环境工程原理

1、1.简述土壤污染治理得技术体系。处理技术利用的主旻原理主要去除对象客上法隔离法清洗法（萃収法 吹脱法（通气法 热处理法电化学法焚烧法柿秤:作用物理隔离（防心扩mo“容績M乍用挥发作用热分解作用、挥发作用电场作用（移动）燃烧反应所有污染物 所有污染物 溶解性污染物 挥发性有机物 有机污染物离子或极性污染物 有机污染物微生物化法生物降解作川植物”化法植物钱化. 植物扌军发S 植物吸收/I間定HT降解性有匍L污染物重金届j有机污染物2.简述废物资源化得技术体系资源化技术主雯原理应用对象焚烧燃烧反H有机IWI休废弃物的能源化堆月巴生物降解作用城市垃圾还田离子交换离子交换工业废水.废液中金届的回收废酸的

2、再生利用溶刑期耳乂萃取工业废水.废液中金届的回收废酸的再生利用电解电化学反丿“工业废水.废液屮金丿屁的回收：废酸的再生利用沆淀沉淀工业废水.废液中金屈的回收蒸发浓縮挥发废酸的再生利用沼气发酵生物降解作用高浓度 育机废水/废液利丿IJ3、简述沉降分离得原理.类型与各类型得主要特征。原理:将含有颗粒物得流体（水或气体）置于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场等）中，使颗粒物与连续相 得流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其她沉积表面，从而实现颗粒物与流体得分离。沉降过程作用力特征重力沉降重力沉降速率小，适用于较大颗粒分离离心沉降离心力适用于不同大小颗粒的分离电沉降电场力带电微细颗粒（0.

3、1 Mm）的分离惯性沉降惯性力适用于1020 “1以上粉尘的分离扩散沉降热运动_微细粒子0.01 pm）的分离 4、比较重力沉降与离心沉降得主要区别。与重力沉降相比，离心沉降有如下特征:沉降方向不就是向下，而就是向外，即背离旋转中心由于离心力随 旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处得位置而变，所以颗粒得离心沉降速率不就是恒定得，而重力沉降 速率则就是不变得。离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率，对于细小颗粒以及密度与流体相近得颗粒得分 离，利用离心沉降要比重力沉降有效得多。离心沉降使用得就是离心力而重力沉降利用得就是重力5、表面过滤与深层过滤得主要区别就是什么？各自得定义？表面过滤：

4、过滤介质得孔一般要比待过滤流体中得固体颗粒得粒径小过滤时固体颗粒被过滤介质截留，并 在其表面逐渐积累成滤饼此时沉积得滤饼亦是过滤作用，又称滤饼过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较离 或过滤速度较慢得情况。深层过滤:利用过滤介质间空隙进行过滤通常发生在以固体颗粒为滤料得过滤操作中滤料内部空隙大于 悬浮颗粒粒径悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与 流体分开区别：表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较鬲或过滤速度较慢得情况，过滤介质得孔一般要比待过滤流体中 得固体颗粒得粒径小。深层过滤利用过滤介质间空隙进行过滤，通常发生在以固体颗粒为滤料得过滤操作

5、中，滤料内部空隙大于悬浮 颗粒粒径。参考答案：从两者得过滤介质、过滤过程、过滤机理与应用范国加以比校。6、恒压过滤与恒速过滤得主要区别就是什么？各自得定义？恒压过滤：在过滤过程中，过滤压差自始自终保持恒定。对于指定得悬浮液,K为常数。恒速过滤：恒速过滤就是指在过滤过程中过滤速度保持不变，即滤液量与过滤时间呈正比。区别：7、表面过滤得过滤阻力有哪些部分组成？由过滤介质得过滤阻力Rm与滤饼层得过滤阻力Rc组成 过滤介质过滤阻力Rm=过滤介质得过滤比阻5*过滤介质厚度Lm 滤饼层过滤阻力雇=滤饼层过滤比阻rc*滤饼层厚度L8、颗粒床层得空隙率W得彩响因素：颗粒粒径的沟匀性。 粒径越均匀， &越大颗粒

6、表面的比滑性。 颗粒表面越光滑，&越小o赖粒的大小。 颗粒粒径越大，&越大（3）非球形颗粒的球形度。 球形度越小， 越小（3）床层的堆积方式， 乱堆床层&大CE）床层的堆积速度。 堆积越快，&越大9. 流体通过颗粒床层得实际流速u1与哪些因素有关，与空床流速就是什么关系？ 因素：U1流体在床层空隙中得实际流速,m/sdeb颗粒床层得当量直径,m; p流体通过颗粒床层得压力差，Pa;X 流体黏度，Pa s;I孔通道得平均长/t,m0 与空床流速得关系：山=上10. 简述吸收得基本原理与过程。基本原理:依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中得物理溶解度(或化学反应活性)得不同，而將气体混合物分 离得

7、操作过程。实际上就是混合气体组分从气相到液相得相间传质过程过程：11. 化学吸收与物理吸收过程有哪些基本步骤？物理吸收：(典型得溶质由气相向液相得两相传递过程)(1) 溶质由气相主体传递至两相界面，即气相内得传递；(2) 溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递；(3) 溶质由界面传递至液相主体，即液相内得传递。化学吸收：气相反应扬A由气相主体通过气膜向相界面扩散(2) 反应物A由相界面向液相扩散(3) 反应物在液膜内或液相主体与反应物B反应，形 成反应区(4) 反应物M若为液态，向液相主体扩散，若为气态，则向相界面扩散(5) 气态产物由界面向气相主体扩散12. 吸收时板式塔与填料塔得主要区

8、别就是什么？板式塔：气液两相在塔内逐级接触填料塔：气液两相在塔内连续接触13常用得吸附剂有哪些?(一)活性炭 (二)活性炭纤维(三)硅胶 (四)活性氧化铝(五)沸石分子筛44、BET与Langmuir吸附假设有哪些？朗格谬尔(Langmuir)公式方程推导得基本假设：(1) 吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力得表面分子或原子吸附一个气体分子。(2) 吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。(3) 吸附就是动态得，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相。吸附过程类似于气体得凝结过程，脱附类似于液体得蒸发过程(5)吸附在吸附剂表面得吸附质分子之间无作用力。BET公式方程推导得基本假设：(1) 吸附分

9、子在吸附剂上就是按冬个层次排列得。(2) 吸附过程取决于范徳华引力，吸附质可以在吸附剂表面一层一层地累叠吸附。毎一层吸附都符合Langmui r公式。15、常见得吸附分离设备有哪些？ 液体接触过滤器固定床吸附塔流化床吸附塔移动床吸附塔16、萃取分离得原理与特点就是什么？原理： 利用混合液中被分离组分A在两相中分配差异得性质，使该组分从混合液中分离。 该过程称为液-液萃取，或溶剂萃取，或液体萃取。 萃取过程就是物质由一相转到另一相得传质过程。特点： 可在常温下操作，无相变； 萃取剂选择适当可以获得较离分离效率； 对于沸点非常相近得物质可以进行有效分离； 利用萃取得方法分离混合液时，混合液中得溶质

10、既可就是挥发性物质，也可以就是非挥发性物质，如无机盐类 等。17、常见得膜分离过程有哪些？根据推动力得不同: 压力差：微滤、超滤、反渗透、气体分离、渗透蒸发 浓度差：渗析 电位差：电渗析、膜电解 温度差：膜蒸馅18、膜分离得选择性可以用哪些参数表示？P 对于溶液脱盐或脱除微粒.高分子等物质，可用截留率0= 表示Cf 对于液体混合物或气体混合物等物质，可用分离因子血=上4 表示xa! XKyA与yB组分A与B在渗透扬中得摩尔分数；xA与xB组分A与B在过滤原料中得摩尔分数19、反渗遼与纳滤机理有哪些基本理论？ 氢键理论：基于水分子能够通过膜得氢诞得结合而发生联系并进行传递 优先吸附-毛细孔流机理

11、：水溶液与多孔膜接触，膜对水具有选择性吸水斥盐，在膜液界面得溶质浓度下降，膜 界面上形成一层吸附得纯水层，优选吸附得水渗透通过膜表面得毛细孔获得纯水。 溶解-扩散机理：能较好得说明反渗透膜得传递过程20、浓差极化现象就是如何发生得？对膜分离过程有何影响？原因：当含有不同大小分子得混合液通过膜面时，在压力差得作用下，混合液中小于膜孔得组分透过膜，而大于膜 孔得组分被截留。被截留得组分在紧邻膜表面形成浓度边界层，使边界层中得溶质浓度大大鬲于主体溶液中得浓度, 形成由膜表面到主体溶液之间得浓度差。浓度差得存在导致紧靠膜面得溶质反向扩散到主体溶液中，导致浓差极化 现象。彩响：超滤过程中得浓差极化对通量

12、得影响则十分明显。一旦膜投入运行，浓差极化现象不可避免，但就是可逆 得。【例6、2、1求直径为40 m,密度为2700kg/m3得固体颗粒在20C得常压空气中 得自由沉降速度。已知20C,常压状态下空气密度为1、205 kg/m3,黏度为1. 81 X 10-5Pa So解:(1)试差法假设颗粒的沉降处于层流区，并且由于PpP,所以由式(6.2.6)得：辽此必也叱沁竺竺=。论检验:1818x1.81x10-5Rep=P = 40x10- x 0.13x 1.205 = Q ?/1.81X105所以在层流区，与假设相符，计算正确。(2)摩擦数群法首先计算摩擦数群Cd&2 = 4d；Q(Qp-Q)

13、g =831323x(1.81xlO-5)2假设颗粒的球形度为1,则由q/?蛙与尺的关系曲线，可以查得尺竹为0.32Re li 0.3xl.81xl0-5 门因止匕， 可得终=-=025 m/sq 40x10x1.205山于査图得到的Rfp误差较大，所以可以作为判断颗粒沉降所处区域的依 据，而均的计算仍然采用式(6.2.6),(必-刃盟；2700x9.81x(40x10 八“wt = U 13 m/s18“18X1.81X105(3)判据法计算K判据得2Q（d-Q）（xlOVx 9.81x1.205x2700K = 小 S J = ；= 6.24 0.1t2 = 600 s代入过滤方程得2(1

14、x102)，+2x1x102么=300K (1)(1.6x102)2+2x1.6x102/=600K (2)联立(1)、(2)两式可以求得么=0.7x102 m3/m2, AT = 0.8xl0_6m2/s因此，+2x0.7 xlO2(? = 0.8 xl0_6r,当r3 =15x60 = 900 s,贝山+ 2x0.7xl0293 =0.8x10 x900 ,解得：?3 = 2.073 x IO-2 m3/m2所以 te-?2)x0.1 =(2.073xl0-2-1.6xl0-2)x0.1 = 0.473xl0_3m3因此可再得到的滤液为0.473Lo【例题722】用一台过滤面积为10n?的

15、过滤机过滤某种悬浮液。 已知悬浮液中固体颗粒的含量为60kg/m3,颗粒密度为1800 kg/m3o已知滤饼的比阻为4X10Hm-2,压缩指数为0.3,滤饼含 水的质量分数为0.3,且忽略过滤介质的阻力，滤液的物性接近 20C的水。采用先恒速后恒压的操作方式，恒速过滤lOmin后， 进行恒压操作30min,得到的总滤液的量为8m。求最后的操作压 差和恒速过滤阶段得到的滤液量。解：设恒速过滤阶段得到的滤液体积为根据恒速过滤的方程 式(7. 2. 18a),得2 _ /psArt1 =丁= 5/滤液的物性可查得：黏度二lXl(TPas,密度为998. 2 kg/m3,根据过滤的物 料衡算按以下步骤

16、求得&己知In?悬浮液形成的滤饼中固体颗粒质量为60kg,含水的质量分数为0.3,所 以滤饼中的水的质量y为：一= 0.3,所以y = 25.7kg,60+ yCrr所以滤饼的体积为 +二一=0.059 m3,滤液体积为10.059二0.941m3, 1800 998.2所以 f = 22 = 0.06270.941所以二越二堂= , = 2.394xlOAp07 (1)11x10-3x4x10ux0.0627在恒压过滤阶段，应用式(7-2-15),V2-VKA2t822 =吐鱼=2严3严60_ 0,7 =1 436xlO-2Ap07 1 吨 1x103x4x101ix0.0627 畔亠 /、

17、 lx64V2 1.436联u (1)、(2)式，得；=二6,V； 0.2394所以，求得恒速过滤的滤液体积V1= 3.02m 进而求得恒压过滤的操作压力Ap = 1.3xl05Pa【例题7.3.31直径为O.lmm球形颗粒物质悬浮于水中，过滤 时形成不可压缩的滤饼，空隙率为0.6,求滤饼的比阻。如果 悬浮液中颗粒所占的体积分率为0.1,求每平方米过滤而积上 获得O.5n?滤液时滤饼的阻力。解：(1 )滤饼的空隙率为0.6 ,颗粒的比表面积 6/ = =6 =6xl04 m2/m3,取比例系数K】=5 ,可p O.lxlO-31得滤饼的比阻为：0(1 5x(1-0.6)2x(6x104)2O6

18、5=1.33x 101()m-2(2)滤饼的阻力R = rL,因此需要求出滤饼的厚度。 根据水的体积进行物料衡算即 0.5 + lx0.6乙= (O.5 + Lxl)(l0.1)(左边是滤液和滤饼中水的体积，右边是悬浮液中水的体积) 得滤饼的厚度为L = O. 1667 m所以滤饼的阻力为/? = rL = 1.33xlO10 x0.1667 = 2.22xlO9 m_,【例题831】在20C下，用水吸收空气中的SO?,达到吸收 平衡时，SO?的平衡分压为5.05kPa,如果只考虑SO2在水中 的一级解离，求此时水中SO?的溶解度。已知该条件下SO? 溶解度系数为H = 1.56x102 kmol/ (kPa n?), 级解离常 数为 =1.7x10-2 kmol/m3 o解：考虑解离情况下SO?的吸收情况可以表示为以下两个过 程：扩散传质过程SC)2(g) SC)2(Z)解离过程 SO2 +H2OtH+ +HSO3由传质平衡可以求得吸收液中SO2的浓度cA = Hp； = 1.56xl02 x5.05 = 0.0788kmol/m3由吸收液中SO2的浓度，根据解离平衡，求得HSO3浓度h+hso3-soHSO； = JkJSOJ 二 a/1.7x102x0.0788 = 0.0366kmol/m3所以溶液中溶解的SO2总的浓度为S02+H