
9、 离子交换系统包括：预处理设备、离子交换器和再生附属设备。 运行操作包括四个步骤：交换 、反洗 、再生 、清洗 。考点六、 柱式交换法（）1 工艺过程 固定床式离子交换柱树脂在柱内不移动，废水通过一定高度的树脂层进行交换。当树脂失去交换能力时，需进行反洗和再生。 柱式交换法是周期性进行的。其效果受树脂对离子的选择性、树脂的再生程度、树脂层的高度、废水的流速及离子浓度等因素影响。2装置类型在实际应用中通过一个交换器很难达到目的，需要不同的交换器组合起来使用。（a）单床:一种树脂，单床结构；（b）多床:一种树脂，两个以上交换器；（c）复床:两种树脂，两个交换器串联系统；（d）混合床:同一交换器内填
10、装阴、阳两种树脂；（e）联合床:将复床与混合床联合使用。考点七、 连续式交换法（） 交换、再生、清洗等操作在装置的不同部位同时进行，饱和的树脂连续进入再生柱，新生树脂连续进入交换柱。 该法进行交换所需树脂量比柱式少，树脂利用率高，连续运行，效率高。 设备较复杂，树脂磨损大。 三塔式移动床系统由交换塔、再生塔和清洗塔组成。顺流再生与逆流再生 再生液的流向和交换时水流方向相同称为顺流再生。反之为逆流再生。 顺流再生设备简单，操作方便，工作可靠。再生液用量多，获得的交换容量低，出水水质差。 逆流再生时，再生液耗量少，交换剂获得的工作容量大，而且能保证出水质量，但逆流再生的设备较复杂，操作控制较严格。离子交换法的应用及存在问题：离子交换优点: 离子去除效率高，设备较简单，操作容易控制。存在问题: 应用范围受离子交换剂品种、产量、成本的限制，对废水的预处理要求较高，离子交换剂的再生及再生液的处理困难。【思考题】 8用吸附法处理废水，可以达到使出水极为洁净。那么，是否对处理要求高，出水要求高的废水，原则上都可以考虑采用吸附法?为什么? 9电镀车间的含铬废水，可以用氧化还原法化学沉淀法和离子交换法等加以处理。那么，在什么条件下，用离子交换法进行处理是比较合宜的?本课时需要掌握的知识点共7个考点，其中5个重要考点，2个一般考点。
