环境工程原理

名词说明

1•物理量：由数值和计量单位两部分表示出来，物理量二数值义计量单

位。

2彳好算系统：分析各种与质量传递和转化有关的过程时，首先确定一

个用于分析特定区域，与衡算空间范围。

3.沉降分别：含有颗粒物的流体至于某种立场中，使颗粒与连续相的

流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实

现颗粒与流体的分别。

4.临界直径：在旋风分别器中能从气体中全部分别出来的最小颗粒直

径。用de表示。

5.惯性沉降：由惯性力引起的颗粒与流线的偏离，使颗粒与障碍物上

沉降的过程。

6.过滤：分别液体和气体非匀称相混合物的常用方法。

7.汲取：依据混合气体各组分在统一液体溶剂中的物理溶解度的不

同，而将气体混合物分别的操作过程。

8.吸附分别：通过多孔固体物料与某一混合组分体系接触，有选择地

使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分别

的操作过程。

9.萃取分别：在欲分别的原料混合液中加入一种或其不相溶或部分相

溶的液体溶剂，形成两相体系，在充分混合条件下，利用混合液中被

分别组分在两相中安排差异的性质，使该组分从混合液转移到液体溶

剂中，从而实现分别。

10.反应速率：一般为单位时间单位体积反应层中该组分的反应量或生

成量。

1L当量直径：不规贝J形态颗粒的尺寸可以用与它的某种几何量相等的

球形颗粒的直径表示。13.穿透点：当吸附区的下端达到床层底部时•，

出口流体的浓度急剧上升，这时（穿透曲线）对应的点。（326）

14.离子交换：通过固体离子交换剂中的离子和溶液中的离子进行等当

量的交换来除去溶液中某些离子的操作。

15.膜分别：是以具有选择透过功能的薄膜为分别介质，通过在膜两侧

施加一种或多种推力，是原料中的某组分选择性地优先通过膜，从而

到达混合物分别和产物的提取、浓缩、纯化等目的。

填空题

1、依据污染物的不同，水污染可分为物理性污染、化学性污染和生

物性污染三大类。

物理处理法：沉淀、离心分别、气浮、过滤、反渗透、膜分别、蒸发

浓缩等；化学性污染：中和法、化学沉淀法、氧化法、还原法、电

解法、超临界分别法、汽提法、吹脱发、萃取法、吸附法等生物处

理法：好样处理法、生态技术、厌氧处理法等

2、空气净化与大气污染限制技术可分为分别法和转化法两大类。

3、环境净化与污染限制技术可分为隔离技术、分别技术和转化技术o

隔离：将污染物或污染介质隔离，从而切断污染物向四周环境的扩散

途径，防止污染进一步扩大。

分别：利用污染物与污染介质或其他污染物在物理性质或化学性质上

的差异使其与介质分别，从而达到污染物去除或回收利用的目的。

转化：利用化学反应或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分

别的物质。

4、

质量浓度：单位体积混合物中某组分的A的质量。

物质的量浓度：单位体积混合物中某组分的物质的量。

质量分数：混合物中某组分的质量与混合物总质量之比。

摩尔分数：混合物中某组分的物质的量与混合物总物质的量之比

质量比：混合物中某组分的质量与惰性组分质量之比

摩尔比：混合物中某组分的物质的量与惰性组分物质的量之比

流量：单位时间流过流淌截面的流体体积；

流速：单位时间内流体在流淌方向上流过的距离。

5、沉降分别包括：重力沉降、离心沉降、点沉降、惯性沉降和扩散

沉降o

重力沉降和离心沉降：利用分别颗粒与流体之间存在的密度差，在重

力或离心力的作用下使颗粒和流体之间发生相对运动；

点沉降：将颗粒放在电场中使之带电，在电场力作用下试颗粒与流体

发生相对运动；惯性沉降：指颗粒与流体运动时，流休守到障碍物

作用，产生扰流，而颗粒由于惯性偏离流体；扩散沉降：利用微小

粒子布朗运动过程中碰撞在某种障碍物上，从而与流体分别。

6、

旋风分别器主要用于除去气体中颗粒在5um以上的粉尘。

反映旋风分别器的分别性能的主要指标临界直径和分别效率,其中分

别效率又有两种表示方式为总效率和分效率。

7、离心沉降机分为：⑴常速离心机：KcV3000；⑵超速离心机：50000

VKc>3000；⑶超高速离心机：Kc>50000Kc为分别因数。

8、过滤按过滤机理可分为表血过谑和遂层过速

⑴表面过滤：采纳过滤介质的孔比过滤流体中的固体颗粒的粒径小，

过滤时固体颗粒被过滤介质截留，在表面积累成滤饼；

⑵深层过滤：由固体颗粒积累而成的过滤介质层通常较厚，过滤通道

长而曲折，过滤介质层的空隙大于待过滤流体中的颗粒物的粒径。

9、在深层过滤中，流体中的悬浮颗粒随流体进入滤料层进而被滤料

层捕获，该过程主要包括以下三个行为：迁移行为、附着行为、脱落

5o

10、汲取过程类型：

⑴按溶质和汲取剂之间发生的作用，可分为物理汲取和化学汲取;

物理汲取：在汲取剂中的溶解度大而被汲取；

化学汲取：溶质与汲取剂发生化学反应而被汲取。

⑵按混合气体中被汲取组分的数目：可分为单组分汲取和多组分汲

取；

⑶按汲取过程中温度是否变更：可分为等温汲取和非等温汲取o

11、物理汲取热力学探讨的主要问题是过程发生的左向、极限与推动

力。

12、相际传质的助力全部集中在两层停滞膜中，即双助力模型。（选

择）

13、传质总阻力包括气模阻力和液膜阻力两部分。

14、吸附平衡三理论：Freundlich方程、Langmuir方程、BET方程。

在肯定的平衡压力下，随着温度上升,吸附量削减。

15、萃取剂的选择原则应考虑一下几方面：选择性、物理性质、化学

性质、回收的难易、其他指标。

16、反应器一般有三种操作方式：间歇操作、连续操作和半间歇操作。

⑴间歇操作：没有物料的输入，也没有物料的输出，不存在物料的进

与出；

⑵连续操作：物料连续输入，连续输出，时刻伴随着物料的流淌；

⑶半间歇操作：具有间歇操作和连续操作的某些特点。

简答题

1、说明化学反应过程中，转化率、收率、选择性的概念，并用数学

表达式说明三者之间的关系。

答：

转化率.：化学反应中某反应物的转化浓度与其其实浓度的比值的百分

比；

收（产）率：按反应物进行量的计算，生成目的产物的百分比；

选择性：在指定的测量精确度下，共存组分的允许量与待测组分含量

的比值。

2、简述恒温恒容平推流反应器的空时、反应时间、停留时间三者之

间的关系。

答：空时：是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比；反应时

间：是反应物料进入反应器后从实际反应的时刻起到反应达某一程度

所须要的时间；停留时间：指进入反应器的时刻到离开反应器内共停

留的时间。由于平推流反应器内物料不发生返混，具有相同的停留时

间且等于反应时间，恒容时的空时等于体积流速之比，故三者相等。

3、简述影响均相连续反应器内反应物的转化率的主要因素。

答：物料浓度和反应温度。

4、希勒模数的物理意义？详细说明希勒莫属的大小如何影响催化剂

的有效系数。

答：物理意义：以催化剂颗粒体积为基准的最大反映速率与最大内扩

散速率的比值，反映了反应过程受本征反应与内扩散的影响程度。希

勒模数的值越小，说明扩散速率越大，反应速率受扩散速率的影响越

小。希勒模数的值时，N1,此时可忽视扩散的影响。希勒模数的值

越大，扩散速率越小，反应速率受扩散速率的影响较大。希勒模

数》5—9时，N<0.1,扩散速率是主要影响。

5、转子流量计在安装运用中留意事项。

答：须垂直安装，倾斜1度将造成0.8%的误差，且流体流淌的方向

须自下而上，故必需安装在垂直管路上。

6、土壤污染的主要危害体现在那几个方面。

答：（1）通过雨水淋溶作用可能导致地下水和四周地表水体污染;

（2）通过土壤颗粒物等形成能干脆或间接的为人或动物所汲取；（3）

通过植物汲取而进入食物链，对生物产生毒害作用等。

7、水中主要污染物按化学成分主要有哪几种危害。

答：无机污染物和芍机污染物（可生物降解、难生物降解），主要危

害：水体富养分化；对人体和水生生物有毒害作用；引起水体缺氧和

水生动物死亡，破坏水体功能；在厌氧时产生有害或恶臭物质；通过

生物体内富集和食物链对人体健康造成危害。

8、空气中主要污染物与其危害。

答：颗粒、气溶胶状态污染物和气态污染物。危害：引起各种疾病，

危害人体健康：引起大气组分变更，导致气候变更，影响动植物牛长。

9、质量恒算的基本关系是什么。

答：输入量一输出量+转化量二积累量

10、能量热恒算的方程的含义。

答：输出系统物料总能量一输入系统物料总能量+系统内物料能量的

积累二系统从外界汲取的热量一系统对外界做的功

11、流体边界层理论要点。

答：在流体表面有一个薄层，在此薄层中须考虑粘性力的作用，此薄

层称为边界层。要点：（1）当实际流体沿固体壁面流淌时，Re较大

时，即使对于黏度很小的流体，其黏性力仍可以达到很大的数值，边

界层内不能全部忽视黏性力；（2）在外部流淌区域，在Re很大的情

况下，可将黏性力全部忽视，将流体的流淌近似看成是志向流体的流

淌。

12、简述温度、压力对液体和气体黏度的影响。

答：温度上升，气体黏度上升，液体黏度下降；压力上升，气体黏度

上升；低密度气体和液体的黏度随压力变更小，一般可忽视。

13、什么是对流传热，列举强制对流和自然对流的实例各一。

答：对流传热：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程，通

常也指流体与固体壁面间的热传递过程。实例：强制对流一一由水泵、

风机或其他外力引起流体流淌而产生的传热过程。自然对流一一由于

流体内部温度的不匀称分布形密度差，在浮力作用下流体发生对流而

产生传热的过程。

14、菲克定律的物理意义和好用条件。

答：菲克定律的物理意义：Naz二一Dab（dCa/dz）由浓度梯度引起的组

分A在Z方向上的质量通量二一（分子扩散的系数）X（Z方向上组

分A的质量浓度梯度）适用条件：混合物无总体流淌或处于静止

状态，发生由高浓度区域向低浓度区域的分子扩散。15、简述温度、

压力对气体和液体分子扩散系数的影响。

答：低密度气体、液体和固体的扩散系数随温度上升而增大，随压力

增加而减小。

16、沉降分别的原理、类型和各类型的基本特征。

答：原理：将含有颗粒物的流体置于某种力场中，使颗粒物与连续相

的流体之间发生相对运动，沉降至器壁、器底等表面而实现颗粒物与

流体的分别。类型：重力、离心、电、惯性、扩散。重

力沉降和离心沉降是利用待分别的颗粒与流体间的密度差，在重力或

离心力作用下使颗粒和流体间发生相对运动；电沉降是将颗粒置于电

场中使之带电，并在电场力作用下使带电颗粒在流体中产生相对运

动；惯性沉降是指颗粒物与流体一起运动时，由于流体中存在某种障

碍物的作用，流体产生绕流，而颗粒物由于惯性偏离流体；扩散沉降

是利用微小粒子布朗运动过程中碰撞在某种障碍物上，从而与流体分

别。

17、表面过滤和深厚过滤的主要区分。

答：表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高，或过滤速度较

慢，滤饼层简洁形成的状况下，采纳过滤介质的孔一般比待滤流体中

固体颗粒的粒级小；而深层过滤一般发生在以固体颗粒为过滤介质的

操作中。由固体颗粒物积累而成的过滤介质层通常较厚，过滤介质层

的空隙大于待过滤流体中的颗粒物的粒径。

18、亨利定律有那些表达形式、意义、常数间如何换算

答：亨利定律：在稀溶液时，温度肯定，总压不大，气体溶质的平衡

分压和溶解度成正比，Pa=EXa；溶质的溶解度用物质的量表示,

Pa=Ca/H；溶质在气液两相中的组成均以摩尔分数表示，

Ya=mXa

19、Langmuir方程的基本假设、形式，适用范围。

答：基本假设：吸附剂表面性质均一；气体分子在固体表面为单层吸

附；动态吸附；吸附类似气体凝聚，托附类似液体蒸发；凝聚速度正

比于该组分的气相分压；吸附在固体表面的气体分子间无作用力。形

式：P

kpqkm

lllq

范围：适用于描述低、中压力范围的吸附等温线。

20^Freundlich方程的形式适用范围。

答：nkpl

q表明吸附量与吸附质分压的1/n次方成正比，由于吸附等温线

的斜率随吸附分压得增大有较大变更，该方程特殊不能描述低压和高

压区域内。

21、影响离子交换树脂选择性的因素。

答：离子水化半径越小，亲和力越高，交换越简洁：化合价越高，亲

和力越大，交换越简洁。

22、双膜理论。

（1）相互接触的气、液两相流体间存在着稳定的相界面，相界面两

侧分别有一层虚拟的气膜和液膜，溶质分子以稳态的分子扩散连续通

过这两层膜；

(2)在相界面处，气、液两相在瞬间即可达到平衡，界面上没有传

质阻力，溶质在界面上两相的组成存在平衡关系；

(3)在膜层以外，气、液两相流体都充分湍动，不存在浓度梯度，

组成均一，没有传质阻力；溶质在每一相中的传质阻力都集中在虚拟

的膜层内。

因此，相际传质的阻力就全部集中在两层膜中，故该模型又称为双阻

力模型。

23、浓差极化现象指什么？

当含有不同大小分子的混合液流淌通过膜面时，在压力差作用下，

混合液中小于莫孔的组分透过膜，而大于膜孔的组分被截留，这些被

截留的组分在紧邻膜表面形成浓度边界层，使边界层的溶质浓度大大

高于主体溶液中的浓度，形成由膜表面到主体溶液之间的浓度差。浓

度差的存在导致紧靠膜面的溶质方向扩散到主体溶液中，这就是浓差

极化现象。

24、膜分别特点:

(1)膜分别过程不发生相变，与其它相比能耗较低，能量的转化率

较高；

(2)膜分别过程可以在常温下进行，特殊适于对热敏感无知的分别;

(3)不须要加入其他物质，节约化学药剂，有利于不变更分别物质

原有的特性；

（4）在膜分别过程中，分别和浓缩同时进行，有利于回收有价值的

物质；

（5）膜分别装置简洁，可以实现连续分别，适应性强，操作简洁且

易简洁实现自控。

25、离子交换速率的限制步骤：

⑴边界水膜内的迁移；

⑵交联网孔内的扩散；

⑶离子交换；

⑷交联网内的扩散；

⑸边界水膜内的迁移。（342页）

26、离子交换速率的影响因素

⑴离子性质：包括化合价和离子大小；

⑵树脂的交联度：树脂交联度大，树脂难以膨胀，树脂网孔就小，

离子在树脂网孔内的扩散就慢；

⑶树脂的粒径：其对液膜扩散和孔道扩散都有影响；

⑷水中离子浓度：扩散依靠浓度梯度推动，离子浓度大小是影响扩

散速率。

⑸溶液温度：温度上升，溶液黏度降低，离子和水分子热运动加剧,

有利于离子交换速率。⑹流速和搅拌速率：树脂表面旁边的水流

紊动程度主要影响树脂表面边界水膜的厚度，从而影响液膜扩散。

27、萃取分别的特点

⑴在常温下操作，无相变；

⑵萃取剂选择适当可以获得较高分别效率；

⑶对于沸点特别相近的物质可以进行有效分别。

28、离子交换树脂的结构：

⑴固定部分：与骨架坚固结合，不能自由移动；

⑵活动部分：能在肯定空间内自由移动，并与四周溶液中的其他同

性离子进行交换反应。离子交换物理化学性质，选择性，离子交

换树脂对不同离子亲和力强弱反映。

29、常用吸附剂主要特性

⑴吸附容量大：吸附过程发生在吸附剂表面，吸附容量取决于吸附

剂表面积大小：

⑵选择性强；

⑶稳定性好：在较高温度下解吸再生其结构不会发生太大的变更；

⑷适当的物理特性：具有良好的流淌性和适当的积累密度，对流体

的阻力较小。

⑸价廉易得。（可能是填空题）

30、化学汲取特点

加快溶质传质速率，增加汲取剂的汲取容量。溶质的气相分压只与溶

液中物理溶解态的溶质平衡，因此，气相分压肯定时，化学汲取可以

汲取更多的溶质；溶质在液相扩散中途就发生反应而消耗，是扩散有

效膜削减，传质阻力减小，且界面液相浓度降低增加了传质推动力，

使化学传质速率增加。

31、与重力沉降比，离心沉降有什么特点？

⑴沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心；

⑵离心力随颗旋转半径变化而变更，而重力沉降则是不变的；

⑶离心沉降在数值上远大于重力沉