第十章幾種特殊處理方法

第一節(jié)化學(xué)沉淀第二節(jié)中和第三節(jié)吹托第四節(jié)電解第五節(jié)膜法第六節(jié)氣浮

第十章幾種特殊處理方法二.原理:根據(jù)化學(xué)沉淀的必要條件，一定溫度下，難溶鹽MmNn在飽和溶液下，沉淀和溶解反應(yīng)如下一.化學(xué)沉淀是向水中投加某種化學(xué)劑，使它與水中的溶解物質(zhì)發(fā)生互換反應(yīng)，生成難溶于水的沉淀物，降低污水中溶解物質(zhì)的濃度。第一節(jié)化學(xué)沉淀法第十章幾種特殊處理方法三.根據(jù)質(zhì)量作用原理，溶度積常數(shù)可表示為LMmNn

其中：m、n－分別表示離子Mn+、Nm-的系數(shù)。

如果污水中含有大量的Mn+離子，要降低濃度，可向污水中投入化學(xué)物質(zhì)，提高污水中Nm-濃度，使離子積大于溶度積L，結(jié)果Mm、Nn從污水中沉淀折出，降低Mm+濃度。四.沉淀效應(yīng)1、同名離子效應(yīng)－當(dāng)沉淀溶解平衡后，如果向溶液中加入含有某一離子的試劑，則沉淀溶解度減少向沉淀方向移動(dòng)第十章幾種特殊處理方法2、鹽效應(yīng)－在有強(qiáng)電解質(zhì)存在狀況下，溶解度隨強(qiáng)電解質(zhì)濃度的增大而增加，反應(yīng)向溶解方向轉(zhuǎn)移。

3、酸效應(yīng)－溶液的PH值可影響沉淀物的溶解度，稱為酸效應(yīng)。

4、絡(luò)合效應(yīng)－若溶液中存在可能與離子生成可溶性絡(luò)合物的絡(luò)合劑，則反應(yīng)向相方向進(jìn)行，沉淀溶解，甚至不發(fā)生沉淀。1．沉淀和溶解是暫時(shí)的，有條件的。2．只要條件改變，沉淀和溶解就能相互轉(zhuǎn)移。3．如果離子積大于溶度積就會(huì)發(fā)生沉淀。4．反之離子積小于溶度積就會(huì)溶解。

五.沉淀分析第十章幾種特殊處理方法六.三種沉淀法1.硫化物沉淀法：電離常數(shù)

金屬的硫化物溶解度一般比氫氧化物的溶解度小得多，可以采用硫化物沉淀法。電離方程式：采用硫化物沉淀法常用的藥劑為硫化氫，硫化鈉，硫化鉀等。硫化氫在水中分兩步電離第十章幾種特殊處理方法由上式可知，金屬離子在水中溶解度與LMS和PH值有關(guān)由上二式可得總電離常數(shù)代入得

在1大氣壓，25℃條件下，硫化氫在水中的飽和濃度為0.1M，則第十章幾種特殊處理方法2.氫氧化物沉淀法：（1）金屬氫氧化物的溶解與污水的PH值關(guān)系很大。M(OH)n表示金屬的氫氧化物，Mm+表示金屬離子。則電離方程式其溶度積為同時(shí)水發(fā)生電離水的離子積為

（2）則將上面四個(gè)式子進(jìn)行處理得到第十章幾種特殊處理方法（3）將重金屬離子的溶解度與PH值關(guān)系繪成曲線，從曲線中可以得到，重金屬離子的濃度值。應(yīng)用－采用氫氧化法處理污水，PH值是一個(gè)重要因素，處理污水中的Fe2+離子時(shí)，PH值大于9則可完全沉淀，而處理污水中AL3＋離子時(shí)，PH值嚴(yán)格為5.5，否則AL(OH)沉淀物又會(huì)溶解。（4）如用氫氧化物沉淀法處理含鎘廢水，一般pH值應(yīng)為9.5～12.5。當(dāng)pH＝8時(shí)，殘留濃度為1mg／L；當(dāng)pH值升至10或11時(shí)，殘留濃度分別降至0.1和0.00075mg／L；第十章幾種特殊處理方法3.鋇鹽沉淀法：在處理含鉻污水時(shí)，可用鋇鹽為沉淀劑，以碳酸鋇為例，它與污水中鉻酸進(jìn)行反應(yīng)，生成難溶的鉻酸鋇。

碳酸鋇是難溶的物質(zhì)，但鉻酸鋇的溶度積更小一些，更難溶于水，象這樣一種沉淀轉(zhuǎn)化為另一種沉淀的過程為沉淀的轉(zhuǎn)移。第十章幾種特殊處理方法1.酸和堿反應(yīng)生成鹽和水稱為中和反應(yīng)

2.酸堿廢水的產(chǎn)生酸性污水－化工廠、化纖廠、電鍍廠，金屬加工廠等酸性污水PH＝1－4，腐蝕性強(qiáng)，改變水體的PH值，影響水生植物。堿性污水－印染廠、造紙廠、煉油廠的堿性污水PH＝10－14，腐蝕危害小于酸性水，影響水生植物。

3.酸堿污水在濃度高時(shí)3%－5％以上，應(yīng)考慮回收和綜合利用，制造硫酸亞鐵、硫酸鐵、在濃度不高時(shí)方可采用處理的方法。

第二節(jié)中和法第十章幾種特殊處理方法4.中和劑：酸性污水的中和劑：蘇打NaCO3和苛性鈉NaOH具有組成均勻，易于貯存，反應(yīng)迅速，易溶于水，但價(jià)格較高。石灰Ca(OH)2

來源廣泛，價(jià)格便宜。石灰石CaCO3，白云石CaCO3＋MgCO3是開發(fā)的石料，在產(chǎn)地價(jià)格便宜，可以作為一種中和材料，主要用于濾床使用。堿性污水的中和劑－硫酸、鹽酸、煙道氣。5.中和方法分類堿性污水中和處理常用于酸性污水中和，或者采用投酸中和和煙道氣中和堿性污水，堿性污水中和處理需具備采用方法的條件，投加酸中和方法簡單，但費(fèi)用過高，煙道氣體中和方便實(shí)用。第十章幾種特殊處理方法煙道氣中含有高達(dá)24％的CO2，有時(shí)還合有少量SO2及H2S，故可用來中和堿性廢水，其中和產(chǎn)物Na2CO3、Na2SO4、Na2S均為弱酸強(qiáng)堿鹽，具有一定的堿性，因此酸性物質(zhì)必須超量供應(yīng)。用煙道氣中和堿性廢水時(shí)，廢水由接觸筒頂淋下，或沿筒內(nèi)壁流下，煙道氣則由筒底朗上逆流通過，在逆流接觸過程中，廢水與煙道氣都得到了凈化。接觸筒中可以裝填料，辦可不裝填料。用煙道氣中和堿性廢水的優(yōu)點(diǎn)是可以把廢水處理與煙道氣除塵結(jié)合起來，缺點(diǎn)是處理后的廢水中，硫化物、色度和耗氧量均有顯著增加。污泥消化時(shí)獲得的沼氣中含有25～35%的CO2氣體，如經(jīng)水洗，可部分溶入水中，再用以中和堿性廢水，也能獲得一定效果。第十章幾種特殊處理方法藥劑中和法用堿性、酸性物質(zhì)為中和劑處理，常采用石灰處理酸性污水，石灰還是混凝劑，可凝聚水中的雜質(zhì)，對(duì)于含雜質(zhì)多的酸性污水有利。

當(dāng)污水中含有重金屬離子時(shí)，加入石灰，堿性增大使水中重金屬離子積大于溶度積產(chǎn)生沉淀。

第十章幾種特殊處理方法藥劑中和在混合池中進(jìn)行，其后需設(shè)沉淀池和污泥干化，污水在混合反應(yīng)池停留時(shí)間5分鐘，在沉淀池停留時(shí)間1－2小時(shí)，污泥是污水的體積2%－5％，污泥需脫水干化。干投法－用機(jī)械將藥劑粉碎，直徑＜0.5mm，然后直接投入水中。濕投法－將藥劑溶解成液體，用計(jì)量設(shè)備控制投加量，可節(jié)省藥劑。過濾中和法使污水流經(jīng)具有中和能力的濾池，例如石灰石、白云石、大理石等，產(chǎn)生中和作用。第十章幾種特殊處理方法

CaSO4酸堿污水相互中和法電鍍廠的酸性污水和印染廠的堿性污水相互混合，達(dá)到中和目的。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)等當(dāng)量原理，Q1C1=Q2C2

計(jì)算污水中酸堿的含量及污水量，使酸堿污水等當(dāng)量混合，達(dá)到等當(dāng)量中和并略偏于堿性。白云石中含有，可生成溶解度較大的不會(huì)造成反應(yīng)中濾池的堵塞，產(chǎn)生的是石灰石中和產(chǎn)生的50％，影響小一些，可以適當(dāng)提高進(jìn)水硫酸濃度。石灰石與硫酸反應(yīng)白云石與硫酸反應(yīng)第十章幾種特殊處理方法

吹脫法是將空氣通入廢水中，改變有毒有害氣體溶解于水中所建立的氣液平衡關(guān)系，使這些揮發(fā)物質(zhì)由液相轉(zhuǎn)為氣相，然后予以收集或者擴(kuò)散到大氣中去。吹脫過程屬于傳質(zhì)過程；其推動(dòng)力為廢水中揮發(fā)物質(zhì)的濃度與大氣中該物質(zhì)的濃度差。

吹脫法用于去除廢水中的CO2、H2S、HCN、CS2等溶解性有毒有害氣體。吹脫曝氣既可以脫除原來存于廢水中的溶解氣體，也可以脫除化學(xué)轉(zhuǎn)化而形成的溶解氣體。例如，廢水中的硫化鈉和氰化鈉是固態(tài)鹽在水中的溶解物，在酸性條件下，由于它們離解生成的S2-和CN-離子能和H+離子反應(yīng)生成H2S和HCN，經(jīng)過曝氣吹脫，就可以將它們以氣體形式脫除。這種吹脫曝氣稱為轉(zhuǎn)化吹脫法。脫設(shè)備類型很多，經(jīng)常使用的為強(qiáng)化式吹脫池(鼓泡池)和塔式吹脫裝置(吹脫塔)。第三節(jié)吹脫第十章幾種特殊處理方法

在直流電流作用下，電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。直接或間接地利用電解槽中的電化學(xué)反應(yīng)，可對(duì)廢水進(jìn)行氧化處理、還原處理、凝聚處理及浮上處理。利用插入溶液中的電極表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)來處理污水，在電極表面產(chǎn)生電氧化還原反應(yīng)，電氣浮反應(yīng)，電絮凝反應(yīng)。電化學(xué)反應(yīng)所用"藥劑"就是電子，其氧化能力和還原能力隨電極電位而變化，因此是一種適用范圍很寬的氧化劑或還原劑。電解氧化法處理含酚廢水常投加食鹽，以強(qiáng)化氧化過程，并降低電耗。電化學(xué)氧化法還可用以去除廢水中的COD、含硫化合物S2－、有機(jī)硫化合物、有機(jī)磷化合物等污染物。電解凝聚(亦稱電混凝)是以鋁、鐵等金屬為陽極，在直流電的作用下，陽極被溶蝕，產(chǎn)生A13+、Fe2+等離于，再經(jīng)一系列水解、聚合及亞鐵的氧化過程，發(fā)展成為各種絡(luò)合物以至氫氧化物，使廢水中的膠態(tài)雜質(zhì)、懸浮雜質(zhì)凝聚沉淀而分離。第四節(jié)電解第十章幾種特殊處理方法

膜分離法是利用特殊的薄膜對(duì)液體中的成分進(jìn)行選擇性分離的技術(shù)。膜分離法包括擴(kuò)散滲析、電滲析、反滲透、超濾、液體膜滲析、隔膜電解等分離技術(shù)。表

幾種膜分離方法的特征及其區(qū)別分離過程膜名稱膜功能推動(dòng)力適

用

范

圍擴(kuò)散滲析滲析膜離子選擇透過濃度梯度分離離子態(tài)的溶質(zhì)電滲析離子交換膜離子選擇透過電位梯度分離濃度1000~5000mg/L離子態(tài)溶質(zhì)反滲析反滲透膜分子選擇透過壓力梯度分離濃度1000~10000mg/L小分子態(tài)溶質(zhì)超

濾超濾膜分子選擇透過壓力梯度分離分子量大于500的大分子溶質(zhì)液膜滲析液

膜促進(jìn)遷移濃度梯度分離離子和分子態(tài)溶質(zhì)隔膜電解離子交換膜離子選擇透過電

能分離離子態(tài)溶質(zhì)第五節(jié)膜法第十章幾種特殊處理方法一、擴(kuò)散滲析

擴(kuò)散滲析是使高濃度溶液中的溶質(zhì)透過薄膜向低濃度溶液中遷移的過程。擴(kuò)散滲析的推動(dòng)力是薄膜兩側(cè)的濃度差。最初擴(kuò)散滲析使用的薄膜是惰性膜，大多用于高分子物質(zhì)的提純。使用離子交換膜的擴(kuò)散滲析，利用膜的選擇透過性，可以分離電解質(zhì)。擴(kuò)散滲析的滲析速度與膜兩側(cè)溶液的濃度差成正比。只有當(dāng)原液的濃度大于10%時(shí)，擴(kuò)散滲折的回收效果才顯著，才有實(shí)用價(jià)值。二、電滲析

電滲析脫鹽原理是交替排列著許多陽膜和陰膜，分隔成小水室。當(dāng)原水進(jìn)入這些小室時(shí)，在直流電場的作用下，溶液中的離子就作定向遷移。陽膜只允許陽離子通過而把陰離子截留下來；陰膜只允許陰離子第十章幾種特殊處理方法通過而把陽離子截留下來。結(jié)果這些小室的一部分變成含離子很少的淡水室，出水稱為淡水。而與淡水室相鄰的小室則變成聚集大量離子的濃水室，出水稱為濃水。從而使離子得到了分離和濃縮，水便得到了凈化。三.電滲析法的應(yīng)用電滲析法在廢水處理中的應(yīng)用電滲析法最先用于海水淡化制取飲用水和工業(yè)用水，海水濃縮制取食鹽，以及與其它單元技術(shù)組合制取高純水，后來在廢水處理方面也得到較廣泛應(yīng)用。第十章幾種特殊處理方法

目前，電滲析法在廢水處理實(shí)踐中應(yīng)用最普遍的有：

(1)處理堿法造紙廢液，從濃液中回收堿，從淡液中回收木質(zhì)索；

(2)從含金屬離子的廢水中分離和濃縮金屬離子，然后對(duì)濃縮液進(jìn)一步處理或回收利用

(3)從放射性廢水中分離放射性元素；

(4)從芒硝廢液中制取硫酸和氫氧化鈉；

(5)從酸洗廢液中制取硫酸及沉積重金屬離子；

(6)處理電鍍廢水和廢液等，含Cu2+、Zn2+、Cr(Ⅳ)、Ni2+等金屬離子的廢水都適宜用電滲析法處理，共中應(yīng)用較廣泛的是從鍍鎳廢液中回收鎳，許多工廠實(shí)踐表明，用這種方法可以實(shí)現(xiàn)閉路循環(huán)。第十章幾種特殊處理方法四、滲透

如果將純水和某種溶液用半透膜隔開，水分子就會(huì)自動(dòng)地透過半透膜進(jìn)到溶液一側(cè)去，這種現(xiàn)象叫做滲透。在滲透進(jìn)行過程中，純水一側(cè)的液面不斷下降，溶液一側(cè)的液面則不斷上升。當(dāng)液面不再變化時(shí)，滲透便達(dá)到了平衡狀態(tài)。此時(shí)，兩側(cè)液面差稱為該種溶液的滲透壓。任何溶液都具有相應(yīng)的滲透壓，其值依一定溶液中溶質(zhì)的分子數(shù)目而定，與溶質(zhì)的本性無關(guān)，溶液的滲透壓與溶質(zhì)的濃度及溶液的絕對(duì)溫度成正比，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

式中：π──滲透壓力,Pa;

R──理想氣體常數(shù)，Pa.L/mol·K

C──溶質(zhì)的濃度，mol/L；

T──絕對(duì)溫度，K；

i──范特霍夫系數(shù)，表示溶質(zhì)的離解狀態(tài)，其值大于等于1，當(dāng)完全離解時(shí)，等于陰、陽離子的總數(shù)，對(duì)非電解質(zhì)則為1π

＝iRTC

第十章幾種特殊處理方法五、反滲透

在滲透的基礎(chǔ)上進(jìn)行逆向處理。如果在溶液一例施加大于滲透壓的壓力，則溶液中的水就會(huì)透過半透膜，流向純水一側(cè)，溶質(zhì)則被截留在溶液一側(cè)，這種作用稱為反滲透。反滲透裝置主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式四種。反滲透法在廢水處理中的應(yīng)用實(shí)例

1、反滲透法處理酸性尾礦水廢水

2、反滲透法紙漿及造紙廠廢水處理

3、反滲透法絲綢染整廠廢水處理第十章幾種特殊處理方法

超濾是一種篩孔分離過程，主要用來截留分子量高于500的物質(zhì)。在靜壓差的作用下，原料液中溶劑和小分子的溶質(zhì)粒子從高壓的料液側(cè)透過膜到低壓側(cè)，通常稱為濾出液或透過液；而大分子的溶質(zhì)粒子組分被膜所阻截，使它們在濾剩液(或稱濃縮液)中濃度增大。按照這種分離機(jī)理，超濾膜具有選擇性的主要原因是形成了具有一定大小和形狀的孔，而聚合物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)對(duì)膜的分離特性影響不大。因此，可以用細(xì)孔模型表示超濾的傳遞過程。但也有人認(rèn)為，除了膜孔結(jié)構(gòu)外，膜表面的化學(xué)性質(zhì)也是影響超濾分離的重要因素，并認(rèn)為反滲透理論可以作為研究超濾的基礎(chǔ)。

六、超濾第十章幾種特殊處理方法在廢水處理中，超濾技術(shù)可以用來去除廢水中的淀粉、蛋白質(zhì)、樹膠、油漆等有機(jī)物，以及粘土、微生物等物質(zhì)。超濾技術(shù)還可用于紙漿和造紙廢水、洗毛廢水、還原染料廢水、聚乙烯退漿廢水、食品工業(yè)廢水以及高層建筑物的生活污水處理，既可回收各種有用物質(zhì)，也可以使處理后的水回用于生產(chǎn)或生活。大多數(shù)超濾膜都是聚合物或共聚物的合成膜，主要有醋酸纖維超濾膜、聚諷類超濾膜和聚硯酰胺超濾膜。此外，聚丙烯脂也是一種很好的超濾膜材料。第十章幾種特殊處理方法一、氣浮處理的理論基礎(chǔ)：將空氣通入水中，并以微小氣泡折出，使水中固體雜質(zhì)粘附氣泡一同上浮至水面分離。

1．氣浮流程：氣＋污水→氣粒吸附→泡沫→分解

2、氣浮條件：去除此重近于1，直徑≤60μ懸浮物①氣粒吸附：屬物物理吸附。吸附放熱，低溫吸附效果較好；極性相同，吸附效果較好；物理性質(zhì)相同，吸附效果較好。②吸附對(duì)象：吸附疏水性物質(zhì)疏水性物質(zhì)－難為水潤濕的物質(zhì)，可以直接吸附。親水性物質(zhì)－容易被水潤濕的物質(zhì)，需要轉(zhuǎn)為疏水性物質(zhì)。

第六節(jié)氣浮第十章幾種特殊處理方法③表面活性劑：可以使疏水、親水相互轉(zhuǎn)移，表面活性劑由極性和非極性分子組成，分子一端呈親水性，另一端呈疏水性，也叫二親分子。

a.表面活性劑對(duì)于親水性物質(zhì)有利，親水性物質(zhì)轉(zhuǎn)為疏水性。

b.表面活性劑對(duì)于疏水性物質(zhì)不利，疏水性物質(zhì)轉(zhuǎn)為親水性。二、水中氣、粒的粘附著力計(jì)算在液、氣、粒三相表面上，產(chǎn)生的表面力不同，其粘附著力也不同。

1．表面能液體表面分子與內(nèi)部分子受到的分子引力不同，表面分子所受到的力不平衡，該力把表面分子拉向液體內(nèi)部，力圖縮小表面積，減少表面能。第十章幾種特殊處理方法2．表面能的物理現(xiàn)象表面能力圖使自由表面積最小，從而表面能最小。液體內(nèi)部分子引力使液體呈球狀，減少表面積，避免展開。

3．氣泡的穩(wěn)定性（1）加入表面活性劑使氣泡壁變厚，防止破碎。（2）加入表面活性劑使液體表面蒸發(fā)量減少，浮渣穩(wěn)定。（3）當(dāng)氣泡內(nèi)壓一定時(shí)，水的表面張力越大，氣泡直徑越大；當(dāng)氣量一定時(shí)，氣泡直徑↑，表面積↓，不易吸附。氣泡大小應(yīng)一致，否則小氣泡內(nèi)壓大，大氣泡內(nèi)壓小，小氣泡易進(jìn)入大氣泡合并。（4）氣泡越小越密集，效果越好。第十章幾種特殊處理方法

設(shè)液、氣、固三相分別為1、2、3，σ表示表面能；則“液－固，液－氣，氣－固”分別用σ13

、σ12

、σ23

表示根據(jù)熱力學(xué)已知：界面能＝表面能×界面面積3．表面能大小計(jì)算吸附前后界面能減少值為其中：s－界面面積（cm2），取單位面積為1進(jìn)行計(jì)算顆粒和氣泡粘附前其表面能之和顆粒和氣泡粘附后其表面能最后總結(jié)得：第十章幾種特殊處理方法4.表面能分析：（1）△W越大，吸附越容易進(jìn)行。（2）當(dāng)接觸角θ→0°，cos

θ→1，1－cos

θ→0，氣固不易吸附。（3）當(dāng)接觸角θ→180°，cos

θ→－1，1－cos

θ→2，氣固易吸附。（4）接觸角可判斷物質(zhì)被水潤濕的性質(zhì)，＜90°為親水性物質(zhì)，不容易吸附，＞90°為疏水性物質(zhì)，容易吸附。

5.混凝劑與表面活性劑的影響（1）混凝劑－AL2(SO4)3，F(xiàn)eCl3，F(xiàn)eSO4，可吸