(水体污染处理课件）第5章 污水的物理化学处.ppt

水污染控制工程,南京师范大学 地理科学学院环境系,第5章 污水的物理化学处理,第5章 污水的物理化学处理,5.1 混凝 5.2 气浮 5.3 吸附 5.4 膜处理,一、混凝概述,1、混凝的作用 废水中的大颗粒可以通过重力沉淀法去除，但微小粒径的悬浮物和胶体能在水中长期保持分散悬浮状态，即使静置数十个小时也不会自然沉降。 混凝所处理的对象，主要是水和废水中的微小悬浮物和胶体杂质。,5.1 混凝,2、凝聚、絮凝和混凝 凝聚(coagulation)：投加混凝剂后水中的胶体失去稳定性，胶体颗粒互相凝聚，结果形成众多的“小矾花”。 絮凝(flocculation)： 凝聚过程中形成的“小矾花”通过吸附、卷带、架桥等作用，形成颗粒较大絮凝体的过程。 混凝：是凝聚、絮凝两各过程的总称。是水中胶体粒子及微小悬浮物的聚集过程。,3、天然水中的胶体杂质 通常是负电荷胶体，如粘土、细菌、病毒、藻类、腐殖质等。 4、混凝的应用 给水处理： 混凝+沉淀，微絮凝+过滤； 去除废水中的悬浮物和胶体物质外。 废水处理： 各种工业废水的预处理、中间处理或 最终处理及城市污水的三级处理和污 泥处理。除用于去除废水中的悬浮物 和胶体物质外，还用于除油和脱色。 5、混凝的特点 优点：设备简单，操作方便； 便于间歇运行，效果好。 缺点：运行费用高； 沉渣量大，处置困难；,二、胶体的特性,1、胶体的基本特性 (一) 光学特性：指胶体在水溶液中能引起光的反射。 (二) 布朗运动: 胶体为常见的分散体系之一。 (三) 表面特性：分散体系的分散度越大，胶体颗粒的比表面积越大，具有的表面自由能越大，使胶体可以产生特殊的吸附能力和溶解现象。 (四) 动电现象 （电泳现象）：胶体具有带电性，在电场力作用下，胶体微粒向一个电极方向移动的现象。,2、胶体的结构 胶核 胶粒 胶团 吸附层 扩散层,3、双电层理论,中心称为胶核，其表面选择性地吸附了一层带有同号电荷的离子（可以是胶核的组成物直接电离产生的，也可以是从水中选择吸附的H+或OH-造成的），成为胶体的电位离子。 由于电位离子的静电引力，在其周围又吸附了大量的异号离子，形成了所谓的“双电层”。,胶核,这些异号离子，其中紧靠电位离子的部分被牢固的吸引着，当胶核运动时，它也随着一起运动，形成固定的离子层，称为吸附层。而其它的异号离子，距离电位离子较远，受到的引力较弱，不随胶核一起运动，并有向水中扩散的趋势，形成了扩散层。 吸附层与扩散层之间的交界面称为滑动面。,胶核,滑动面以内的部分称为胶粒，胶粒与扩散层之间有一个电位差，称为胶体的电动电位（电位）。而胶核表面的电位离子与溶液之间的电位差称为总电位（电位，电位离子和反离子形成的总电位。）,胶体在水中受到几个方面的影响： （1）由于胶粒的带电现象，带相同电荷的胶体产生静电斥力，而且电位越高，胶体间的静电斥力越大。 （2）受水分子热运动的撞击，使胶体在水中做不规则的布朗运动。 （3）胶粒之间还存在着相互引力范德华引力。范德华引力的大小与胶粒间距离的平方成反比，当间距较大时，可忽略不计。,一般水中的胶粒，电位较高。其互相间斥力不仅与电位有关，还与胶粒的间距有关，距离愈近，斥力愈大。而布朗运动的动能不足以将两颗胶粒推近到使范德华引力发挥作用的距离。因此，胶体微粒不能相互聚结而长期保持稳定的分散状态。 使胶体微粒不能相互聚结的另一个因素是水化作用。由于胶粒带电，将极性水分于吸引到它的周围形成一层水化膜。水化膜同样能阻止胶粒间相互接触。但是，水化膜是伴随胶粒带电而产生的，如果胶粒的（电位消除或减弱，水化膜也就随之消失或减弱。,3、双电层理论 受胶核电位离子的静电引力和反离子热运动的扩散作用、溶液对反离子的水化作用，反离子的浓度随与胶粒表面距离增加而逐渐减少，分布符合Boltzmann分布。,4、胶体的稳定性 胶体的稳定性，指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。 稳定因素 静电斥力 布朗运动 水化作用 不稳定因素 范德华引力 布朗运动 重力作用,胶体的稳定性 （1）动力学稳定：是指颗粒布朗运动对抗重力影响的能力。粒子越小，动力学稳定性越高。 （2）聚集稳定性：指胶体粒子间不能相互聚集的特性。胶体粒子小，比表面积大，故表面能大，在布朗运动作用下，有自发地相互聚集的倾向，但由于粒子表面同性电荷的排斥力作用或水化膜的的阻碍使这种自发聚集不能发生。 （电位导致）,可见胶体粒子表面电荷或水化膜消除，便失去聚集稳定性，小颗粒便可相互聚集成大的颗粒，从而动力学稳定性也随之破坏，沉淀就会发生。因此，胶体稳定性关键在于聚集稳定性。 混凝处理即是要破坏胶体的聚集稳定性，使胶体脱稳、聚集、沉淀析出。,5、胶体的类型 (一) 疏水性胶体（憎水性胶体） 吸附层中的离子直接与胶核接触，水分子不能直接接触胶核。如氢氧化铝、二氧化硅在水中形成的胶体。 (二) 亲水性胶体 胶核表面存在某些极性基团和水分子亲和力很大，使水分子直接吸附到胶核表面而形成一层水化膜的胶体。,根据胶体的特性，在水处理中，采取措施破坏胶体的稳定性。采用的方法： 投加电解质 投加电荷不同或水化作用不同的胶体或产生此类胶体的电解质 投加高分子物质 接触凝聚 上述投加的物质统称混凝剂,三、混凝原理,化学混凝的机理至今仍未完全清楚。因为它涉及的因素很多，如水中杂质的成分和浓度、水温、水的pH值、碱度，以及混凝剂的性质和混凝条件等。 （一）双电层压缩机理 （二）吸附电中和机理 （三）吸附架桥机理 （四）沉淀物网捕机理,（一）双电层压缩 1、憎水性胶体 当两个胶粒相互接近以至双电层发生重叠时，就产生静电斥力。 向溶液中投加电解质，溶液中离子浓度增加，扩散层的厚度将从图上的oa减小到ob。 加入的反离子与扩散层原有反离子之间的静电斥力将部分反离子挤压到吸附层中，从而使扩散层厚度减小。,由于扩散层厚度的减小，电位相应降低，胶粒间的相互排斥力也减少。 由于扩散层减薄，颗粒相撞时的距离减少，相互间的吸引力变大。颗粒间排斥力与吸引力的合力由斥力为主变为以引力为主，颗粒就能相互凝聚。 两个胶粒能否相互凝聚，取决于二者的总势能。,DLVO理论,根据DLVO理论，要使胶粒通过布朗运动相互碰撞聚集，需要降低其排斥势能，即降低或消除胶粒的电位，在水中投加电解质即可达到此目的。 对于水中的负电荷胶体，投入的电解质混凝剂应是正电荷或聚合离子，如Na+、Ca2+、Al3+等，其作用是压缩胶体双电层为保持胶体电性中和所要求的扩散层厚度。,根据SchulzeHardy法则： 浓度相同的电解质破坏胶体稳定性的效力随离子价数的增加而加大。 （高价电解质压缩胶体双电层的效果远比低价电解质有效。） 重新稳定现象: 当混凝剂投量过多时，凝聚效果下降的现象。原因：胶体吸附电解质，表面电荷重新分布。,2、亲水性胶体： 水化作用是亲水性胶体聚集稳定性的主要原因。 亲水性胶体虽然也存在双电层结构，但电位对胶体稳定性的影响远小于水化膜的影响。,（二）吸附电中和机理 异号胶粒间相互吸引达到电中和而凝聚； 大胶粒吸附许多小胶粒或异号离子，电位降低，吸引力使同号胶粒相互靠近发生凝聚。 在水处理中，一般均投加高价电解质或聚合离子。 再稳现象：过多投加多核络合离子，胶核的强烈吸附作用，使胶体重新带电（电荷异号），而出现的再稳现象。,（三）吸附架桥机理 吸附架桥作用是指链状高分子聚合物在静电引力、范德华力和氢键力等作用下，通过活性部位与胶粒和细微悬浮物等发生吸附桥连的现象。,再稳现象 ,胶体再稳现象： （1）高分子聚合物浓度较高时，对胶粒的包裹，产生“胶体保护”作用。 （2）胶粒较少时，高分子聚合物的缠绕作用； （3）长时间的剧烈搅拌。,（四）沉淀物网捕机理 当采用硫酸铝、石灰或氯化铁等高价金属盐类作混凝剂时，当投加量很大形成大量的金属氢氧化物(如Al(OH)3 、Fe(OH)3或带金属碳酸盐(CaCO3)沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，水中的胶粒以这些沉淀为核心产生沉淀。这基本上是一种机械作用。 混凝剂最佳投加量与被除去物质的浓度成反比，胶粒越多，金属混凝剂投加量越少。,在混凝过程中，上述现象常不是单独存在的，往往同时存在，只是在一定情况下以某种现象为主。,对于混凝剂而言，在废水处理时：（带负电胶体） （1）普通电解质 只有压缩双电层和吸附电中和作用； （2）高分子物质 A、阳离子型（带正电荷）聚合电解质，具有电中和作用和吸附架桥功能。 B、非离子型（不带电荷）或阴离子型（带负电荷）聚合电解质，只能起吸附架桥作用。,(一) 混凝剂的分类,四、混凝剂与助凝剂,1、无机混凝剂 传统无机混凝剂和无机高分子混凝剂。 铝盐 硫酸铝（Al2(SO4)318H2O） 明矾（K2SO4Al2(SO4)324H2O） 由于铝的比重小，在水温低的情况下，絮粒较轻而疏松，处理效果较差。 pH有效范围较窄，在5.5-8之间。 投加量大。,以 铝盐 为例，介绍混凝的过程： 在水中，Al3+以Al(H2O)63+的形态存在，发生水解： Al(H2O)63+ =Al (OH)(H2O)52+ + H+ Al(OH)(H2O)52+ = Al(OH )2(H2O)4+ + H+ Al(OH )2(H2O)4+ =Al(OH )3(H2O)3 + H+ （1）pH4时，水中以Al(H2O)63+ 为主； （2） pH45时，以Al (OH)(H2O)52+ 、 Al(OH )2(H2O)4+ 及少量的Al(OH )3(H2O)3； （3）pH78时，水中以Al(OH )3(H2O)3为主。 （4）pH9时，水中产生Al(OH )3沉淀。,水解过程,单核络合物通OH-桥键缩聚成单核羟基络合物： Al(H2O)63+ +Al (OH)(H2O)52+ + Al2 (OH)(H2O)105+H2O 两个单羟基络合物可缩合成双羟基双核络合物： OH 2Al (OH)(H2O)52+ = (H2O)4Al Al(H2O)44+ + 2H2O OH 生成物Al2(OH)2(OH)84+还可进一步缩合成Al3(OH)4(H2O)105+ 缩合产物同时也会发生水解反应： Al3(OH)4(H2O)105+ Al3(OH)5(H2O)94+ + H+ 水解与缩聚两种反应交替进行，最终生成聚合度极大的中性氢氧化铝，浓度超过其溶解度时析出氢氧化铝沉淀。,铝离子在水中化学反应的全过程,Al3+在水中的存在状态和pH有关： 在pH 较低时，高电荷低聚合度的络合物占多数； 在pH 较高时，低电荷高聚合度的络合物占多数。 其中： 对于高电荷低聚合度的水解聚合物，主要起到压缩双电层和吸附架桥作用； 对于低电荷高聚合度的水解聚合物，主要起到吸附架桥作用和沉淀网捕作用； 对于高聚合度的水解沉淀物，以吸附、网捕、卷带作用为主。, 铁盐 三氯化铁（FeCl36H2O） 硫酸亚铁（FeSO47H2O） 生成的絮粒在水中的沉淀速度较快； 处理浊度高、水温较低的废水，效果比较显著； FeCl3容易吸水潮解，故不易保管；腐蚀性强，对混凝土也产生腐蚀作用；生成Fe(OH)2它的溶解度很大，残留水中的Fe2+会使处理后的水带色，,无机高分子混凝剂 聚合氯化铝 (碱式氯化铝，简称PAC) 化学通式为Al2(OH)nCl6-nm,式中n5，m10。 制备：以铝灰或含铝矿物作原料，采用酸溶法或碱溶法加工制成的。参考书：碱式氯化铝李润生 A 对水质适应性较强，适用pH范围广，5-9之间； B 絮凝体形成快，比重大，沉降性好； C 投药量低。 D 碱化度较高，对设备的腐蚀性小，处理后的水pH和碱度下降较小。,聚合硫酸铁(碱式硫酸铁)(简写PFS) 化学通式为Fe2(OH)n(SO4)3- n/2m式中n10。 A 适用范围广：pH 4-11；低水温，混凝效果稳定； B 用量小，絮凝体沉降性能好； C COD去除率和脱色效果好； D 处理后水中铁残留量低，腐蚀性较小。,2、有机混凝剂 天然高分子混凝剂 人工合成高分子混凝剂，水处理中常用阴离子型、阳离子型、非离子型3种高分子混凝剂。 (1) 天然高分子混凝剂 主要有动物胶、淀粉、甲壳素等。 特点：电荷密度小，分子量较低，且易发生降解而失去活性。,(2) 人工合成高分子混凝剂 阴离子型：主要含-COOM(M为H+或金属离子)或 -SO3H的聚合物，如阴离子聚丙烯酰胺(CPAM)和聚苯乙烯磺酸钠（PSS）等。 阳离子型：主要是含有-NH3+、-NH2+和-N+R4的聚合物，如阳离子聚丙烯酰胺（APAM）等。 非离子型：所含基团未发生反应的聚合物。如非离子型聚丙烯酰胺（NPAM）和聚氧化乙烯(PEO)等。,聚丙烯酰胺 简称PAM，又称三号混凝剂，PAM的分子结构通式为： PAM是线状水溶性高分子，其分子量在300-1800万。 阴离子聚丙烯酰胺(CPAM) 阳离子聚丙烯酰胺（APAM） 非离子型聚丙烯酰胺（NPAM） 两性离子型聚丙烯酰胺（NPAM）,（3）高分子混凝剂的作用： 靠氢键、静电、范德华力的作用对胶粒强烈的吸附作用。 高聚合度的线型高分子在溶液中保持适当的伸展形状，从而发挥吸附架桥作用，把许多细小颗粒吸附后，缠结在一起。,有机高分子混凝剂使用时须注意的问题： 与其他混凝剂共同使用时的投加顺序： 当废水低浊度时，宜先投其他混凝剂；当废水浊度高时，应先投加PAM。 高分子混凝剂最佳投加量的确定。 在高分子混凝剂使用时，应尽量采用较低的浓度。,(二) 混凝剂研究发展方向 有机高分子混凝剂 天然有机高分子混凝剂：如壳聚糖及其改性产物、淀粉改性 聚丙烯酰胺改性产品：阴离子型、阳离子型、非离子型、两性 无机混凝剂 无机复合混凝剂的研制，如：聚硅酸铝、聚硅酸铁、聚硅酸铝铁 微生物絮凝剂,（三）助凝剂 （P519） 1、定义 当单用混凝剂不能取得良好效果时，可投加某些辅助药剂以提高混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。 2、 作用 （调节或改善混凝的条件） 改善絮粒结构，增大颗粒粒度及比重。 调整废水的pH和碱度，使其达到最佳的混凝条件。,3、助凝剂分类 pH调整剂：调节废水的pH符合混凝处理工艺要求。常用石灰、硫酸、氢氧化钠等。 絮凝结构改良剂：投加絮体结构改良剂以增大絮体的粒径、密度。常用骨胶、活化硅酸、海藻酸钠、粘土、 PAM、水玻璃等。 氧化剂：有机物含量高，易起泡沫，絮凝体不易沉降。投加氯气、次氯酸、臭氧等分解有机物，使胶体脱稳，还可将Fe2+转化成Fe3+,以提高混凝效果。,五、影响混凝的因素,絮凝作用是复杂的物理化学过程，影响混凝效果因素主要包括： 1.浊度 浊度过高或过低都不利于絮凝，浊度不同，所需的絮凝剂用量也不同。 低浊水缺少凝聚核心，可将部分沉渣连续回流到混合池入口，以促进反应过程。 2.水温 水温会影响无机盐类的水解。水温低，水解反应慢；水的粘度增大，布朗运动减弱，混凝效果下降。 另外，水温也影响反应后的沉降过程。,3.pH值及碱度影响混凝效果的重要因素 (1)pH值影响胶体颗粒表面电荷及电位 对于带正电胶体，pH降低， H+吸附量增加，胶粒电荷增大，电泳速度加快；pH升高，结果与上相反。 (2)pH值对混凝剂作用的影响 pH影响着混凝剂在水中的存在状态，不同的pH，混凝剂水解产物不同，所起的混凝作用各异。 工程上应充分考虑混凝剂水解而引起水pH值的变化，必要时进行适当调节，使其满足混凝作用的要求。,.共存杂质 (1)有利成分: 可促进混凝过程。除硫、磷化合物以外的其他各种无机金属盐，均能压缩胶体粒子的扩散层厚度，促进胶体凝聚，且浓度越高，促进能力越强。 (2)不利成分: 不利于混凝过程的进行。磷酸离子、亚硫酸离子、高级有机酸离子影响高分子絮凝作用。氯、螯合物、水溶性高分子物质和表面活性物质不利于混凝。,5.混凝剂 （重点） 混凝剂种类 混凝剂的选择主要取决于胶体和细微悬浮物的性质、及浓度。 胶体电位高，应投加无机混凝剂使其脱稳凝聚；絮体细小，须投加高分子混凝剂或配合使用助凝剂。 混凝剂投加量 投加量与水中微粒种类、性质、浓度有关。 废水的混凝处理，最佳混凝剂和最佳投药量的选择应通过实验确定。 混凝剂的投加顺序 当使用多种混凝剂时，其最佳投药顺序可通过试验来确定。 一般而言，当无机混凝剂与有机混凝剂混用时，先投加无机混凝剂，再投加有机混凝剂。但当处理的胶粒在50um以上时，常先投加有机混凝剂吸附架桥，再加无机混凝剂压缩扩散层使胶体脱稳。,6.水力条件 水力条件对混凝剂效果有重要影响。主要的控制指标为搅拌强度和搅拌时间。 混合阶段，要求混凝剂于废水迅速均匀混合，为此要求G在500-1000s1，搅拌时间t 应在10-30s。 反应阶段，相应G和t值分别应在20-70s-1和15-30min . 为确定最佳的工艺条件，一般情况下，可以用烧杯搅拌进行混凝的模拟实验。,一、概述 二、分类 三、加压溶气浮上法的基本原理 四、加压溶气浮上法系统的组成及设计,5.2 气浮,一、概述,气浮法是固-液或液-液分离的一种方法。它是通过某种方式产生大量的微气泡，使其与废水中密度小于或接近水的细小固体或液体颗粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上浮至水面，形成浮渣，进行固-液或液-液分离。,二、气浮法分类,1.电解气浮法 2.分散空气浮上法 扩散板曝气气浮法 叶轮切割气泡气浮法 3.溶气气浮法 溶气真空气浮 加压溶气气浮,加压溶气气浮法：是最常用的一种气浮法，它是使空气在 加压的条件下溶解于水，然后通过压力 将至常压而使过饱和的空以微气泡的形 式释放出来。 加压溶气气浮工艺:由空气饱和设备（水泵、空压机或 射流器、溶气罐）、空气释放设备 和气浮池组成。 加压溶气气浮的三种基本流程： 全溶气流程、部分溶气流程、回流溶气流程。 加压溶气气浮法特点,三、加压溶气气浮的基本原理,1.空气在水中的溶解度与压力的关系 图5-2-1空气在纯水中的饱和溶解度S0与温度T、压力P的关系,101 203 304 405 507 608 709 811,从图5-2-1可得：在一定范围内，温度越低、压力越大，其溶解度也越大。一定温度下，P增大， S0也增大。 真空溶气法利用常压（101KPa）和负压（30-40KPa）之差造成溶气过饱和释放。 加压溶气法利用高压（300-400KPa）和常压（101KPa）之差造成溶气过饱和释放。 同一温度下，因压差不同，加压溶气法相对真空溶气法释放的气体更多。,2.水中悬浮颗粒与微小气泡相粘附的原理,（1）气泡与悬浮颗粒粘附的条件 气泡与颗粒的吸附力是由两相之间的界面张力引起 的。根据作用于气-固-液三相之间的界面张力，可以推 测这种吸附力的大小。,图5-2-2 气固液三相体系,在气固液三相的接触点上，由液、气界面与液、固界面构成的 角称为接触角。根据三个界面张力在接触点处于平衡有： GS= LGcos+LS 当=0时，固体表面完全被润湿，气泡不能吸附在固体表面。 当0 90时，固体与气泡吸附的不够牢固，容易在水流的作用下脱附。 当 90时，则容易吸附。 或者吸附前后单位面积上的界面能差E=E1-E2 =（LG+ LS）-GS = LG（1-cos） 0 ， E 0，不能吸附。 180 ， E 2 LG ，易吸附。,总之，亲水性颗粒不易被气泡吸附，疏水性颗粒易被吸附,（2）微气泡与悬浮颗粒的粘附形式有三种： 气泡吸附颗粒上浮 气泡顶托颗粒上浮 气泡裹夹颗粒上浮 （3）“颗粒-气泡”复合体上浮速度 当颗粒上粘附的气泡越多，粒径越大，密度越小，上升的速度越大。,3.化学药剂投加对气浮效果的影响,除强疏水性物质外，一般疏水性物质和亲水性物质均需投加化学药剂，以改善颗粒的表面性质，增加气泡与颗粒的吸附。 常用的化学药剂有： 混凝剂、浮选剂、助凝剂、抑制剂、调节剂。,四、压力溶气气浮法系统组成及设计,组成：压力溶气系统（加压泵、压力溶气罐、空气供 给设备、附属设备、空气释放设备、气浮池。 设计计算：气浮所需空气量、溶气罐、气浮池。,吸附法功能与特点 吸附法基本原理 吸附剂及其再生 吸附工艺与设计 吸附法废水处理应用,5.3 吸附,一、吸附法功能与特点,功能 去除水中溶解态微量污染物。 有机物 胶体粒子 重金属离子 放射性元素 其他（微生物、余氯、臭味、色度）,特点 深度处理 可回收有用物料 进水预处理要求高 运转费用贵,二、吸附法基本原理,固体表面吸附 不同相表（界）面 剩余表面能 溶质浓集 吸附剂 吸附质 解吸或脱附,1、吸附机理及分类,引起吸附的原因 范德华力 化学键力 静电引力,吸附的分类 物理吸附 化学吸附 交换吸附,物理吸附 分子间力(范德华力)引起 没有选择性 放热较小，约42kJmol或更少 多分子层吸附 吸附剂的比表面积和细孔分布影响大,化学吸附 化学反应，形成牢固的化学键 放热量较大，约84420kJmol 有选择性 单分子层吸附 表面化学性质和化学性质影响大,交换吸附 正负电荷间静电引力引起 吸附剂表面带电点 离子置换 离子电荷数和水合半径影响大,2、吸附平衡与吸附等温式,平衡吸附量 式中 V溶液体积，L Co、Ce分别为溶质的初始和平衡浓度，mgL m吸附剂量，g,2.2 吸附平衡与吸附等温式,吸附试验,吸附等温线 吸附等温式,Langmuir 吸附等温式 理论假设： 吸附剂表面均一 吸附是单分子层的,Langmuir 吸附等温式,式中 a、b常数 Ce 平衡浓度，mg/L,Langmuir 吸附等温式,Langmuir 吸附等温式,B.E.T 吸附等温式 假定发生多分子层吸附。在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子，而且不一定等第一层吸满后再吸附第二层。第一层吸附是靠吸附剂与吸附质问的分子引力，而第二层以后是靠吸附质分子间的引力。总吸附量等于各层吸附量之和。 式中 a ，B常数； Cs 吸附质饱和浓度，mg/L Ce 平衡浓度，mg/L。,B.E.T 吸附等温式,B.E.T 吸附等温式,Freundlich吸附等温式 指数形式的经验式。 式中 K，n常数； Ce 平衡浓度，mg/L。 一般认为，1n值介于0.10.5之间时易于吸附，而2时难以吸附。,吸附等温式直线式,吸附等温式直线图,三、影响吸附的因素,吸附剂结构的影响 比表面积 孔结构 大孔 100 nm 2nm过渡孔100nm 微孔2nm 表面化学性质 表面含氧官能团的性质 COOH、OH等 有助于对极性分子的吸附,吸附质性质的影响 对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加（不能过大）。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸乙酸丙酸丁酸的次序而增加。 活性炭处理废水时，对芳香族化合物的吸附效果较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。实际废水体系的吸附质往往不是单一的，它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。,操作条件的影响 吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于解吸。溶液的pH值影响到溶质的存在状态(分子、离子、络合物），也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学特性，进而影响到吸附效果。国内用太原8炭吸附CdCN络合物的试验结果如图所示。,四、吸附动力学,吸附速度 单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。 吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附别表面(膜扩散)；第 二阶段为吸附质在孔隙内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸附阶段反应速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定作用。 。,内容,反渗透技术 反渗透技术的应用 反渗透技术的经济适用性 反渗透技术的发展,5.4 反渗透,一、除盐技术,包括：树脂离子交换技术 多级闪蒸技术 冷冻技术 溶剂萃取技术 膜技术 ,膜技术,包括：反渗透技术 微滤 超滤 电渗析 EDI ,反渗透除盐的去除杂质范围,反渗透技术的发展过程,1748年法国Abble Nelle发现渗透现象。 1950年美国Reid和Hasslar提出反渗透海水淡化。 1953年实验室证明反渗透的脱盐能力。 1960年世界上第一张反渗透膜研制成功。 1972年至1977年世界范围内反渗透数量增至15倍，制水量增加至41倍。 90年代初仍以18%速度递增。 2000年达到了普及,反渗透膜原理,净推动力外加压渗透压,FT30复合膜(TFC)的断面结构,脱盐层,多孔层,支撑层,0.2 m,40 m,120 m,Polyamide,Polysulfone,FT30复合膜(TFC)的断面结构,Ultrathin Barrier Layer,Microporous Polysulfone,Reinforcing Fabric,Barrier Layer,聚砜 Polysulfone,支持层 Support Layer,Barrier Layer,Polysulfone,TFC 膜表面,反渗透膜元件结构示意图,Spiral Wound Element Construction,Feed spacer,Permeate spacer,Membrane leaf,卷式膜元件水流示意图,膜元件,膜壳及膜元件组装,反渗透装置,EL ATABAL, 西班牙,产水量:16.5万吨/天 元件数:8,400支BW30400FR 排列:68/32, 7芯外壳,单段反渗透工作示意图,浓水,产品水,高压泵,RO,水回收率50%以下 脱盐率99% 一般适用于海水淡化,100m3/h,50m3/h,50m3/h,二段反渗透工作示意图,高压泵,