中国石油大学华东环境工程专业 水处理复习题(5)

118.吸附工艺：间歇、固定床、移动床、流化床

119.离子交换树脂：

组成： 单体（能聚合成高分子化合物的低分子有机物，是离子交换树脂的主要成分，所以也称为母体。）、交联剂（能在线性结构分子缩聚时起架桥作用，而使分子中基团相互键合成不溶的网状体结构的物质。常用的交联剂是二乙烯苯）、交换基团（连接在单体上的具有活性离子（可交换离子）的基团。）

分类：阳离子、阴离子，凝胶型和大孔型 性能：选择性、交换容量 120.离子交换基本原理

离子交换过程（5步）：速度控制步骤 （1）边界水膜内的扩散—溶液中离子 （2）交联网孔内的扩散—溶液中离子 （3）离子交换反应

（4）交联网孔内的扩散---交换下的离子

（5）边界水膜内的扩散---交换下的离子

①和⑤称为液膜扩散步骤；②和④称为树脂颗粒内扩散③交换反应步骤 交换速率比扩散要快得多，因此扩散过程控制交换速度。 影响离子交换速度的因素：

（1）树脂交联度越大，网孔越小，孔隙度越小，则内扩散越慢。

（2）树脂颗粒越小，内扩散距离缩短和液膜扩散的表面积增大，使扩散速度越快。 （3）溶液离子浓度：浓度越大，扩散速度越快。

（4）提高水温，有利扩散

（5）搅拌或流速提高，液膜变薄，速度加快

（6）被交换离子的电荷数或水合离子半径越大，内孔扩散速度越慢。试验证明：阳离子每增加一个电荷，其扩散速度就减慢到约为原来的1/10 121.离子交换工艺

离子交换系统及其应用

1.钠离子交换软化：(1)交换过程；(2)水质变化；（3)再生过程

2.强酸性H离子交换脱碱软化系统；3.强酸性H-Na离子交换脱碱软化系统；

4.水的离子交换除盐5废水处理中应用：含铬废水处理；电镀漂洗水处理 122.离子交换设备：固定床、移动床和流动床 123.膜分离法

概念：利用特殊的薄膜对液体中的某些成分进行选择性透过的方法的统称,溶剂透过膜的过程称为渗透，溶质透过膜的过程称为渗析。

常用膜分离方法：电渗析、反渗透、超滤。

作用机理：膜孔径的大小为模型来解释，实质上，它与膜的传质过程的物理化学条件，以及膜与分离物之间的作用有关。

膜分离的特征：

①膜分离过程不发生相变,因此能量转化高.

②膜分离过程在常温下进行,特别适用于对热敏性物料,如对果汁、酶、药物等的分离、分级和浓缩；

③装置简单，操作容易，以控制、维修，且分离效率高

几种主要膜分离法的特点 方法 推动力 电位差 压力差 2-10Mpa 压力差 0.1-1.0MPa 传递机理 电解质离子选择性透过 溶剂的扩散 透过物及大小 溶解性无机物 0.0004-0.1μm 水、溶剂 0.0004-0.06μm 水、盐低分子有机物 0.0004-10μm 低分子物质、离截留物 非电解质大分子物 膜类型 离子交换膜 电渗 析 反渗 透 超滤 溶质、盐（SS、非对称膜或复大分子、离子） 合膜 胶体大分子不溶解的有机物 筛率及表面作用 非对称膜 渗析 浓度差 溶质扩散 子 0.0004-0.15μm 溶剂，分子量>1000 溶剂（非电解质） 非对称膜，离子交换膜 液膜 化学反应和浓度差 反应促进和扩散 杂质（电解质离子） 液膜

124.电渗析的原理与过程：阴膜只让阴离子穿过；阳膜只让阳离子穿过,电极两侧会发生氧化还原反应

125.离子交换膜

分类:

（1）按膜体结构分类:异相膜、均相膜、半均相膜

（2）按活性基团分类：阳离子交换膜、阴离子交换膜、特种膜 （3）按材料性质分：有机离子交换膜、无机离子交换膜

性能:选择透过性与膜电位 （膜对离子选择透过性的优劣，离子在膜中的迁移数和膜的选择透过度来表示）

离子交换膜的选择性通过机理:双电层理论、 Donnan膜平衡理论 电渗析器的构造:

1主要部件：离子交换膜、隔板、电极、夹紧装置 2电渗析器组装：膜对、膜堆、级、段、台、系列

3附属设备：整流器、水质检测、水量计量、升压升泵、预处理装置、进出水管路、酸洗设施等

操作控制:1电能消耗；2电流密度控制：（1）浓差极化：电流密度过大所致；（2）极限电流密度在临界极化状态下，离子在膜中的迁移量等于离子在溶液中的电迁移量与浓差扩散迁移量之和；3流速与压力确定

浓差极化:离子在膜中的迁移数大于溶液中的迁移数，膜两侧产生浓度梯度，电流强度越大，浓度梯度越大。电流提高到相当程度，c’值趋于零，淡水侧的边界层中就会发生水分子电离，这种情况称为浓差极化，此时的电流密度称为极限电流密度。

126.反渗透 概念：在溶液一侧施加大与渗透压的压力，则溶液中的水就会透过半透膜，流向淡水一侧，使溶液浓度增加，这种作用称为反渗透

必备条件：高选择性和高透水性的半透膜；操作压力必须高于溶液的渗透压

反渗透膜：一些特性：方向性、选择透过性、压密效应、膜的水解作用和生物分解作用

反渗透装置及工艺：1.板框式装置：类似压滤机；2.管式装置；3.螺旋式装置；4.中空纤维

装置。

1作为一种分离、浓缩和提纯方法：常见流程有一级、一级多段、多级、循环 2工艺常数：（1）净化水质与回收率、（2）工作压力、（3）膜的透盐量 浓差极化：水不断透过膜，引起膜表面附近的溶液浓度升高，从而在膜的高压一侧溶液中，从膜表面到主体溶液之间形成一个浓度梯度，引起溶质从浓的部分向淡的部分扩散的现象 膜污染及清洗：污染原因：

①原水中的亲水性悬浮物，在水透过时，被膜吸附；--浮游悬浮质和有机胶体； ②原水中本来处于非饱和状态的溶质，在水透过膜后浓度提高变成过饱和状态，在膜上析出；—碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐、硫酸盐类。 ③浓差极化使溶质在膜上析出 清洗方法：

物理清洗：淡水冲洗膜表面，原水代替淡水，空气淡水混合 化学冲洗：采用化学冲洗剂，出厂说明书中有详细配方。 127.超滤原理：

超滤过程的本质是一种筛滤过程，膜表面的空隙大小是主要的控制因素，溶质能否被膜孔截留取决于溶质粒子的大小、形状、柔韧性以及操作条件等，而与膜的化学性质关系不大。 超滤与反渗透的区别：超滤与反渗透类似，依靠压力和膜进行工作

原理上：反渗透法是一种借助压力促使水分子反向渗透以浓缩溶液或废水的方法。超滤与反渗透相似，但超滤的微孔孔径比反渗透膜大。超滤的过程不是单纯的机械截留、物理筛分，而是存在以下三种作用：①膜表面孔径筛分作用 ②膜孔阻塞阻滞作用 ③膜表面积膜孔对杂质的吸附作用，一般认为是筛分作用。超滤膜的通量高，具有能耗低的特点。 设备运行方面：（1）反渗透膜孔径2-3nm以下，操作压力2-7MPa,主要分离对象1nm以下的无机离子及小分子。（2） 超滤膜5nm-100nm,操作压力0.1-1.0MPa,主要分离对象为分子量300-300000的大分子及细菌、病毒、胶体等微粒。

128.气浮原理及气固比的意义,设计部分加压溶气气浮工艺流程图,台湾某厂及沈阳袜厂废水水质完全相似,能否采用相同参数,为什么？

答：气浮原理：利用高度分散的微小气泡作为载体去黏附废水中的污染物，使其视密度小于水，而上浮到水面实现固液或液液分离的过程。

气固比G/S的意义是空气析出量G与原水中悬浮固体量S的比值，对气浮的影响很大。 台湾某厂及沈阳袜厂废水水质完全相似，也不能采用相同的参数。这是因为气固比的值不仅与废水的水质有关，还与废水的水量、加压溶气的水量、溶气罐的结构、压力等有关。针对不同的废水，气浮特性不同，合适的气固比G/S值应由实验确定。

129. 化学混凝处理的对象主要是水中的什么杂质？城市污水处理是否可用化学混凝法，为什么？

答：化学混凝的处理对象主要是水中的胶体和细小悬浮物。因为混凝就是在废水中加预先投加化学药剂来破坏胶体的稳定性，使废水中的胶体和细小悬浮物聚集成可分离的絮凝体，再分离去除。

城市污水处理过程可采用化学混凝法。因为只要是粒度在1nm-100um之间的悬浮液和胶体溶液就可以采用混凝处理。粒度在0.1-1nm之间的真溶液不能采用化学混凝处理。城市污水中含有胶体物质和细小悬浮物，因此可以用化学混凝。 130.平流式沉淀池（推流式）、水质调节池（完全混合式）、水质水量调节池（完全混合式）、混凝反应池（完全混合式）、普通快滤池（完全混合式）、固定床吸附柱（推流式）

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