【正文】 l 活動(dòng)離子遇水離解并能在一定范圍內(nèi)自由移動(dòng)，可與其周圍水中的其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng)，又稱為 可交換離子 。 l 活性基團(tuán)由固定離子和活動(dòng)離子組成。 l 骨架又稱為母體， 是形成離子交換樹脂的結(jié)構(gòu)主體。l 目前水處理中廣泛采用離子交換樹脂 ， 它具有交換容量高 、化學(xué)穩(wěn)定性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。 l 離子交換過程的主要特點(diǎn)在于： 它主要吸附水中的離子，并與水中的離子進(jìn)行等量交換。l 所以吸附法在污水的深度處理中得到了廣泛應(yīng)用。這些難分解的有機(jī)物包括木質(zhì)素、氯或硝基取代的芳烴化合物、雜環(huán)化合物、洗滌劑、合成染料、殺蟲劑、 DDT等。流化床是一種較為先進(jìn)的床型。再生后的吸附劑從l 塔頂加入，接近吸附飽和的吸附l 劑從塔底間歇地排出。l （ 2）移動(dòng)床l 移動(dòng)床的運(yùn)行操作方式如圖l 47所示。吸附和再生可在同一設(shè)備內(nèi)交替進(jìn)行 ,也可將失效的吸附劑排出，送到再生設(shè)備進(jìn)行再生。若吸附劑數(shù)量足夠，從吸附設(shè)備流出的污水中吸附質(zhì)的濃度可以降低到零。 l l （ 1）固定床l 固定床是污水處理中常用的吸附裝置，如圖 45所示。當(dāng)污水流速很低時(shí)，即與吸附劑的接觸時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，吸附帶長(zhǎng)度就短，反之就長(zhǎng)。l 　圖 44中對(duì)應(yīng)的 C點(diǎn)為穿透點(diǎn)，當(dāng)出水污染物濃度達(dá)到進(jìn)水濃度的 90%～ 95％，即可認(rèn)為吸附柱的吸附能力已經(jīng)耗盡，該點(diǎn)即為吸附終點(diǎn) D。l 吸附帶與吸附劑的性質(zhì)、被吸附物質(zhì)的成分、生產(chǎn)運(yùn)行條件等因素均有密切關(guān)系。一般在達(dá)到有效工作時(shí)間之前就應(yīng)對(duì)吸附劑進(jìn)行再生或更新。 l （ 2）動(dòng)態(tài)吸附l 動(dòng)態(tài)吸附就是污水在流動(dòng)條件下進(jìn)行的吸附，它是把欲處理的污水連續(xù)地通過吸附劑填料層，使污水中的雜質(zhì)得到吸附 . 吸附劑經(jīng)過一定時(shí)間的吸附后，吸附能力逐漸降低，吸附后出水中未被吸附的污染物逐漸增多，當(dāng)超過規(guī)定的濃度后，再流出水的水質(zhì)就不符合要求，這種現(xiàn)象稱為穿透。 l （ 3）酸堿洗滌法l 用酸或堿進(jìn)行洗滌，使被吸附的物質(zhì)變成很難吸附的鹽類，從而從吸附劑上脫附下來。 l 活性炭的再生方法主要有以下幾種 : ?l （ 1）加熱再生法l 加熱再生分低溫加熱再生和高溫加熱再生兩種方法。l 吸附劑及再生l l （ 1）常用吸附劑及特征l 在水處理中用到的吸附劑種類很多，l 工業(yè)應(yīng)用的吸附劑必須滿足下列要求： 吸附能力強(qiáng)，吸附選擇性好，吸附平衡濃度低，容易再生與再利用，化學(xué)穩(wěn)定性好，機(jī)械強(qiáng)度高，來源廣及價(jià)格低廉等。l ③ 接觸時(shí)間的影響 　吸附平衡所需的時(shí)間取決于吸附速度 .l ④ 流通截面的影響 　有條件時(shí)宜通過實(shí)驗(yàn)確定最佳接觸時(shí)間，一般不超過１ h。 l ② 溫度的影響 　升溫利于脫附，降溫利于吸附。l （ 3）吸附過程的操作條件l ① pH的影響　 溶液的 pH影響到溶質(zhì)處于分子或離子或絡(luò)合狀態(tài)的程度，也影響到活性炭表面電荷特性（電荷正、負(fù)性及電荷密度等）。 能使液體表面張力降低越多的吸附質(zhì)，越易被吸附。一般認(rèn)為極性分子型吸附劑易吸附極性分子型吸附質(zhì)，非極性分子型吸附劑易吸附非極性分子型吸附質(zhì)；吸附劑顆粒小，吸附速度快。 l 低溫活化 （＜ 500℃ ）的炭可以生成表面酸性氧化物，水解后可以放出 H＋ ，因此能降低蒸餾水的 pH；l 高溫活化 （ 800～ 1000℃ ）的炭可以生成表面堿性氧化物，水解后可放出 OH－ ，因此能提高蒸餾水的 pH。l ② 比表面積 　吸附劑的比表面積越大，吸附能力越強(qiáng)，吸附容量越大。l 　　 l 了解這些因素的目的，是便于選用合適的吸附劑，控制合適的操作條件。（ 4—4 ）l 式（ 44）雖為經(jīng)驗(yàn)式，但與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)吻合，通常將l 該式繪制在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)紙上以便確定 k與 n值，將式（ 44）取l 對(duì)數(shù)，得：l lgq = lgk + lgc l 弗里德里希吸附等溫式在一般濃度范圍內(nèi)與朗格繆爾吸附等溫式比較接近，但在高濃度時(shí)不像朗格繆爾吸附等溫式那樣趨向于一個(gè)定值；在低溫時(shí)也不會(huì)還原成一條直線。l 為計(jì)算方便起見，l ② 弗里德里希吸附等溫式l 弗里德里希吸附等溫式經(jīng)驗(yàn)公式：l q= kc 1/n l 式中， K為弗里德里希吸附系數(shù)； n為常數(shù)，通常大于 1。 l 式中 — 吸附容量 , g/g；l V— 污水體積 , L；l — 原水中吸附質(zhì)濃度， g/L；l — 吸附平衡時(shí)水中剩余的吸附質(zhì)濃度， g/L；l W— 吸附劑投加量， g；l （ 2）吸附等溫式l 描述吸附等溫線的數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為吸附等溫式。 l 吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸收效果，一般用吸附容量和吸附速度來衡量。l ?l （ 1）吸附平衡與吸附容量l 吸附過程為一可逆過程，當(dāng)污水、吸附劑兩相經(jīng)充分接觸后，最終將達(dá)到吸附與脫附的動(dòng)態(tài)平衡。離子所帶電荷越多，吸附能力越強(qiáng)。再生較困難，必須在高溫下才能脫附，脫附下來的物質(zhì)可能是原吸附質(zhì)，也可能是新的物質(zhì)。 l 在低溫時(shí)，吸附速度較慢，通常需要一定的活化能。其特征為吸附時(shí)放熱量大，與化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)熱相近，為 84～ 420kJ/mol。 l 吸附?jīng)]有選擇性，對(duì)于各種物質(zhì)來說，只不過是分子間力的大小有所不同，分子引力隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增加，在同類化合物中，吸附能力隨相對(duì)分子質(zhì)量增大而增大。 l 吸附基本原理l 吸附過程是一種界面現(xiàn)象，其作用過程是發(fā)生在兩個(gè)相的界面上。 第第 4章　水污染控制的物理化學(xué)法章　水污染控制的物理化學(xué)法　吸附法　離子交換法　膜分離法　吹　脫l 吸附是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)表面上的過程，它可以發(fā)生在氣－液、氣－固、液－固兩相之間。l 化學(xué)沉淀法的工藝流程和設(shè)備與混凝法相似，主要步驟： l ① 化學(xué)沉淀劑的配制與投加； ② 沉淀劑與原水混合、反應(yīng)；l ③ 固液分離； ④ 泥渣處理與利用。 l 常用的還原劑有： 硫酸亞鐵、氯化亞鐵、鐵屑、鋅粉、二氧化硫、硼氫化鈉等。在 Fe2+催化下， H2O2 能產(chǎn)生兩種活潑的氫氧自由基，從而引發(fā)和傳播自由基鏈反應(yīng)，加快有機(jī)物和還原性物質(zhì)的氧化。 其投加與監(jiān)測(cè)很方便。l 常用的含氯藥劑有液氯、漂白粉、次氯酸鈉、二氧化氯等 .l ?l （ 1）高錳酸鹽氧化劑l 高錳酸鹽是一種強(qiáng)氧化劑，能與污水中的有機(jī)物反應(yīng)，殺死污水中很多藻類和微生物。加氯量需由實(shí)驗(yàn)確定。因此臭氧氧化反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)設(shè)備尺寸小、設(shè)備費(fèi)用低，而且剩余的臭氧很容易分解為氧，既不產(chǎn)生二次污染，又能增加水中的溶解氧 .l l 污水氯氧化廣泛用于污水處理中，如醫(yī)院污水處理、無機(jī)物與有機(jī)物氧化、污水脫色除臭等。 l l 它可用于水的消毒殺菌；除去水中的酚、氰等污染物質(zhì)；除去水中鐵、錳等金屬離子；污水的脫色。超臨界水對(duì)有機(jī)物和氧都是極好的溶劑，有機(jī)物氧化是在超臨界水富氧均一相中進(jìn)行的。 l 濕式氧化與一般氧化方法相比，具有適用范圍廣（包括對(duì)污染物種類和濃度的適應(yīng)性）、處理效率高、二次污染低、氧化速度快、裝置小、可回收能量和有用物料等優(yōu)點(diǎn)。l l 濕式氧化（ WAO）是指在較高溫度和壓力下，用空氣中的l 氧來氧化污水中溶解或懸浮的有機(jī)物和還原性無機(jī)物的一種方法。 l 焚燒也是利用空氣中的氧來氧化污水的一種方法，與濕式氧化不同，焚燒是在高溫下用空氣氧化處理污水的一種比較有效的方法。 l l 空氣氧化是將空氣通入污水中，利用空氣中的氧氣氧化污水中可被氧化的有害物質(zhì)。 l 氧化法的實(shí)質(zhì)是在強(qiáng)氧化劑的作用下，水中的有機(jī)物被降解成簡(jiǎn)單的無機(jī)物；溶解的污染物被氧化為不溶于水且易于從水中分離的物質(zhì)。l 把加氧或去氫的反應(yīng)稱為氧化反應(yīng)，把加氫或去氧的反應(yīng)稱為還原反應(yīng)。相反，還原劑使氧化劑得到電子而受到還原，其本身則被氧化。反應(yīng)中得到電子的物質(zhì)稱為氧化劑，失去電子的物質(zhì)稱為還原劑。 化學(xué)氧化還原化學(xué)氧化還原 l 在氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是參加化學(xué)反應(yīng)的原子或離子失去或得到電子，引起化合價(jià)的升高或降低。l 概　述l 污水中的溶解性無機(jī)或有機(jī)污染物，可以通過化學(xué)反應(yīng)過程將其氧化或還原，轉(zhuǎn)化成無毒或微毒的新物質(zhì)，從而達(dá)到處理的目的。 l l 進(jìn)行混凝沉淀處理的污水經(jīng)過投藥、混合、反應(yīng)生成絮凝體后，要進(jìn)入沉淀池使生成的絮凝體沉淀與水分離，最終達(dá)到凈化的目的。l 水力攪拌反應(yīng)池在我國(guó)應(yīng)用廣泛，類型也較多，主要有隔板反應(yīng)池、渦流式反應(yīng)池等。l 反應(yīng)階段的作用是促使混合階段所形成的細(xì)小礬花在一定時(shí)間內(nèi)繼續(xù)形成大的、具有良好沉淀性能的絮凝體（可見的礬花），以使其在后續(xù)的沉淀池內(nèi)下沉。 l 水力混合池的主要優(yōu)點(diǎn) : 是混合效果較好，某些池型能調(diào)節(jié)水頭高低、適應(yīng)流量變化，操作簡(jiǎn)單，廣泛用于大中型水處理廠中；l 缺點(diǎn) : 是占地面積較大，某些進(jìn)水方式要裹進(jìn)大量氣體，給后續(xù)處理帶來一些不利影響。l ② 水力混合 　水力混合是通過水的流動(dòng)以達(dá)到藥劑與水的混合。l （ 1）借水泵的吸水管或壓力管混合　 l 當(dāng)泵站與絮凝反應(yīng)設(shè)備距離很近時(shí)，將藥液加于泵吸水管或吸水井中，通過水泵葉輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到快速而劇烈混合目的 . l 當(dāng)泵站與反應(yīng)池距離較遠(yuǎn)時(shí)，可將藥液投入離反應(yīng)池前一定距離（應(yīng)不小于 50倍管道直徑）的進(jìn)水管中，使藥劑與水在管道內(nèi)混合，也有較好的凝聚效果。l ② 壓力投加　 壓力投加又分為兩種形式：l 一是泵投加， 采用耐酸泵配以轉(zhuǎn)子或電磁流量計(jì)，這是廣泛采用的方法，或者直接用計(jì)量泵，將藥液送到投藥點(diǎn)；l 二是水射器投加， 水射器利用高壓水通過噴嘴和喉管之間的真空抽吸作用將藥液吸入，同時(shí)隨水的余壓注入原水管中。l （ 2）混凝劑的投加　 混凝劑的投加有兩種方式，即重力投加和壓力投加。溶解一般在溶解池（溶藥池）中進(jìn)行，其作用是把塊狀或粒狀的藥劑溶解成濃溶液。此法應(yīng)用較多。l 干投法就是將固體混凝劑（如硫酸鋁）破碎成粉末后定量地投入待處理水中。其流程示意圖如圖 38所示。 l 為確定最佳的工藝條件，一般情況下，可以用燒杯攪拌法進(jìn)行混凝的模擬實(shí)驗(yàn)。 ?l （ 2）混凝劑投加量　 對(duì)任何污水的混凝處理，都存在最佳混凝劑和最佳投藥量的問題，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。l （ 4）共存雜質(zhì) 　有些雜質(zhì)的存在能促進(jìn)混凝過程，而有些物質(zhì)不利于混凝的進(jìn)行。l （ 3）水溫　 水溫會(huì)影響無機(jī)鹽類的水解，水溫低，水解反應(yīng)慢。l 助凝劑按功能可分為三類：l （ 1） pH調(diào)整劑 （ 2）絮體結(jié)構(gòu)改良劑 （ 3）氧化劑 　 　 l 影響混凝效果的因素l l （ 1）濁度　 濁度過高或過低都不利于混凝，濁度不同所需的混凝劑用量也不同。l l 助凝劑是指與混凝劑一起使用，以促進(jìn)水的混凝進(jìn)程的輔助藥劑。其分子結(jié)構(gòu)一般為鏈狀，相對(duì)分子質(zhì)量都很高，絮凝能力很強(qiáng)。 l 鋁鹽有： 硫酸鋁、明礬、鋁酸鈉、三氯化鋁及堿式氯化鋁 .l 鐵鹽有 : 硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵及聚合硫酸鐵。 l 其品種很多，按其化學(xué)成分可分為無機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑兩大類。 l 向污水中投加藥劑，進(jìn)行水和藥劑的混合，從而使水中的膠體物質(zhì)產(chǎn)生凝聚和絮凝，這一綜合過程稱為混凝過程。 l （ 4）沉淀物網(wǎng)捕機(jī)理　l 若采用硫酸鋁、石灰或氯化鐵等高價(jià)金屬鹽類作混凝劑，當(dāng)投加量大得足以迅速沉淀金屬氫氧化物 [如 Al(OH) Fe(OH)3]或金屬碳酸鹽（如 CaCO3）時(shí)，水中的膠粒和細(xì)微懸浮物可被這些沉淀物在形成時(shí)作為晶核或吸附質(zhì)所網(wǎng)捕。 ?l （ 3）吸附架橋機(jī)理　l 吸附架橋作用主要是指高分子聚合物與膠粒和細(xì)微懸浮物等發(fā)生吸附、橋聯(lián)的過程。但若混凝劑投加過多，混凝效果反而下降。當(dāng)排斥力降至一定值，分子間以吸引力為主時(shí)，膠粒就相互聚合與凝聚，這就是壓縮雙電層機(jī)理。l （ 1）壓縮雙電層機(jī)理　 l 當(dāng)向溶液中投加電解質(zhì)后，溶液中與膠體反離子帶相同電荷的離子濃度增高，這些離子與擴(kuò)散層原有反離子之間的靜電斥力把原有部分反離子擠壓到吸附層中，從而使擴(kuò)散層厚度減小，膠粒所帶電荷數(shù)減少， ζ 電位相應(yīng)降低。l 但有些混凝劑可使未經(jīng)脫穩(wěn)的膠體也形成大的絮狀物而下沉，這種現(xiàn)象稱為絮凝，此類混凝劑稱為絮凝劑。 l l 污水中投入某些混凝劑后，膠體因 ζ 電位降低或消除而脫