双阴柱全酸性全饱和流程处理含铬废水
1、目的：实现铬的回收及漂洗水的循环回用
2、处理流程（见图） 含铬废水pH<6，含强氧化剂H2CrO4和 H2Cr2O7，废水依次流经阳柱和阴柱得以处理。
阳柱——强酸型H树脂。 阴柱——弱碱型树脂，抗氧化能力较强(强 碱型容量大，但易被氧化分解)。
离子交换系统得操作管理与维护
离子交换树脂的性能指标
1、密度 2、含水率 3、溶涨性 4、耐热性 5、机械强度 6、酸、碱性 7、选择性
含水率
在水中充分膨胀后的湿树脂所含溶胀水的 重量与湿树脂重量的百分比
含水率
溶胀水重 干树脂重 溶胀水重100
%
（11-5）
一般为50%
酸、碱性
离子交换树脂具有一般酸、碱的反应性能， 在水中离解出H+或OH-。根据离解能力的大 小，树脂的酸、碱性有强、弱之分。
教材P52
膜分离法
概述 1 扩散渗析法 2 电渗析 3 反渗透 4 超滤
概述
凡是使溶液中一种或几种成分不能透过， 而其它成分能透过的膜都叫半透膜。 半透膜最大的特点是选择透过性。
膜分离法就是用一种特殊的半透膜将溶液隔 开，使溶液中的某种溶质或溶剂（水）渗透 出来，从而达到分离溶质的目的。
离子交换剂
水处理中常用的离子交换剂为磺化煤和离子 交换树指，废水处理中主要用树指。
磺化煤：煤研磨后经浓硫酸处理而得的碳质 离子交换剂。
离子交换树脂：有凝胶型、大孔型和等孔 型等。根据交换基团（活性基团）的不同， 可分为强酸性、弱酸性、强碱性、弱碱性四 种。前两种有酸性交换基团，为阳离子型交 换树脂；后两种带碱性交换基团，为阴离子 交换树脂。
其规律如图所示——Freundlich等温吸附公式
在双对数坐标上可得一近似直线（如图所 示）——Langmuir等温吸附公式
Freundlich等温吸附公式
lg q lg K n lg C
（11-24）
q KC n
（11-25）
式中：K，n——常数
Freundlich等温吸附公式是一个经验公式
第四章 废水的物理化学处理
§4.1 气浮法 §4-2 吸附 §4-3 离子交换法 §4-4 萃取 §4-5 电解 §4-6 膜分离法
离子交换法
4.3.1 离子交换的基本原理 4.3.2 离子交换操作方式与工艺过程 4.3.3 离子交换法在废水处理中的应用 4.3.4 离子交换系统的操作管理与维护
离子交换的基本原理
③ 选择性不强，吸引力随分子量增大 而增大，可以吸附多种吸附质；
④ 易于解吸(吸附的逆过程) 子的热运动；
∵分
⑤ 可形成单层或多层吸附。
吸附的特征
2、化学吸附 ① 吸附热大，需在高温下进行； ② 具有选择性； ③ 化学键力大时，吸附不可逆； ④ 只能形成单分子吸附层。
吸附的特征
3、交换吸附
吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂 表面带电点，同时吸附剂也放出等当量离子。 离子带电荷多，吸附强；电荷相同，水化半 径小，吸附力强。
在给水处理中，离子交换是软化、除盐的 主要方法之一；废水处理中，常用于去除金 属离子。
离子交换的实质是不溶性离子化合物（离 子交换剂）上的可交换离子与溶液中其它同 样离子的交换反应，是一种特殊的吸附过程， 通常是可逆的化学吸附。
反应式可表达为：
RH + M+ RM + H+
离子交换的基本原理
1.离子交换剂 2.离子交换树脂的种类 3.离子交换树脂的主要性能 4.离子交换树脂的有效pH范围
2、有机物：某些高分子有机物与固定离子 结合力很强，使树脂难以再生，降低了交换 容量。
减少有机污染，选用低交联度树脂， 预处理，特殊、交联度 2、水中的离子浓度 3、水的流速 4、树脂颗粒大小 5、水温
离子交换软化装置
离子交换装置，按照运行方式的不同，可 分为固定床和连续床两大类：
pH影响活性基团的电离能力，强酸强碱性 受其影响小，弱酸碱性则受pH影响大。
树脂类型 强酸 强碱 弱酸 弱碱
有效pH范围 1~14 1~12 5~14 0~7
选择性
离子交换树脂对水中某种离子能优先交换 的性能称为离子交换选择性。选择性表示了 交换离子取代树脂上可交换离子的难易程度， 与树脂间结合力的大小，离子交换的先后顺 序和交换量。
选择性
④ H+和OH-的交换选择性与树脂的酸、碱性 关系很大，如：
强酸性阳树脂 Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > … > Na+ > H+ > Li+ 弱酸性阳树脂 H+ > Fe3+ > … 强碱性阴树脂 SO42- > NO3- > Cl- > OH- > F> HCO3- > HSiO3弱碱性阴树脂 OH- > SO42- > …
生困难。
6.氧化剂和高分子有机物的影响 危害——使树脂氧化、有机污染，导致树
脂的使用寿命缩短或交换容量降低。
萃取——了解
1.萃取的基本原理 2.萃取剂的选择 3.萃取工艺
萃取的基本原理
利用一种不溶于水而能溶解水中某种物 质（溶质或萃取物）的溶剂（萃取剂） 投加到废水中，使溶质充分溶解到溶剂 内，从而分离去除或回收某种物质的方 法。
萃取工艺
萃取剂的再生：物理法
化学法
利用萃取剂与萃取 物的沸点差进行分 离。
投加某种化学药剂与萃取 物反应生成不溶于萃取剂 的盐类，进行分离。
萃取工艺
操作方式： 1.单级萃取
2.多级逆流萃取
吸附
4.2.1 吸附的基本原理与类型 4.2.2 吸附操作方式 4.2.3 活性碳的再生 4.2.4 吸附在水处理中的应用
态；影响树脂交换基团的离解。
措施——处理含铬水，应在酸性条件下； 可采用强酸、强碱性树脂；
离子交换系统得操作管理与维护
4.温度的影响 危害——引起树脂的分解，降低或破坏树
脂的交换能力。
措施——水温不得超过树脂的耐热性能的 要求。高温水应先降温。
离子交换系统得操作管理与维护
5.高价离子的影响 危害——与树脂的结合能力强，但树脂再
Th4+ > Al3+ > Ca2+ > Na+
PO43- > SO42- > Cl-
选择性
③ 电荷相同时，大致是原子序数愈高或水合半 径愈小，交换势愈大，副族元素正好相反。
Fe3+ > Al3+ > Ca2+ > Mg2+ > K+ ≈ NH3+ > Na+ > Li+
NO3- > Cl- > HCO3- > HSiO3-
Langmuir等温吸附公式
根据分子运动学说，通过一些假设而推导 的单分子层吸附公式如下：
q abC 1 aC
(11-26)
式中：a，b—常数
线性化：
1 1 1 1 q ab C b
(11-27)
吸附的操作方式
废水进行吸附前，应先经预处理去除悬浮物、 油类等杂质，避免堵塞吸附剂的孔隙。
吸附操作分为静态与动态操作方式。静态 为间歇式，很少用(小流量，间歇排放)；动 态操作为连续式，有固定床、移动床和流动 床三种。
离子交换数脂的种类
按树脂类型和孔结构不同，分为凝胶型、大孔 型、多孔型、巨孔型等。
按活性基团不同： 阳离子(酸性基团)：强酸型(-SO3H)； 弱酸性(-COOH) 阴离子(碱性基团)：强碱性(≡NOH)；弱碱性 (≡NHOH，= NH2OH，—NH3OH)
螯合树指（羟胺基团）
氧化还原树指：两性树指等。
固定床的基本缺陷： ① 树脂不能边失效， 边再生，造成交换器 内树指积压，利用率 低，交换器容积利用 不充分；
② 树脂层中树脂交换 能力使用不匀，上层 饱和程度高，下层低。
连续床离子交换设备
连续式的特点: 树脂不固定在交换器内， 而是处于连续循环运动中， 交换与再生长则 在不同塔内进行。树脂的用量比固定床减少 1/3~1/2，设备单位容积的产水量还可提高。
连续式离子交换至分移动床和流动床两 种。
离子交换工艺流程
过滤 → ↑
清洗 ←
反洗 ↓
再生
离子交换法在废水处理中的应用
主要去除对象：铜、镍、镉、铬、锌、汞、 金、银、铂、磷酸、硝酸、氨、有机物、放 射性物质等。
下面以离子交换法处理含铬废水为例说明 其在废水处理中的应用。
离子交换法在废水处理中的应用
单层床
固定床 双层床
混合床
离子交换装置
移动床
连续床
流动床
离子交换操作方式与工艺过程
离子交换软化装置
单层固定床离子交换装置是最常用、最基本 的形式。离子交换树脂（或磺化煤）装填在 离子交换器内。在操作过程中，树脂不往外 输送，所以称为固定床。移动床、流动床都 是与固定床相对而言的，并在固定床基础上 发展起来的。
吸附量q（g/g）按下式计算（：11-23）
q V (C0 C) W
式中： V——水的体积，L； C0——原水中吸 附质浓度，g/L；C——平衡水中的残余吸附 质浓度，g/L； W——活性炭投加量，g
吸附等温线
温度一定的条件下，V、C0一定时，改变 投炭量，吸附的平衡浓度和吸附量均发生相 应改变的曲线。
1.水中含有悬浮物质与油类物质 危害——堵塞树脂孔隙，降低树脂 的交换能力。
措施——进行砂滤等预处理
离子交换系统得操作管理与维护
2.废水中溶解盐过高 危害——缩短树脂的工作周期。
措施——溶解盐浓度大于1000-2000mg/L时， 不宜采用离子交换法处理。