其他传质分离方法(2).ppt

第八章 其他传质分离方法,学习目标 了解离子交换分离、气浮分离及电解分离等环境工程 中常见的传质分离方法的基本概念，在环境工程中的应用。 掌握离子交换分离、气浮分离及电解分离的基本原理， 各种常用设备选用。,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 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。 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,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： 交换反应的平衡关系： K K - 离子交换平衡选择系数。 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,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： 离子交换剂粒子附近的边界层中产生的外部传质阻力。 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： 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 含汞污水的处理： 用巯基树脂交换柱进行处理。 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。 除磷脱氮： 用离子交换法对城市污水进行深度处理。,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。 E0，界面能减少，颗粒粘附在气泡上； E0，则颗粒不能粘附于气泡上，,E（1cos）,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 接触室面积Ac Ac 分离室表面积As As 核算 气浮池总高H（m）,t20min,H=h1+h2+h3,三、气浮分离在环保工业中的应用 分离地面水中的细小悬浮物、藻类以及微絮体； 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； 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； 分离回收油污水中的悬浮油和乳化油； 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。,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,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,第四节 生物处理技术,一、好氧生物处理 1.活性污泥法 活性污泥法的基本原理 生物吸附阶段 生物氧化阶段 絮凝体形成与凝聚沉淀阶段,活性污泥法的基本流程,活性污泥法基本流程图,曝气池装置 鼓风曝气式曝气池 机械曝气式曝气池,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。 基本原理,生物膜对污水的净化作用,生物膜法设备 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,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。,厌氧处理的生化过程,2.常用的厌氧处理设备 厌氧消化池,固定