污水处理第四章 物化处理

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1、第四章第四章 工业废水的物理化学处理工业废水的物理化学处理工业废水的物理化学处理工业废水的物理化学处理第一节第一节 混凝混凝第二节第二节 气浮气浮第三节第三节 吸附吸附第四节第四节 离子交换离子交换第一节第一节 混凝混凝工业废水的处理化学处理工业废水的处理化学处理一、混凝原理一、混凝原理二、混凝过程二、混凝过程三、混凝的操作程序三、混凝的操作程序四、混凝的影响因素四、混凝的影响因素五、混凝剂和助凝剂五、混凝剂和助凝剂六、混凝设备六、混凝设备七、工业废水处理中混凝的应用七、工业废水处理中混凝的应用一、混凝原理一、混凝原理混凝处理的对象：混凝处理的对象： 主要是水中的微主要是水中的微小悬浮物和胶体

2、杂质。小悬浮物和胶体杂质。混凝目的：混凝目的： 投加混凝剂使胶投加混凝剂使胶体脱稳，相互凝聚生体脱稳，相互凝聚生长成大矾花。长成大矾花。一、混凝原理一、混凝原理1. 1. 胶胶体的性体的性质质胶体胶体所受所受影响影响 由于上述的胶体带电现象，带相同电荷由于上述的胶体带电现象，带相同电荷的胶粒产生静电斥力，而且的胶粒产生静电斥力，而且电位越高，胶粒电位越高，胶粒间的静电斥力越大间的静电斥力越大 受水分子热运动的撞击，使微粒在水中受水分子热运动的撞击，使微粒在水中作不规则的运动，即作不规则的运动，即“布朗运动布朗运动” 胶粒之间还存在着相互引力胶粒之间还存在着相互引力范徳华范徳华引力引力一、混凝原

3、理一、混凝原理稳定性稳定性 动力学稳定性：布朗运动强，对抗重力影响的能力强 聚集稳定性：胶体带电相斥 其中聚集稳定性对胶体稳定性的影响起到关键的作用。胶体的双电层结构胶体的双电层结构 胶核表面有负电荷，可吸附水中的正离子，与之平衡。在靠近胶核表面的一层内，因吸力较大正电离子紧密地吸附在胶核表面上，故称为吸附层。厚度较薄较固定，不随外界的条件（水温）变化而变化。 在吸附层之外，还有一层正电离子，在此范围内静电吸力因屏蔽作用而减弱，且受水分子热运动的干扰，鼓层内的正电离子与胶核的结合力较为松弛，离子扩散游动在吸附层之外，称为扩散层。一、混凝原理一、混凝原理压缩双电层：压缩双电层： 压缩双电层压缩双

4、电层 电位电位 稳定性稳定性 凝聚凝聚电性中和，又称吸附电性中和电性中和，又称吸附电性中和 这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附这种现象在水处理中出现的较多。指胶核表面直接吸附带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低带异号电荷的聚合离子、高分子物质、胶粒等，来降低 电位。电位。网捕或卷扫网捕或卷扫 金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕金属氢氧化物在形成过程中对胶粒的网捕2. 2. 混凝机理混凝机理一、混凝原理一、混凝原理 根据以上机理，可以解释在不同根据以上机理，可以解释在不同pHpH条件下，铝盐可能产条件下，铝盐可能产生的混凝机理。生的混凝机理。 pH3 pH10,隔油池

5、）；乳化油（10,一般0.1-2气浮） 溶解性 。 造纸厂白水回收纤维； 染色废水等 毛纺工业洗毛废水羊毛脂及洗涤剂 浓缩污泥（效果比沉淀法高）第三节第三节 吸附吸附工业废水的处理化学处理工业废水的处理化学处理一、吸附本质一、吸附本质二、吸附类型二、吸附类型三、吸附剂三、吸附剂四、吸附等温线四、吸附等温线五、吸附速度五、吸附速度六、六、影响吸附的因素影响吸附的因素七、七、吸附的操作方式吸附的操作方式八、吸附剂的再生八、吸附剂的再生九、吸附法的应用九、吸附法的应用一、吸附本质一、吸附本质1、概念 吸附定义： 吸附是一种或几种物质（称为吸附质）在另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓

6、集）的过程。 是一种相界面上的反应。可以发生在气液界面、气固、液固。 在水处理中，主要讨论的是液固界面。 固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质 液相中被吸附物质：吸附质 吸附法定义： 吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除的方法一、吸附本质一、吸附本质1、原理： 吸附剂表面上的分子受力不均衡 - 存在剩余力场（即具有表面能）。 根据热力学第二定律，这种能力有自动变小的趋势。当溶液中的吸附质 达到吸附剂表面时，致使界面上的分子受力变得均衡一些，从而降低了这种表面能。这就是吸附过程自动发生的一种推动力。 因此吸附的本质是物质从液相（或气相）到固相表面的一种传质现象。二、吸附

7、类型二、吸附类型 根据吸附剂表面吸附力的不同，吸附可分为以下三种类型：物理吸附、化学吸附、离子交换吸附：物理吸附： 分子间的作用力所引起的。 吸附热较小，可在低温下进行。 过程是可逆的，易解吸 相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。 可形成单分子吸附层或多分子吸附层二、吸附类型二、吸附类型化学吸附： 由化学键力引起的产生化学反应。 如石灰吸附CO2 CaCO3 吸附热大，一般在较高温下进行。 具有选择性，单分子层吸附 化学键力大时，吸附不可逆。 离子交换吸附： 静电引力 吸附质的离子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。 离子电荷越多，吸附越强。 离子水化半径越小，越易被吸附

8、。实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下：吸附性能物理吸附化学吸附作用力分子引力（范德华力）剩余化学键力选择性没有选择性有选择性吸附层单分子或多分子吸附层只能形成单分子吸附层吸附热较小， 41.9kj/mol较大，相当于化学反应热，83.7-418.7kj/mol吸附速度快，几乎不要活化能较慢，需要活化能温度放热过程，低温有利于吸附温度升高，吸附速度增加可逆性可逆，较易解析化学键大时，吸附不可逆三、吸附剂三、吸附剂 具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂。有活性炭、活化煤、焦炭、煤渣。 活性碳活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂。（1）活性碳的制造 原料：木材、煤，经高温炭化和活化而成。

9、 炭化：温度300-400，将原料热解为碳渣。 活化：把碳渣造成发达的多孔结构 主要有两种活化方法： 气体法：通入水蒸气 药剂法：用氯化锌、硫酸等作为活化剂。三、吸附剂三、吸附剂（2）活性炭的构造 吸附作用主要发生在细孔表面。 比表面积：每克吸附剂具有的总表面积。可达500-1700m2/g 吸附量除与比表面积有关外，还于细孔的形状和分布有关。 细孔的构造有；圆桶形，圆锥形，瓶形，平板形，毛细管形等。直径为1-10000 nm。三、吸附剂三、吸附剂根据杜必宁的分类，细孔分为： A、 小孔（微孔）。半径在2nm以下，其表面积占比表面积的95%以上，对吸附量的影响最大。 B、中孔（过渡孔）。半径为

10、2-100nm ,表面积占比表面积的5%以下。它为吸附质提供扩散通道，影响大分子物质的吸附。 C、大孔。半径为100-10000nm，表面积只有0.5-2m2/g，占比表面积不足1%，主要为吸附质提供扩散通道。 一般来说，吸附量主要受小孔支配，但对于分子量（或分子直径）较大的吸附质，小孔几乎不起作用。 所以，在实际应用中，应根据吸附质的直径大小和活性炭的孔径分布来选择合适的活性炭。三、吸附剂三、吸附剂（3）活性炭的表面化学性质 吸附不仅与构造和细孔分布有关，还与其表面化学性质有关。 活性炭是非极性的，但在制造过程中，易于氢、氧结合而具有微弱的极性。 正因如此，它不仅可以去除水中的非极性物质，还