水中物质及其去除.doc

水中物质及其去除一、常见阳离子（1）、铁（fe）和锰（mn）：铁化合物是常见矿物，所以天然水中铁也是常见杂质。地表水中由于溶解氧充足，铁主要以fe形态存在，可以成为氢氧化铁沉淀物或者胶体微粒。沼泽水中铁可被腐殖酸等有机物吸附或络合成为有机铁化合物。城市饮用水一般含有小于0.3mg/l。地下水中的铁由于不接触空气而以fe形态存在，它的来源是土壤中的fe化合物在缺氧条件下，经生物化学作用而转化为可溶解的fe以后进入地下水中的。一般说来地表水的含铁量较小，而在某些地下水中含铁量可能高达数十mg/l。含铁地下水本是透明的，但种水取出与空气接触后，fe容易被空气中的氧所氧化而转变成fe，然后生成氢氧化铁沉淀物和胶体等，使水呈黄褐色浑浊状态。一般含铁量超过1mg/l时就会出现这种现象。锰的各种特性都与铁相近，它在天然水中的含量要比铁少得多。水中的锰常以mg形态存在，其氧化反应比铁要困难且进行缓慢，也有以胶体状态存在的有机锰化合物。去除方法：fe和mn的氧化；去除水中铁和锰最常用的方法是将水中溶解性的fe、mn氧化成不溶于水的三价铁和四价锰状态。常用的氧化剂有o2、cl2和kmno4等。在有氧存在时，铁、锰都会被氧化，其氧化反应方程为： 4fe(aq)+o2(g)+10h2o(l)4fe(oh)3(s)+8h(aq) 2mn(aq)+o2(g)+2h2o(l)2mno2(s)+4h(aq)用氯气和次氯酸盐氧化铁、锰的反应方程为： 2fe(aq)+cl2(g)+6h2o(l)2fe(oh)3(s)+2cl(aq)+6h(aq) mn(aq)+cl2(g)+2h2o(l)mno2(s)+2cl(aq)+4h(aq)每0.64mg/l cl2能氧化1mg/l fe；1.29 mg/l cl2能氧化1mg/l mn。每氧化1mg/l fe需消耗2.70mg/l的碱度（以caco3计），而每氧化1mg/l mn则需要3.64mg/l碱度（以caco3计）。以中和产生的h用高锰酸钾也可以氧化铁和锰为：3fe(aq)+kmno4+7h2o3fe(oh)3(s)+mno2(s)+k(aq)+5h(aq)3mn+2kmno4+2h2o5mno2(s)+2k(aq)+4h(aq)每氧化1mg/l fe需要0.94mg/l的kmno4，氧化1mg/l mn需要1.92mg/l kmno4。而每氧化1mg/l fe或mn分别需要1.50mg/l和1.21mg/l的碱度（以caco3计）以中和产生的h。kmno4用量通常要小于理论计算量。由于反应的mno2会起催化作用，发生二次反应：2fe(aq)+2mno2(s)+5h2o(l)2fe(oh)3(s)+mn2o3(s)+4h(aq)3mn(aq)+mno2(s)+4h2o(l)2mn2o3(s)+8h(aq)只有在ph值为7左右时，氧化效果好。 臭氧是一种很强的氧化剂，不仅能迅速地氧化水中的二价铁。并且在比较低的ph值（6.5）和无催化剂的条件下，也可使二价锰完全氧化：2fe+o3+5h2o2fe(oh)3+o2+4h2mn+2o3+4h2o2mno (oh) 2+2o+4h 每氧化1mg/lfe()，理论上需要0.43mg/l臭氧；每氧化1mg/lmn()，理论上需要0.87mg/l臭氧。接触氧化法：一般情况下，曝气、石英砂过滤工艺多适应于含铁量小于4mg/l的水质；而曝气、天然锰砂（是二价离子的催化剂催化成三价沉淀物）接触过滤工艺则适应于含铁量大于10mg/l的水质。其跌水高度一般为0.41.0m即可满足要求。影响接触氧化法的影响因素1.水中的ph值和碱度。水中对二价铁的自然氧化反应速度有极大的影响。为使水中二价铁的氧化反应有足够的速度，一般要求水的ph值不低于7.0。但是对于接触氧化法除铁，由于成熟滤料具有强烈的接触催化作用，所以能在ph值远低于7.0的水中顺利完成除铁过程。 含铁地下水的碱度，主要是重碳酸根离子（hco），它对铁质活性滤膜吸附水中的二价铁离子没有阻碍作用，所以对接触氧化除铁效果也没有影响。只有当水的碱度低，不足以中和二价铁氧化水解产生的酸时，才可能对除铁效果有影响。2.水中二氧化碳浓度。接触氧化除铁过程，首先是活性滤膜对水中二价铁离子进行离子交换吸附，所以二价铁以离子状态存在是进行接触氧化除铁的前提。但是，当二氧化碳浓度很高时，重碳酸亚铁不能充分离解，结果水中部分二价铁以分子状态的重碳酸亚铁形式存在。重碳酸亚铁分子不能被活性滤膜很好地吸附，且氧化缓慢，从而使除铁效果恶化。3.水中的溶解性硅酸。水中的溶解性硅酸一般并不影响铁质活性滤膜对二价铁离子的离子交换吸附过程，所以接触氧化法在含有溶解性硅酸的水中仍能获得良好除铁效果。但是，铁质活性滤膜对溶解性硅酸也是一种良好的吸附剂，被吸附的硅酸在滤膜表面能生成硅铁配合物。在有溶解性的水中生成的铁质活性滤膜，都含有高达10左右的sio2，就是证明。因为吸附了硅酸的那部分铁质活性滤膜表面丧失其对铁（）的接触催化活性，所以，当水中含有溶解性硅酸时，滤层的接触催化活性便会有所降低。 水中溶解性硅酸对接触氧化除铁效果的影响程度，与水质有关，需由实验来确定。一般，水中含铁量较低时，活性滤膜更新得较快，溶解性硅酸得影响程度要小些，水中含铁量较低时，活性滤膜更新得较慢，溶解性硅酸得影响程度要大些。4.水中的硫化氢。硫化氢是一种弱酸，在水中能微弱地离解：hs2hhs k110（20）hs hs k110（20） 在天然水的ph值条件下，硫化氢主要只进行第一级离解，而第二级离解极其微弱，所以天然水中硫化氢的存在主要是分子态的hs和离子态的hs。硫化氢的标准氧化还原电位约为0.36v，是一种比较强的还原剂，所以它对二价铁的氧化是有阻碍作用的。 铁质活性滤膜能吸附水中的硫化氢并将它氧化，生成胶体硫以硫化亚铁：3hs2fe（oh）2ho2fess10ho 硫化亚铁能被水中溶解氧进一步氧化，生成胶体硫：4fes3o6ho4fe（oh）4s 但是氧化硫化亚铁的速度比较缓慢。附着于铁质活性滤膜上的胶体硫和硫化亚铁，使其催化活性降低，从而导致除铁效果恶化。 水中硫化氢对接触氧化除铁效果的影响程度，与水质有关。一般水中含铁量较高时，活性滤膜更新的较快，硫化氢的影响要小些，相反地，水中含铁量较低时，影响要大些。 有人用二价铁浓度为3mg/l左右地井水进行实验，发现硫化氢含量为0.4mg/l（10次测定平均值）时接触氧化除铁，效果就明显恶化，所以，当水中硫化氢含量较高时，宜加强曝气散除硫化氢，以避免其影响。其它的处理方法：反渗透法：去除率99；离子交换法。生物处理法主要除铁方法。主要除铁方法进水中污染物地性质处 理 方 法备 注方 法运行ph要否氧化铁无有机质a-st-sf6.5要易于运行铁和锰，少量有机质acat-st-sf6.5要易于运行，需要两次抽送铁和锰，与有机质结合在一起，不出现过量的有机酸a-fcat6.5要易于运行，需要两次抽送吸气阀铁和锰，与有机质结合在一起，无过量有机酸或二氧化碳fcat6.5要无曝气装置，滤池需用氯或高锰酸盐活化与有机质疏松结合在一起的铁和锰a-cl-st-sf78要曝气可降低投氯量与有机质或有机酸结合在一起的铁和锰a-l-st-sf8.59.6要需要控制ph含有有机质的有色高浊地表水中的铁、锰a-co-l-st-sf8.59.6要需要实验室控制缺氧井水中的铁、锰， 1.52.0mg/l阳离子交换器6.5否用盐溶液进行定期再生软井水中的铁、锰以重碳酸亚铁的形式出现l-st-sf88.5否在无氧情况下，铁以碳酸亚铁形式沉淀出来a曝气，st沉淀，sf砂滤，acat催化曝气，fcat在催化氧化下过滤，cl氯化，l石灰处理，co混凝。（2）、钙离子（ca）对于含盐量少的水，钙离子的量常在阳离子中占第一位。天然水中的钙离子主要是由地层中石灰石（caco3）和石膏（caso2h2o）溶解而来的。钙离子化学性质非常活泼，易于卤素、硫、氮等化合，溶于酸。总是以二价离子存在于水中，如碳酸根和硫酸根，生成不溶或微溶盐类。caco3在水中的溶解度虽小，但当水中含有co2时，caco3容易转化成溶解度较大的重碳酸钙ca(hco3)2，因而使ca含量增多，其反应如下：caco3+co2+h2oca（hco3）2通过结晶生长抑制剂能有效地控制这些盐结晶体地生长；若已使沉淀生成，则能容易地从ro膜上将其洗掉。与碱度及硫酸盐浓度有关地钙地浓度常常确定了ro系统水回收率地上限值。处理方法：石灰软化；钠离子或氢离子软化器；反渗透；离子交换。（3）、镁离子（mg）水中镁离子主要是由含co2的水溶解了地层中的白云石（mgco3caco3）所致。溶于酸而放出氢，不易与水作用，能与氮、硫、卤素等化合，以二价离子溶于水中。可以生成硅酸镁，以及在高ph条件下生成的氢氧化物等微溶性盐类。白云石在水中的溶解和石灰石相似，其反应如下：mgco3caco3+2co2+2h2omg(hco3)2+ca(hco3)2处理方法：石灰软化；钠离子或氢离子软化器；反渗透；离子交换。（4）、钾离子（k）和钠离子（na）天然水中的k和na统称为碱金属离子，它们的盐类都非常易溶于水。天然水中的碱金属离子主要是由岩石和土壤中这些盐类的溶解所带来的。na在水中含量变化的幅度很大，从基本上为0直到上万mg/l。k的含量一般远低于na。钠：化学性质极活泼，能与金属直接化合，遇水起剧烈作用，生成氢气和苛性钠，由于钠是一价离子，它与大多数阴离子，如碳酸氢根、硫酸根以及氯离子等，生成较易溶解的盐类。钾：化学性质活泼，遇水起剧烈作用，生成氢氧化钾。（5）、锶（sr）化学性质活泼，易与水和酸作用放出氢，与硫酸根生成盐溶解度小于1mg/l。处理方法：水中加抑制剂；超滤法可以分离。（6）、锌（zn）锌是十分活泼的金属，不溶于水，与酸或碱作用放出氢气。zn在天然水ph范围内都能水解，生成多核羟基络合物，还可以与无机络合剂cl、so、co、hco等发生络合反应，与有机络合剂氨基酸、有机酸等发生络合及螯合作用，并且能被无机胶体和有机胶体吸附，这些环境化学性质决定着锌在环境中的迁移转化作用。锌浓度2mg/l时水中有异味，5mg/l时水呈乳浊状，生成砂子状的锌沉淀物，并有涩味，浓度30mg/l时呈浑浊状，并产生不适于饮用的异味。处理方法：沉淀法（加石灰）；电解法；反渗透法；离子交换等。（7）、钡（ba）化学性质活泼，易氧化，能分解水而生成氢氧化物和氢，溶于酸而生成盐，钡化合物毒性最大的是溶于水的氯化钡、硝酸钡、硫酸钡及氢氧化钡，而难溶于水的碳酸钡毒性较小。低浓度钡盐在水中相当稳定；天然水中高浓度钡盐（100mg/l）在硫酸盐的作用下可部分沉淀。处理方法：沉淀法石灰：初始钡浓度为78mg/l的硬水通过石灰软化处理可有效地除去钡。用石灰调节ph值进行碳酸钡的沉淀是最可行的除钡之一。在ph10.5时效率达到最佳值98；硫酸盐或明矾；在ph7.58.0、初始钡浓度为78mg/l的情况下，混凝剂硫酸铝和硫酸铁的投加量为120mg/l时的钡去除率2040。但每升水先投加混凝剂100mg，经24h后再投加20mg时，钡去除效率可达到70。表明使用高浓度硫酸盐混凝剂沉淀时要经历很缓慢的过程才能达到沉淀平衡，即需要很长的水停留时间。离子交换：去除率99%。（8）、铝（al）俗称：钢精或钢宗。铝为两性金属，因此铝在较高及较低ph值下均易溶于水，铝的水化学很独特，具有3价氧化态（al）的特点，但在水溶液中铝以一系列带正电荷或负电荷的复合氢氧化铝形式存在，包括以铝为核心的聚合铝。对水、硫化物、浓硝酸。任何浓度的醋酸和一切的有机酸都有耐腐蚀性，但易与碱或无机酸作用而放出氢气。氯化铝浓度为0.1mg/l时，水有轻微的苦涩味；味强度味2级；浓度0.5mg/l（以al计）时，水有臭味，臭强度味2级。硝酸铝浓度在0.1mg/l（以金属计）时，水有异味，味强度2级。处理方法：沉淀法、离子交换法、反渗透法。二、常见负离子（9）、二氧化碳、重碳酸盐及碳酸盐碳酸主要以游离碳酸（h2co3）与气态co2、重碳酸盐（hco）及碳酸盐（co）的形式存在。碳酸盐是二氧化碳溶于水而部分生成酸，性质不稳定，与钙、锶、钡可形成微溶物，水中hco主要是由水中溶解的co2和碳酸盐反应后产生的。hco是天然水中最主要的阴离子之一。处理方法：需添加酸或晶体生长抑制剂以免碳酸钙的污染。钠、氢离子软化加脱气，反渗透法和离子交换。（去除二氧化碳加碱将水调节ph值，可有效去除。）（10）、氯离子（cl）天然水中都含有氯离子，这是由于水流经地层时溶解了氯化物而产生的。在水中一般以钠、钙、镁等盐的形式存在，氯化物溶解度都很大，随着地下水和河流带入海洋，逐渐积累起来，使海水中氯离子含量特别高。通常海水中cl含量可达18000mg/l。内陆咸水湖中cl含量则更高，可达150000mg/l。一般陆地上的淡水只含10数百mg/l。水中产生下列反应：cl2+h2ohcl+hocl 进一步电离生成次氯酸根：hoclh+ocl处理方法：（1）加药还原（二氧化硫或亚硫酸钠）反应方程式为： so2+hocl+h2o3h+cl+sona2so3+hoclna2so4+hcl和（2）活性炭吸附法。（11）、硫化物天然水中都含有so，主要来自矿物盐的溶解（如caso2h2o的溶解）以及有机物的分解。含量达0.5mg/l时已可察觉，水会散发出臭鸡蛋气味。达1mg/l时就有明显的臭气。这样的水对混凝土及金属都会产生侵蚀破坏作用。在酸性ph范围内，硫化物以硫化氢气体出现；在碱性ph范围内，硫化物以硫化物的盐出现。硫化氢是一种弱酸，在水中能微弱地电离：h2s2hhs处理方法：化学沉淀：（最有效加绿矾和石灰ph89之间）高浓度时。曝气法：所谓曝气，就是使废水与空气保持良好的接触。首先，把锰盐（盐酸盐或硫酸盐均可以）在进行自然曝气或机械曝气。中和法：用烟道气中和（碱性）硫化物。适合低浓度。氧化法：若水中硫化氢浓度为12mg/l时，用臭氧来氧化硫化氢最为经济。过氧化氢和氯也是有效的。每去除1mg/l的硫化氢所需投加的氧化剂量为：臭氧1mg/l；氯8mg/l；过氧化氢2mg/l(50%浓度)。（12）、硝酸盐和亚硝酸盐亚硝酸盐为性质极不稳定的含氮化合物分解的中间产物，既可被氧化为硝酸盐，又可被还原为氨。天然水中硝酸根（no）有可能来自它的盐类的溶解，但主要是有机物分解带入。硝酸根离子是氮的最高价氧化物，在稀溶液中不反应。也是自然水域中最常见的离子，也是氨氧化反应的最终产物，不易与金属离子形成络合物。所有金属硝酸盐都可以溶于水，属于强酸。处理方法：处 理 方 法去除率处 理 方 法去除率化学还原法3390反渗透法5096生物反硝化法7095电渗析法3050离子交换法8099蒸馏法9098（13）、有机氮和氨氮 去除方法：生物法；活性炭吸附法；石灰、明矾或铁盐混凝法；氯气氧化法。氨氮处理技术的选择主要取决于：（1）水的性质；（2）要求达到的处理效果；（3）经济性。 （1）生物硝化法，即将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐，有时也包括反硝化法除氮；（2）氨吹脱法；（3）折点氯化法（brrakpoint chlorination）；（4）离子交换法。硝化：如果反应完全，氨氧化成硝酸盐是二阶段的反应。开始，由于亚硝酸菌的作用使氨氧化成亚硝酸盐，亚硝酸菌属于强好气性自养细菌，利用氨作为氨作为其唯一能源。第二阶段，在硝酸菌的作用下使亚硝酸盐转化成硝酸盐。硝酸菌是以亚硝酸作为唯一能源的特种自养细菌。从这个关系中可以看到要达到完全硝化，1.0mg/l氨氮（以氮计）就需要4.6mg/l的溶解氧。nh+2ono+2h+ho折点氯化法：折点氯化法是将氯气通入废水中达到某一点，在该点时水中游离氯含量最低，而氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯就会增多。因此该点称为折点，该状态下的氯化称为折点氯化。折点氯化法除氨的机理为氯气与氨反应生成了无害的氮气。处理时所需的实际氯气量取决于温度、ph值及氨氮浓度。氧化1mg氨氮有时需要910mg的氯气。折点氯化法处理后的出水在排放前一般需要用活性炭或so进行反氯化，除去余氯。（14）、硅酸（h2sio3） 天然水中硅酸来源于硅酸盐矿物的溶解。硅是地球上第二含量丰富的元素，因此天然水中普遍含有硅酸，不过含量的变化幅度较大，可以从约6mg/l120mg/l。地下水中硅酸的含量比地表水中的多。硅酸在水中的基本形态是单分子的正硅酸h4sio4，它可以电离出h3sio4、h2sio4等。在浓度较高、ph较低的条件下，单分子硅酸可以聚合成多核络合物、高分子化合物甚至胶体微粒。水中硅酸的含量通常以sio2（mg/l）计算，故又称为可溶性二氧化硅。处理方法：一般可用阴离子交换树脂去除，还可以通过提高水的温度或降低回收率的方法；或加阻垢剂。（15）、磷酸盐（参照第五章）。处理方法：化学沉淀法、生物处磷法或反渗透法（去除率99）。（16）、氟离子（f） 自然界的氟广泛存在于萤石（caf2）等矿物质中，是自然界中固有的化学物质。氟的化学性质活泼，在自然界中不以单质形式存在，除n2、o2外，几乎能与所有金属，非金属元素反应，生成各种化合物。处理方法：大致可以分为五类：化学沉淀法、吸附与离子交换法，电凝聚法，电渗析法，反渗透法。、化学沉淀法：石灰沉淀氟化物的反应方程式为：ca(oh)2+2hfcaf2+2h2o。、吸附与离子交换法：常用作除氟的吸附剂包括骨炭、活性氧化铝、沸石和离子交换。1、骨炭法：骨头的主要成分是碳酸钙磷灰石ca(po4)6caco3碳酸盐中的co被f取代形成难溶的含氟化合物。ca(po4)6caco32f ca(po4)6caf2co。 骨炭基本组成是磷酸三钙和炭，粒径为2840目的骨炭，吸附容量高达23.5mg/lf/g骨炭。（再生：可以用浓度为1.0的苛性钠或苛性钠与碳酸钠混合液来再生，然后用酸性溶液中和，最后用清水冲洗。） 2、活性氧化铝法：作用机理为：(al2o3)nal2(so4)3+6f(al2o3)n2alf3+3so 再生：(al2o3)n2alf3+also4(al2o3)nal2(so4)3+2alf3 固体床水流一般为升流式，滤层厚度1.11.5min，滤速为36m/h，ph值57。（再生：采用naoh再生，再生液浓度一般为1.0，再生后须用清水反冲洗810min,再生时间约1.01.5h。再生后的滤层呈碱性，须用稀硫酸中和使其转变为弱酸性，以便更好去处f离子和其它阴离子）。三、其它杂质（17）、氧（o2）天然水溶解的氧主要自空气中的氧，其次水生植物的光合作用也放出氧。水中溶解氧的含量与空气中氧的分压、大气压力、水温及水的含盐量等有关。常温下水中溶解氧的量大约为814mg/l。在藻类繁殖的水中，溶解氧可能达到饱和状态。水中有机物的量较多时，其进行生物氧化分解的耗氧速度超过从空气中补充的溶解氧速度，则水中溶解氧的量将减少。有机物污染严重时，水中溶解氧量可接近为零。这时有机物在缺氧条件下分解就出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。在缺氧水体中，水生动植物的生长将受到抑制，甚至死亡。地下水中一般溶解氧含量较少。海水中因含盐量高，其溶解氧含量较低，约为淡水的80%。（18）、酚 是一种芳香族碳氢化合物的含氧衍生物。其羟基直接与苯环相联。按照苯环上所含羟基数目多少，可分单元酚（如苯酚和多元酚）。按其能否与水蒸汽共沸而挥发，又分为挥发酚和不挥发酚。因此，酚类不仅指苯酚，而且还包括邻位和间位被羟基、卤素、烷基、芳基、硝基、亚硝基、羧基、醛基、苯甲酰等取代的，以及对位被卤素、甲氧基、羧基、磺基等取代的酚化合物的总称，并以酚类的含量表示其浓度。处理方法：1、高浓度含酚水（500mg/l以上）；萃取法和苯碱脱酚法。 2、中浓度含酚水（5500mg/l）；生物法、活性炭法及化学氧化法。 3、低浓度含酚水（5mg/l以下）；活性炭吸附法。（19）、氰 (nccn) 氰化物是极毒物质，特别是当处于酸性ph值范围内时，它变成剧毒的氢氰酸。含氰废水必须先经处理。处理方法：氯化法、氧化法或电解法。 1、氯化法：可分为两种：直接向废水中投加次氯酸钠；或者投加氢氧化钠及通氯气以生成次氯酸钠（此方法成本低，操作不安全性差）。加入的或产生的次氯酸盐将氰化物氧化成氰酸盐，此法通常称为碱性氯化法，在ph10条件下，氧化时间一般控制在30min至2h。须用ph和orp传感器及自动加料技术，以保证最大的反应速率、最低的停留时间和最完整的反应； nacn+cl2+2naohnacno+2nacl+h2o 2nacno+3cl2+8naohn2+2naco+6nacl+4h2o 氰酸盐还可进一步氧化或氯化成二氧化碳和氮气，也可采用酸性水解使其生成二氧化碳和氨。酸性水解通常加硫酸，在ph23下完成。可在约5min的接触时间内完成。如能严格控制ph值，单用氯化法也可将氰化物氧化成co2和n2。在较低ph条件下，应通入足够的氯气，保证氰化物氧化成氰酸盐过程中氯气过剩，以避免释放出极毒的氯化氰气体。氯化氰是氰化物氧化成氰酸盐的中间产物。（20）、硒（se）硒能形成两种或两个以上不同结构的晶体。相对密度分别为4.79（），4.46（），4.82（无定型） 处理方法：各种处理技术的效率取决于硒的物理状态（颗粒状或溶解状）及其氧化态。颗粒态硒可通过沉降或过滤等物理方法有效去除，而溶解的硒则可通过沉淀、混凝共沉淀、活性炭吸附、离子交换、反渗透等方法去除。（21）、汞（hg） 又称水银，是一种银白色的液体金属，也是常温下唯一成液态状的金属；在常温下即可蒸发。水银蒸汽无色、无味，比空气重7倍。汞及其化合物都是有毒物质。处理方法：化学沉淀法（如石灰、硫化钠、明矾、铁盐等）、离子交换法、吸附混凝法以及还原过滤法、活性炭吸附法。 1、沉淀法：加入硫化钠处理由于hg与s有强烈的亲和力，能生成溶度积小的硫化汞而从溶液中除去。当初始汞浓度较高时，硫化物沉淀法可达到99.9以上的去处率。ph值7左右，反应方程式为：hg+s=hgs（22）砷（as） 砷不溶于水，但是有许多砷酸盐易溶于水，如亚砷酸酐、砷酸酐、亚砷酸钠、砷酸钠。砷有三价、四价和五价的化合物。无机砷主要以亚砷酸离子（aso）和砷酸离子（aso）的形式存在于水中。在溶解氧存在的情况下，亚砷酸盐最终氧化为毒性很低的砷酸盐。这种阴离子的氧化态对一些处理工艺的除砷有明显影响。处理方法：1、化学沉淀法（如硫化钠、石灰、苛性碱、硫酸铁、氯化铁或明矾），多种絮凝剂混合处理最有效的是氢氧化钙和氯化铁混合使用，去除率99以上。 ph10.0/500mg/l氯化铁，ph10.0/500mg/l硫化钠。 2、离子交换法（苯乙烯季胺型强碱性阴离子交换树脂oh型）。 3、二价铁与砷酸根反应方程式：6fe2aso2fe3(aso4)2 用氢氧化钙与膨润土反应生成的硅酸钙和钙膨润土产物价格低廉、处理工艺简单，除砷率可达99.9。（23）、镉（cd） 是一种灰白色的金属，不溶于水，硫酸镉、氯化镉和硝酸镉溶于水。在碱性反应中镉化物沉淀析出。碳酸镉和氢氧化镉不溶于水。镉主要以正二价形式存在。处理方法：氢氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、反渗透法、离子交换法、氧化还原法。（24）、铬（cr） 在自然环境中，铬以多种价形式存在，通常以二价、三价和六价形式。二价离子能被空气迅速氧化成三价离子。铬的化合物最多的是三价与六价，其氧化物为cr2o3、cro3；铬酸盐为na2cro4、k2cro4、na2cr2o7、k2cr2o7等，是强氧化剂。三价铬与六价铬在一定条件下又可以相互转化，在有机质和还原剂的作用下，六价铬可以还原为三价铬。为此，在厌氧状态的水体中，铬一般以三价形式存在。处理方法：还原法、沉淀法、沉淀加过滤法、活性炭、离子交换等。（25）、铅（pb） 环境中的铅通常以二价离子状态存在。pb与可溶性的硫酸盐相遇即生成白色硫酸铅沉淀: pb+sopbso4 pb+spbspb还可与oh作用产生白色胶体的氢氧化铅沉淀，氢氧化铅系两性物质，可像酸或碱一样能在溶液中电离：pb+2ohpb(oh)2h+hpbo因为它具有两性，故可与酸和碱相互作用：pb(oh)2+2hclpbcl2+2h2opb(oh)2+naohnahpbo2+h2o处理方法：可溶性铅一般先使之形成铅沉淀，再去除。所使用的沉淀剂有石灰、苛性碱、苏打、硫酸铁及磷酸盐等，吸附法、反渗透或离子交换法。（26）、镍（ni） 不溶于水。但是，它的许多盐类溶于水，这些盐类有硫酸镍、氧化镍和硝酸镍。 镍的化合物有二价、三价和四价，镍有两种碱性氧化物：氧化镍（nio）和三氧化二镍（ni2o3），并有与之相对应的氢氧化物ni（oh）2和ni(oh)3，但不呈两性。此外，nio具有很强的氧化性。二氧化镍是在特定的条件下得到，即在碱性溶液中氧化二价镍盐而生成黑色的含水化合物。处理方法：沉淀法、活性炭吸附、反渗透法、离子交换法等。（27）、油脂 水中的油脂可以划分为五种物理形态：（1）游离态油，静止时能迅速上升到液面；（2）机械分散态油，直径从数微米至数毫米的细微液滴，可为电荷力或其他力所稳定，但未受表面活性剂的影响；（3）化学稳定的乳化油，油滴类似于机械分散态，但由于油水界面有表面活性剂的影响而具有高度的稳定性；（4）“溶解态”油，化学概念上真实溶解的油和极细微分散的油珠（直径一般小于5m），这种形态的油通常无法用常规物理方法除去；（5）固体附着油，吸附于废水中固体颗粒表面的油。处理方法：1、初级处理；利用油脂与水之间相对密度的差异而进行的。重力型隔油池是处理含油废水最常用的设备。其处理过程通常是将含油废水置于池中进行水重力分离，然后撇去废水表面的油脂。2、二级处理；凝聚砂滤（化学药剂：如明矾、石灰和聚合物）；超滤反渗透法、活性炭或泥炭法和生物法。 由于各种工业含油废水具有不同的特性，因此每种方法的处理效果和技术经济相差很大，没有一种处理系统占有绝对优势。相对原子质量表（摩尔质量）元素符号相对原子量元素符号相对原子量铁fe55.845锰mn54.938钙ca40.078镁mg24.305钾k39.098钠na22.990锶sr87.62钡bi208.98锌zn65.39铝al26.982二氧化碳co244.01重碳酸盐hco361.025碳酸盐h2co362.025碳酸根co360.025硫化氢h2s34.08硫酸盐h2so382.07硝酸盐hno363.013亚硝酸盐hno247.013硅酸盐h2sio378.083氨氮nh317.03磷酸盐h3po497.995二氧化硅sio260.084氟f18.998硒se78.96汞hg200.59砷as74.922镉cd112.41铬cr51.996铅pb207.2溴br79.904镍ni58.693硼酸根bo242.809铜cu63.546氢h1.0079碘i126.90碳c12.011氮n14.007氯cl35.453硫s32.066氧o15.999硅si28.086第十三章 过 滤源水经过沉淀或澄清处理后，部分大颗粒杂质被除去，水的浊度降低。但要进一步提高水质还需要过滤的方法除去细小的杂质颗粒。水的过滤可以被认为是一种“物理化学”过程，水通过颗粒物料滤床，分离出水中的悬浮杂质和胶体杂质。过滤是一种净化水的有效而重要的处理工艺过程，它还是一种不可缺少的工艺过程。过滤就是将含有悬浮、颗粒杂质和浊度的源水通过一定厚度的粒料或非粒状材料，有效地去除水中杂质和浊度，使水净化过程。这种过滤用的设备称为过滤器或过滤池。过滤用的材料叫做滤料，堆积在一起的滤料层叫滤层。当滤层中截留的杂质过多时，滤层中孔隙被堵，水流的阻力增大，过滤速度变小。为恢复原过滤速度，必须定期用清水反向冲洗滤料此过程称反洗。机械过滤器：在以井水或自来水为水源的预处理系统中，多采用压力式机械过滤器。机械过滤器一般用不锈钢制成，工作压力为6105pa，反冲只用水洗，滤料可视原水水质情况分别采用单层、双层或多层。 滤料一般采用多层结构，这样过滤效果较好。各层可用同类材料，如不同粒径的石英砂。也可用不同种类的材料，如上层用无烟煤，下层用各种用各种粒径的石英砂。对于含铁较高的水，可采用锰砂。精滤器：水在进入ro前必须经过精滤器，一般采用孔径为3m的膜，它能处理可使ro膜堵塞的较高的sdi值和混浊度的水，砂过滤能去除很小的胶体颗粒，使浊度达到1度左右，但每毫升水中仍有几十万个粒径为120m的颗粒，这些是砂滤不能去除的，精滤器可以去除这种微细颗粒。常作为ro之前的精密处理的过滤器。第十四章 活性炭应用技术 吸附过程在给水和废水处理方面有很多应用。活性炭的微孔结构发达，吸附性能优良，是使用最广泛，也较经济的吸附剂。活性炭不仅对有机物或无机物，对离子型或非离子型物质都具有一定的吸附能力，而且活性炭表面还能接触催化作用。在水处理工艺中，活性炭常用于以下几个方面。1、用于生活饮用水的深度处理，去除自来水中的嗅味、酚、卤代物（氯仿等）和余氯等。2、用于制备高纯水的预处理，使自来水在进行离子交换前，预先去除有机物、微生物、胶体和余氯等，以防止离子交换树脂被有机物等污染。3、用于电镀、印染、炼油等废水的三级处理，使废水二级处理后还不能被生物降解去除的某些残留有机物，用活性炭去除。一、活性炭吸附机理 在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的现象称为吸附，它是一种建立在分子扩散基础上的物质表面现象。吸附作用可以发生在液液、气液、气固和液固等任何两相的界面之间。活性炭净水是液固两相界面之间的吸附作用。具有吸附能力的多孔性固体物质，称之为吸附剂；水中被吸附的物质，如有害物质等，称之为吸附质；水是液相介质，称为溶剂。 由于吸附是一种表面现象，所以与表面张力、表面能的变化有关。吸附剂颗粒中，固体界面上的分子受力不均衡，因而产生表面张力，具有表面能。当它吸附溶质到其界面后，界面上的分子受力就要均衡些，导致表面张力的减少，符合热力学第二定律，这种能量有自动变小的趋势。 吸附剂表面的吸附力可分为3种，即分子引力（van der waals 力），化学键力和静电引力，因此吸附可分为3种类型：物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。（1）、物理吸附 物理吸附是吸附质与吸附剂之间的分子引力产生的吸附，其特征为： a、吸附时表面能降低，所以是放热反应，一般吸附每克分子放出的热量小于5kcal(4.18685j)。b、吸附选择性较差，对于各种物质来说，只不过是分子间力的大小有所不同。分子引力随分子量增大而增加。对同一系化合物中，吸附随分子量增大而增大，这称为traube规则。c、不发生化学反应，所以不需要活化能，低温就能进行。d、吸附质在吸附剂表面由于热运动，可以在表明自由转移，因此较易解吸，可以是单层或多层吸附。（2）、化学吸附 化学吸附是吸附质与吸附剂之间由于化学键力发生了化学作用，使得化学性质改变。例如石灰吸附空气中co2形成caco3，锌粒吸附水中汞形成锌汞齐合金。化学吸附得特征为：吸附热大，相当于化学键的能量，即化学反应热；吸附具有选择性，当化学键力大时，吸附不可逆；吸附在高温下可以进行，一般为分子层吸附。（3）、离子交换吸附 吸附质得离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。离子所带电荷越多，吸附越强。电荷相同的离子，其水化半径越小，越易被吸附。 溶质与水的相互作用可通过溶解度来表示，更确切地说，是溶质与水形成氢键地能力。溶解度大的溶质，或者说容易与水形成氢键的溶质，难于吸附。 物理吸附、化学吸附和离子交换吸附并不是孤立的，往往同时发生，水处理中大多数的吸附现象往往是上述3种吸附作用的综合结果，即几种造成吸附作用的力常常相互起作用。由于吸附质、吸附剂及其他因素的影响，可能某种吸附是主要的。例如有的吸附在低温时主要是物理吸附，在高温时主要是化学吸附。活性炭用于水处理工艺过程，除了应用于某些工业废水处理之外，一般均以物理吸附为主，van der waals力是活性炭在水中一般杂质吸附的主要作用力，由于水中常存在各种不同性质的溶质，存在着竞争吸附现象。根据它们与活性炭表面之间的吸引力大小，以及水合作用的强弱，吸附有先有后，有强有弱，即使是有