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安徽快三现代水处理技术简答题

  现代水处理技术简答题_能源/化工_工程科技_专业资料。现代水处理技术简答题 1、何为穿透曲线?它有何工程意义? 答:(1)穿透曲线:用层析柱做层析时,在一定波长的紫外下检测,当溶 质流出层析柱,紫外检测会有峰出现,所得的这条曲线被称为穿透曲线。该曲线 是

  现代水处理技术简答题 1、何为穿透曲线?它有何工程意义? 答:(1)穿透曲线:用层析柱做层析时,在一定波长的紫外下检测,当溶 质流出层析柱,紫外检测会有峰出现,所得的这条曲线被称为穿透曲线。该曲线 是以流出液体量或流出时间为横坐标,出口流体浓度为纵坐标得到的一种浓度变 化曲线。又有:吸附过程中吸附柱出口溶质浓度变化曲线称为穿透曲线。 穿透曲线)工程意义:A、穿透曲线的结果对工程是一个典型的基准;B、大多 数技术分离过程是基于穿透特性的固定床吸附;C、可以得到客体分子不同的反 应动力学;D、可以测量气体混合物和技术相关的气体速度;E、从商业生产规模 到实验室规模的按比例缩小技术;F、最好的实验结果可以转移到技术工艺流程。 以固定床吸附为例,如果以空气为原料,以碳分子筛为吸附剂,通过变压吸 附的方法分离空气中的氮气和氧气,达到提纯氮气的目的。物质在吸附剂(固体) 表面的吸附必须经过两个过程:一是通过分子扩散到达固体表面,二是通过范德 华力或化学键合力的作用吸附于固体表面。因此,要利用吸附实现混合物的分离, 被分离组分必须在分子扩散速率或表面吸附能力上存在明显差异。由于 N2 和 O2 都是非极性分子,两者的物性相近,与碳分子筛表面的结合力差异不大,因此碳 分子筛对 N2 和 O2 的吸附并无选择性,但是 N2 和 O2 在碳分子筛微孔内的扩散 速度存在明显差异,O2 的速度比 N2 快,因此当空气与碳分子筛接触时,O2 将 优先吸附于碳分子筛而从空气中分离出来,使得空气中的 N2 得以提纯。由于该 吸附分离过程是一个速率控制的过程,因此,吸附时间的控制非常重要。其可以 通过测定吸附柱的穿透曲线来确定。 穿透曲线的预测是固定床吸附过程设计与操作的基础 2、离子交换树脂的主要性能指标有哪些?它们各有什么实用意义? 答:物理性能:①外观 树脂是一种透明或半透明的物质,因其组成不同, 颜色各异,如苯乙烯树脂呈黄色,也有呈黑色和赤褐色的,但对性能影响不大。 一般情况下,原料杂质多或交联剂多,树脂的颜色稍深(但树脂在运行过程中, 因为各种原因有时颜色也会变化)。树脂外形呈球状,要求圆球率达到 90%以上。安徽快三 ②粒度 树脂颗粒的大小将影响交换速度、压力损失、反洗效果等。颗粒大小不 能相差太大。用于水处理的离子交换树脂的颗粒以 20~40 目为宜。粒度的表示 方法以有效粒径和不均匀系数来表示。③密度 关系到水处理工艺和树脂装填量, 是水处理工艺中的实用数据。例如在估算设备中树脂的装载量,需要知道它的密 度。密度的表示方法有:干线 左右,在实用意义不大,常用 在研究树脂性能方面)、湿线 之间)、视湿密度(湿 视密度用来计算交换器中装载树脂时所需湿树脂的质量,此值一般在 0.60~0.85 之间。阴树脂较轻,偏于下限;阳树脂较重,偏于上限)。④含水率 它可以反 映交联度和网眼中的孔隙率,树脂的含水率越大,表示孔隙率越大,交联度越小。 ⑤溶胀性 树脂浸水之后要溶胀,它与交联度、活性基团、交换容量、水中电解 质密度、可交换离子的性质等有关。树脂在交换与再生过程中会发生胀缩现象, 多次胀缩树脂易碎裂。由于离子交换树脂具有这样的性能,因而在其交换和再生 的过程中会发生胀缩现象,多次的胀缩就容易促使树脂颗粒碎裂。⑥机械强度 在 使用过程中由于相互摩擦、挤压及周期性的转型,都可能致使树脂颗粒的破裂影 响正常使用,所以应保证一定的机械强度,它应保证每年树脂耗量不超过 7%。 ⑦溶解性 树脂内含有低聚合物要逐渐溶解,在树脂使用过程中也会发生胶溶。 在运行中要密切注意其运行条件:如离子交换树脂处于蒸馏水中要比在盐溶液中 易胶溶,Na 型比 Ca 型易胶溶。离子交换器备用后刚投入运行时,有时发生出水 带色的现象,就是胶溶的缘故。⑧耐热性 各种树脂所能承受的温度都有限度, 超过此温度,树脂热分解的现象就很严重。由于各种树脂的耐热性能不一,所以 对每种树脂能承受的最高温度,应由鉴定试验来确定。一般阳树脂可耐 100℃或 更高的温度;阴树脂,强碱性的约可耐 60℃,弱碱性的可耐 80℃以上。通常, 盐型要比酸型或碱型稳定。⑨导电性 干燥的离子交换树脂不导电,纯水也不导 电,但用纯水润湿的离子交换树脂可以导电,所以这种导电属于离子型导电。这 种导电在离子交换膜及树脂的催化作用上很重要。⑩孔结构 决定着树脂的好坏 及交换速率 化学性能:①再生 离子交换反应的可逆性交换的逆反应。②酸碱性 树脂在水中 电离出 H+和 OH-,表现出酸碱性。树脂的酸碱性受 pH 值影响,各种树脂在使用 时都有适当的 pH 值范围。③交换容量 单位质量干树脂或单位体积湿树脂所能 交换 离子相当于一价离子的物质的量(大约为 3-6mmol/g,或离子相当于一价离 子的物质的量(大约为 3-6 mmol /g,或 1-2 mmol /ml)。表示树脂的交换能力。④ 交联度 交联剂用量与单体质量的百分比,是网状结构程度的表征。交联度为树 脂合成时交联剂的用量,一般为 7%-10%。交联度较高的树脂,孔隙较低,密度 较大,离子扩散速度较低,对半径较大的离子和水合离子的交换量较小,浸泡在 水中时,水化度较低,形变较小,也就比较稳定,不易破碎。形变较小,也就比 较稳定,不易破碎。 交联度越高,孔隙度越低,密度越大,对半径较大的离子 和水合离子 扩散速度越低,交换量越小。在水中浸泡,形变小,较稳定。⑤选 择性 指交换剂对不同离子的亲和力。⑥交换势 交换势大,交换离子越容易取代 树脂上的可交换交换势大,交换离子越容易取代树脂上的可交换离子,也就表明 交换离子与树脂之间的亲和力越大。 3、强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子树脂交换特性有什么不同?在废水处 理中应如何选择? 答:(1)A、亲和性:强酸型 a. 不同价态离子,电荷越高,亲和力越大。 例如:Na+<Ca2+<Al3+<Th(IV) b. 当离子价态相同时.亲和力随着水合离子 半径减小而增大。 例如;Li+<H+<Na+<NH4+<K+<Rb+<Cs+<Ag+<Tl+ 例如: c. 二价离子的亲和力顺序:UO22+<Mg2+<Zn2+<Co2+<Cu2+ <Cd2+<Ni2+ <Ca2+<Sr2+<Pb2+<Ba2+ d.稀土元素的亲和力随原子序数增大而减小。 La3+ >Ce3+>Pr3+>Nd3+>Sm3+>Eu3+>Gd3+>Tb3+>Dy3+ y >Y3+>Ho3+>Er3+ >Tm3+>Yb3+>Lu3+>Sc3+ 弱酸型:H+的亲和力比其它阳离子大,其它同强 酸型;B、弱酸性阳离子交换树脂的交联度低,孔隙大所以其机械强度比强酸性 阳树脂的要低;C、弱酸性阳离子交换树脂的交换容量大(约相当于强酸阳树脂 的 2 倍)。 (2)A、由于弱酸性阳离子交换树脂对 H+的亲合力较大,很容易再生,因此它 可用强酸型阳离子交换树脂的再生废液来进行再生;B、弱酸性阳离子交换树脂, 在水中的特性类似弱酸。因此它分解中性盐类的能力较弱(即与 SO42-、Cl-等强 酸阴离子的盐类难以反应)。它仅能与弱酸性盐类(具有碱度的盐类)反应,交 换后产生的是弱酸,不会产生强酸。用弱酸型交换树脂可处理碱度大的水,将水 中的碱度所对应的阳离子全除去后,再用强酸型交换树脂除去水中强酸根对应的 那部分阳离子;C、强酸性阳离子交换树脂是在苯乙烯共聚交联结构的高分子基 体上带有磺酸基(-SO3H)的离子交换树脂,它在碱性、中性,甚至酸性介质中 都显示离子交换功能。具有交换容量高、交换速度快、机械强度好等特点。主要 用于硬水软化、纯水制备、湿法冶金、稀有元素分离、抗生素提取等。 4、强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子树脂的交换特性有什么不同?它们各 适用什么水质条件? 答:(1)A、弱碱性阴离子交换树脂:这类树脂含有弱碱性基团,如伯胺 基(亦称一级胺基)-NH2、仲胺基(二级胺基)-NHR、或叔胺基(三级胺基)-NR2,它们 在水中能离解出 OH-而呈弱碱性。这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸 附结合,从而产生阴离子交换作用。这种树脂在多数情况下是将溶液中的整个其 他酸分子吸附。它只能在中性或酸性条件(如 pH1~9)下工作。它可用 Na2CO3、 NH4OH 进行再生;B、强碱性阴离子交换树脂:这类树脂含有强碱性基团,如季 胺基(亦称四级胺基)-NR3OH(R 为碳氢基团),能在水中离解出 OH-而呈强碱性。 这种树脂的正电基团能与溶液中的阴离子吸附结合,从而产生阴离子交换作用。; C、亲和性:强碱型常见阴离子的亲和力顺序为: F-<OH-<CH3COO-<HCOO<C1-<NO2-<CN-< Br-<C2O42-<NO 3 -<HSO42-<I-<CrO42-<SO42<柠檬 酸根离子 弱碱型常见阴离子的亲和力顺序为: F-<C1-<Br-<I-<CH3COO-< Mo052-<P043-< F<C1<Br<I<CH3COO<Mo05<P04< AsO43-<NO3-<酒 石酸根离子CrO42-<SO42-< OHOH。 (2)如果只需要去除水中吸附性较强的离子(如 Ca2+、Mg2+等),可选用或弱 碱性树脂进行软化处理较经济。(比如氯苯酚废水)如果需要除去原水中吸附较 弱的阴离子(如 HCO3-、HSiO3-),用弱酸性或弱碱性树脂就较困难,甚至不能 进行交换。此时就必须选用强碱性树脂。 (比如含汞废水) 5、试排出 TH4+,Na+,Ca2+,Mg2+,H+,和 La3+在阳离子交换树脂上的交换顺序? 并说明理由。 答:(1)A、强酸型阳离子交换树脂:TH4+>La3+>Ca2+ >Mg2+ >Na+>H+ B、弱酸型阳离子交换树脂:H+>TH4+>La3+>Ca2+ >Mg2+ >Na+ (2)理由:a.不同价态离子,电荷越高,亲和力越大。 所以,TH4+>La3+>Ca2+ /Mg2+ >Na+ b.当离子价态相同时.亲和力随着水合离子半径减小而增大。 所 以,Na+>H+(强酸型阳离子交换树脂)(弱酸型:H+的亲和力比其它阳离子大, 其它同强酸型) c. 二价离子的亲和力顺序:UO22+<Mg2+<Zn2+<Co2+< Cu2+ <Cd2+<Ni2+<Ca2+<Sr2+<Pb2+<Ba2,所以,Ca2+ >Mg2+ 综上:强酸型阳离子交换树脂:TH4+>La3+>Ca2+ >Mg2+ >Na+>H+ 弱酸型阳离子交换树脂:H+>TH4+>La3+>Ca2+ >Mg2+ >Na+

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