水中溶解物質的去除技術
來源：北京萊金源水(shui)處理技術有限公司 閱讀：15967 更新時(shi)間：2025-09-01 09:41一、離(li)子交換法
離子(zi)交換劑分為(wei)無機(ji)(ji)和有機(ji)(ji)兩大類。
無機的離子交(jiao)(jiao)換劑有天然沸(fei)石和人工(gong)合成沸(fei)石。沸(fei)石既可作(zuo)陽離子交(jiao)(jiao)換劑，也能用作(zuo)吸附劑。
有(you)機的離子(zi)交換劑有(you)磺化煤和各種(zhong)離子(zi)交換樹(shu)脂(zhi)。
離子(zi)交換(huan)(huan)樹(shu)脂是一(yi)類(lei)具有離子(zi)交換(huan)(huan)特性的有機(ji)高分(fen)子(zi)聚合(he)電解(jie)質，離子(zi)交換(huan)(huan)樹(shu)脂的合(he)成(cheng)一(yi)般是先(xian)制備母(mu)體，然后通(tong)過化學(xue)反(fan)應引入(ru)相應的離子(zi)交換(huan)(huan)基團。
1、離子交換樹(shu)脂的結構：
一部分是不溶性的樹脂(zhi)(zhi)本體(resinmatrix)。樹脂(zhi)(zhi)本體為有機化合物(wu)(wu)和交(jiao)聯劑(ji)組(zu)成的高分子共聚物(wu)(wu)。交(jiao)聯劑(ji)的作用(yong)是使樹脂(zhi)(zhi)本體形成立體的網(wang)狀結構。
另一(yi)部分是(shi)具有活性的交(jiao)(jiao)換(huan)基團（也(ye)叫活性基團）。交(jiao)(jiao)換(huan)基團(functionalgroup)由起交(jiao)(jiao)換(huan)作用的離(li)子和(he)與樹脂本(ben)體聯(lian)結(jie)的離(li)子組成(cheng)。
離(li)子交(jiao)換(huan)樹(shu)(shu)脂(zhi)分為陽離(li)子交(jiao)換(huan)樹(shu)(shu)脂(zhi)(cationresin)和陰離(li)子交(jiao)換(huan)樹(shu)(shu)脂(zhi)(anionresin)。
按活性基團中酸(suan)堿的強弱分為:
（1）強(qiang)酸(suan)性(xing)陽離(li)子交(jiao)換(huan)樹脂(zhi)，活(huo)性(xing)基(ji)團一般為－SO3H，故又稱磺酸(suan)型陽離(li)子交(jiao)換(huan)樹脂(zhi)。
（2）弱酸(suan)性(xing)陽(yang)離子交換(huan)樹脂(zhi)，活(huo)性(xing)基團(tuan)(tuan)一般為(wei)－COOH，故又(you)稱(cheng)羧酸(suan)型(xing)陽(yang)離子交換(huan)樹脂(zhi)。其中活(huo)性(xing)基團(tuan)(tuan)中的H＋可(ke)以被Na＋代替，因此陽(yang)離子交換(huan)樹脂(zhi)又(you)可(ke)分為(wei)氫(qing)型(xing)和鈉型(xing)。
（3）強堿(jian)性陰離子交換樹脂(zhi)，活(huo)性基團一般為oNOH，故又稱(cheng)為季胺型(xing)陰離子交換樹脂(zhi)。
（4）弱堿性陰(yin)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換樹(shu)(shu)脂(zhi)，活性基團(tuan)一般有(you)(you)－NH3OH、＝NH2OH和(he)oNHOH之(zhi)分，故(gu)分別(bie)又稱伯胺型(xing)，仲胺型(xing)和(he)叔胺型(xing)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換樹(shu)(shu)脂(zhi)。陰(yin)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換樹(shu)(shu)脂(zhi)中的氫(qing)氧(yang)根(gen)離(li)(li)(li)子(zi)OH－可以用氯(lv)離(li)(li)(li)子(zi)Cl－代替(ti)。因此，陰(yin)離(li)(li)(li)子(zi)交(jiao)換樹(shu)(shu)脂(zhi)又有(you)(you)氫(qing)氧(yang)型(xing)和(he)氯(lv)型(xing)之(zhi)分。
根據離子(zi)交換樹脂顆粒(li)內部結(jie)構特(te)點(dian)，又分為(wei)凝(ning)膠(jiao)型(xing)(xing)和大孔(kong)型(xing)(xing)兩類。兩者(zhe)的區別(bie)在(zai)于聚合(he)過程中加(jia)入(ru)或不(bu)加(jia)入(ru)致孔(kong)劑(ji)的制備(bei)方(fang)法，可使得到的母體有大孔(kong)型(xing)(xing)或凝(ning)膠(jiao)型(xing)(xing)的物理結(jie)構。
2、離(li)子交(jiao)換(huan)樹脂的(de)性能(neng)指標
（1）離子(zi)交(jiao)換容量(liang)
交換容量(exchangecapacity)是樹脂交換能(neng)力大(da)小的標準，可以用重量法和容積法兩種方法表(biao)示。
重量(liang)(liang)法是(shi)指單位重量(liang)(liang)的(de)干樹脂中離子交換基(ji)團的(de)數量(liang)(liang)，用mmo1/g或mo1/g來表示。
容(rong)積(ji)法是指單位體積(ji)的濕樹脂中離子交換基(ji)團的數量，用(yong)mmol/L或mol/m3樹脂來表(biao)示。由于樹脂一般在(zai)濕態(tai)下(xia)使用(yong)，因此常用(yong)的是容(rong)積(ji)法。
全交換容量是(shi)指(zhi)樹脂中活性基團的總數(shu)。
工作(zuo)(zuo)交(jiao)換容量(liang)(liang)(liang)是指在給定的(de)工作(zuo)(zuo)條件(jian)下，實際所發揮的(de)交(jiao)換容量(liang)(liang)(liang)，實際應(ying)用(yong)中由于受各種因(yin)素的(de)影響(xiang)，一般工作(zuo)(zuo)交(jiao)換容量(liang)(liang)(liang)只有總交(jiao)換容量(liang)(liang)(liang)的(de)60％－70％。
有(you)效交(jiao)換(huan)(huan)容(rong)量(liang)是指(zhi)出水到達一定指(zhi)標時交(jiao)換(huan)(huan)樹脂的交(jiao)換(huan)(huan)容(rong)量(liang)。
（2）含水率
含水率通(tong)常(chang)以(yi)每(mei)克(ke)濕樹(shu)脂(zhi)（去除表(biao)(biao)面水分后）所含水分百分數(shu)來表(biao)(biao)示(shi)。
（3）相對密度
離子交換樹脂的(de)相對密(mi)(mi)度(du)有三種表示方法:干真(zhen)(zhen)密(mi)(mi)度(du)、濕(shi)真(zhen)(zhen)密(mi)(mi)度(du)和濕(shi)視密(mi)(mi)度(du)。
干密度是指(zhi)在115℃真(zhen)空干燥后(hou)的密度；
濕真密度(du)是指(zhi)樹脂(zhi)在(zai)水中充分膨(peng)漲后的質量與樹脂(zhi)所占體積(ji)（不包括空隙）之比；
濕視密度是指樹脂在水中充分(fen)膨漲后(hou)單位體積樹脂所具有的質量。
（4）溶脹(zhang)性
當樹脂由一種離子型態轉變為(wei)另一種離子型態時所發生的體積(ji)變化稱為(wei)溶脹性或膨脹性。
樹脂溶脹的程度(du)用溶脹度(du)來表示。如強酸陽離子交換(huan)樹脂由鈉型(xing)轉變成氫型(xing)時，其體積溶脹度(du)約為5％－7％。
（5）耐熱性
各種樹脂所能承受(shou)的溫度都(dou)有一個(ge)(ge)高限，超(chao)過這個(ge)(ge)極限，就會發生比較(jiao)嚴重的熱分解現象，影響(xiang)交換容量(liang)和(he)使用(yong)壽命。
（6）交聯度
交(jiao)聯劑占單體質量的百分數稱為交(jiao)聯度。
交(jiao)聯度直(zhi)接影響樹脂(zhi)的性(xing)能，交(jiao)聯度越高，樹脂(zhi)的機(ji)械強(qiang)度就越大，對離(li)子的選擇性(xing)就越強(qiang)，但交(jiao)換速度就越慢。
（7）選擇性
離子交換(huan)(huan)樹脂對(dui)水中某種離子能優(you)先交換(huan)(huan)的性(xing)能稱為選擇性(xing)，它是決定(ding)離子交換(huan)(huan)法處(chu)理效率的一個主要因素。
（8）化學穩定性
廢水中的氧(yang)化(hua)劑(ji)，如(ru)氧(yang)、氯、鉻酸(suan)、硝(xiao)酸(suan)等，由于其氧(yang)化(hua)作(zuo)用能使樹脂網狀結構破(po)壞，活性基團的數(shu)量(liang)和性質也會發生變化(hua)。
防止樹(shu)脂(zhi)因氧(yang)化而化學降解的辦(ban)法有三種：一是(shi)采用高交聯度(du)的樹(shu)脂(zhi)；二(er)是(shi)在廢水中加(jia)入(ru)適量的還原(yuan)劑(ji)；三是(shi)使(shi)交換柱內的pH值(zhi)保(bao)持在6左右。
除上述(shu)幾(ji)項指標外，還有樹脂的外形、粘度、耐(nai)磨性(xing)、在(zai)水中(zhong)的不溶性(xing)等。
3、離子交(jiao)換基(ji)本理論(lun)
(1)離(li)子交(jiao)換(huan)過程
離(li)子交(jiao)換過程可以看(kan)作是固相的(de)離(li)子交(jiao)換樹脂與液相（廢水）電解質之間的(de)化學(xue)置換反(fan)應。
過程通常分為(wei)五(wu)個(ge)階段(duan):
1）交換離(li)子從(cong)溶(rong)液(ye)中擴(kuo)散到樹脂顆粒表面；
2）交換離子在樹(shu)脂顆粒內部擴散；
3）交換離(li)子與結合在樹脂活性基團(tuan)上的(de)可交換離(li)子發(fa)生交換反應(ying)；
4）被交(jiao)換下來的離子在樹(shu)脂(zhi)顆粒內部(bu)擴散(san)；
5）被交換下(xia)來的離(li)子在(zai)溶液中(zhong)擴散(san)。
(2)離(li)子交換樹脂(zhi)的(de)選(xuan)擇性：
一(yi)些離(li)(li)子(zi)(zi)很容(rong)易(yi)被吸附而(er)另一(yi)些離(li)(li)子(zi)(zi)卻很難吸附，被樹(shu)脂吸附的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)再生的(de)時候，有(you)的(de)離(li)(li)子(zi)(zi)很容(rong)易(yi)被置換下來(lai)，而(er)有(you)的(de)卻很難被置換。離(li)(li)子(zi)(zi)交換樹(shu)脂所具有(you)的(de)這種性(xing)能稱為(wei)選擇性(xing)。
樹(shu)(shu)脂對各種(zhong)離(li)子的交換(huan)能(neng)力(li)是不同的，交換(huan)能(neng)力(li)大(da)小主要取決于各種(zhong)離(li)子對該(gai)樹(shu)(shu)脂的親合力(li)。強(qiang)酸性陽離(li)子交換(huan)樹(shu)(shu)脂的選擇(ze)順序為:
Fe3+>Cr3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+>H+>Li+
(3)水質對樹脂交換能(neng)力的(de)影響
1）懸(xuan)浮(fu)物(wu)和油脂
廢(fei)水中的(de)懸浮物會(hui)(hui)堵塞樹脂(zhi)孔隙，油(you)脂(zhi)會(hui)(hui)包住(zhu)樹脂(zhi)顆粒，都會(hui)(hui)使交換能力下降。因此(ci)當(dang)這些(xie)物質含量較多時(shi)，應進行預處理。預處理的(de)方法有(you)過濾、吸附等。
2）有機物
廢水中某些高分子有機物與樹(shu)脂活(huo)性基團的(de)(de)固定離(li)子結(jie)合力很(hen)大(da)，一旦結(jie)合就(jiu)很(hen)難(nan)進(jin)行(xing)再(zai)生，結(jie)果(guo)是降低樹(shu)脂的(de)(de)再(zai)生率和交換能力。
3）高價(jia)金屬(shu)離子(zi)
廢水中(zhong)Fe3＋、A13＋、Cr3＋等高價金屬離子能(neng)引(yin)起樹脂中(zhong)毒，當樹脂受鐵中(zhong)毒時，會使樹脂顏(yan)色變深。
從(cong)陽離子樹(shu)(shu)(shu)脂的選擇性(xing)可看出，高價金屬離子易為樹(shu)(shu)(shu)脂吸附，再(zai)生(sheng)時(shi)難于(yu)把(ba)它洗脫下來，結果會降(jiang)低樹(shu)(shu)(shu)脂的交換能力(li)。
為了恢復樹脂的交換能力可用高濃度酸長時(shi)間浸泡。
4）pH值(zhi)
強(qiang)酸和強(qiang)堿樹脂的活性基團的電離能力(li)很(hen)強(qiang)，交(jiao)換能力(li)基本上與(yu)pH值無關(guan)。
但(dan)弱酸性(xing)樹脂(zhi)在(zai)pH值低時不電離(li)或(huo)部分電離(li)，因此，在(zai)堿性(xing)條件(jian)下，才(cai)能(neng)得到較(jiao)高的交換能(neng)力。
而(er)弱堿性樹(shu)脂在(zai)酸性溶液中才能(neng)得到(dao)較大(da)的交換能(neng)力。
螯(ao)合樹脂對(dui)金(jin)屬的(de)結合與pH值有很大關系，每種金(jin)屬都有適宜的(de)pH值。
5）水溫
水溫(wen)高(gao)雖可(ke)加速離子交(jiao)(jiao)換(huan)的擴散，但各(ge)種離子交(jiao)(jiao)換(huan)樹脂(zhi)都有一(yi)定的允(yun)許(xu)使用溫(wen)度范圍(wei)。
6）氧(yang)化劑(ji)
廢水中如(ru)果(guo)含有氧(yang)化(hua)(hua)劑(ji)（如(ru)Cl2、O2、H2Cr2O7等(deng)）時(shi)，會使(shi)樹脂(zhi)氧(yang)化(hua)(hua)分(fen)解。強堿(jian)性(xing)(xing)陰樹脂(zhi)容(rong)易被氧(yang)化(hua)(hua)劑(ji)氧(yang)化(hua)(hua)，使(shi)交(jiao)換(huan)基團變成非堿(jian)性(xing)(xing)物質(zhi)，可(ke)能(neng)完全喪失交(jiao)換(huan)能(neng)力。氧(yang)化(hua)(hua)作用(yong)也會影響交(jiao)換(huan)樹脂(zhi)的本體，使(shi)樹脂(zhi)加速老化(hua)(hua)，結果(guo)使(shi)交(jiao)換(huan)能(neng)力下降。
4、離子(zi)交換的工藝過程
離(li)子交(jiao)換方式可分為靜態(tai)交(jiao)換與動態(tai)交(jiao)換兩種。
靜(jing)態(tai)交換是將廢水與(yu)交換劑同置(zhi)于一耐腐蝕的容器內，使(shi)它(ta)們充(chong)分(fen)接觸(chu)（可進(jin)行不斷(duan)攪拌）直至交換反應(ying)達(da)到平衡(heng)(heng)狀態(tai)。此法適用于平衡(heng)(heng)良好的交換反應(ying)。
動態交換是指廢水與(yu)樹脂(zhi)發生相(xiang)對移動，它又(you)有塔(ta)式（柱式）與(yu)連(lian)續式之分。在離子交換系統中多采用柱式交換法。
5、離子交(jiao)換樹(shu)脂的(de)再生(sheng)
離(li)子交(jiao)換(huan)與再生反應(ying)是一個可逆(ni)反應(ying)，樹脂再生就是使離(li)子交(jiao)換(huan)反應(ying)逆(ni)向進(jin)行，以(yi)恢(hui)復樹脂的離(li)子交(jiao)換(huan)性能。
（1）再(zai)生操作(zuo)過程
反洗(xi)是在離子(zi)交(jiao)換樹(shu)(shu)(shu)脂失效后，逆向(xiang)通入沖洗(xi)水和空(kong)氣，以松動樹(shu)(shu)(shu)脂層(ceng)和達到清洗(xi)樹(shu)(shu)(shu)脂層(ceng)內的雜物或分離陰(yin)、陽離子(zi)交(jiao)換樹(shu)(shu)(shu)脂（對于混合床）的目的。
在單床和復(fu)合床情況下(xia)，將再(zai)生劑以一定流(liu)速流(liu)經各自交換柱(zhu)內的樹脂層進行再(zai)生。
對(dui)于混合床則(ze)有柱(zhu)內(nei)、柱(zhu)外再(zai)生(sheng)及(ji)陰(yin)離(li)子(zi)交換樹脂(zhi)外移再(zai)生(sheng)三種方(fang)法(fa)，具體(ti)運用應視具體(ti)情況而定。
再生后還必須(xu)用水正洗，洗去(qu)樹脂中殘余再生劑及再生反(fan)應物。
有時再生后樹(shu)(shu)脂類(lei)型與使用所需樹(shu)(shu)脂型式不同，還(huan)需轉(zhuan)型。
（2）再(zai)生劑的選擇
陽(yang)離子(zi)交換樹脂的再生劑有HCl、H2SO4等(deng)。
強(qiang)酸性(xing)陽離子交(jiao)換樹脂可用HCl或H2SO4等強(qiang)酸及NaCl、Na2SO4等再生(sheng)。
弱酸性陽離(li)子(zi)樹脂可(ke)以(yi)用HCl、H2SO4等再生。
用(yong)于陰離子交換樹脂的再(zai)生劑有(you)NaOH、Na2CO3、NaHCO3等。
強堿性(xing)陰離子交換樹脂(zhi)可(ke)用NaOH等類強堿及NaCl再生，
弱堿性陰(yin)離子樹脂可以用NaOH、Na2CO3、NaHCO3等(deng)再生。
（3）再(zai)生(sheng)劑用量(liang)和再(zai)生(sheng)率的控制
盡可能地(di)減少再生(sheng)(sheng)劑(ji)用(yong)量，既可降低再生(sheng)(sheng)費用(yong)，又便于回收處(chu)理再生(sheng)(sheng)廢液(ye)。
盡量使用(yong)濃度較(jiao)高的再(zai)生劑(ji)，采(cai)用(yong)順流交換逆流再(zai)生的方法。
再生(sheng)時，一般不追求(qiu)過高的再生(sheng)率，把交(jiao)換(huan)(huan)劑(ji)(ji)的交(jiao)換(huan)(huan)能力恢到原來的80％左右就可以(yi)了。這(zhe)樣不僅可以(yi)節約再生(sheng)劑(ji)(ji)，縮(suo)短再生(sheng)時間，而且提(ti)高了再生(sheng)液中回(hui)收物質的濃度，有利于(yu)回(hui)收。
（4）順(shun)流(liu)再生與逆流(liu)再生
再生(sheng)(sheng)液的流向(xiang)和交(jiao)換時水流方向(xiang)相同稱為(wei)順(shun)流再生(sheng)(sheng)。反之為(wei)逆流再生(sheng)(sheng)。
順流再生優點(dian)是(shi)設備簡單，操作(zuo)方便，工作(zuo)可(ke)靠(kao)。缺點(dian)是(shi)再生液用量(liang)多，獲得的交換容(rong)量(liang)低，出水水質(zhi)差。
逆(ni)流(liu)再生時，再生液耗量少(shao)，交換劑獲得的(de)工作容量大(da)，而(er)且能保證出水質量，但逆(ni)流(liu)再生的(de)設備較(jiao)復(fu)雜，操作控制較(jiao)嚴格。
6、離(li)子交換(huan)法的應用及問題：
（1）離子交換法優點為:
離(li)子的去除效率高，設備較簡單，操(cao)作容易控制。
（2）目前在(zai)應用中存在(zai)的問題是:
應用范圍還受到離子交(jiao)換劑品(pin)種(zhong)、產量、成本的(de)限制，對廢(fei)水的(de)預處理要(yao)求較高，另外，離子交(jiao)換劑的(de)再生(sheng)及再生(sheng)液的(de)處理有時也是一(yi)個難(nan)以解決的(de)問題。
二、吸(xi)附法
1、吸附原理(li)
固體表面(mian)(mian)有(you)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)水中溶(rong)解及膠體物質(zhi)的(de)能力(li)，比(bi)表面(mian)(mian)積很大(da)的(de)活性炭等具有(you)很高的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)能力(li)，可用(yong)作吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)。吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)可分(fen)為物理吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)和化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。如果吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)與被吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)物質(zhi)之間(jian)(jian)是通過分(fen)子(zi)間(jian)(jian)引力(li)(即范德華力(li))而產生(sheng)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)，稱為物理吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)；如果吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)劑(ji)與被吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)物質(zhi)之間(jian)(jian)產生(sheng)化學(xue)(xue)作用(yong)，生(sheng)成化學(xue)(xue)鍵引起吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)，稱為化學(xue)(xue)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。離子(zi)交換實際上也是一種吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)。
物理(li)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)和(he)化學吸(xi)(xi)附(fu)(fu)并非不相容的(de)，而且隨著條(tiao)件的(de)變化可(ke)以相伴發生，但(dan)在(zai)一(yi)個(ge)系(xi)統(tong)中，可(ke)能(neng)某一(yi)種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)是(shi)主(zhu)要的(de)。在(zai)污水處理(li)中，多數(shu)情況下，往往是(shi)幾種吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)綜合(he)結(jie)果。
一定的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑(ji)所吸(xi)附(fu)(fu)物(wu)質的(de)(de)數量與(yu)此(ci)物(wu)質的(de)(de)性質及其(qi)濃度(du)和溫度(du)有(you)關。表明被吸(xi)附(fu)(fu)物(wu)的(de)(de)量與(yu)濃度(du)之間(jian)的(de)(de)關系式(shi)稱為吸(xi)附(fu)(fu)等溫式(shi)。目前常用(yong)的(de)(de)公式(shi)有(you)二(er)：弗勞德利希(xi)(Freundlich)吸(xi)附(fu)(fu)等溫式(shi)，朗格(ge)繆(mou)爾(Langrnuir)吸(xi)附(fu)(fu)等溫式(shi)。
2、影(ying)響吸附的因素(su)
吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)度(du)是衡(heng)(heng)量吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)過程的(de)(de)主要指標。固體吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)能力的(de)(de)大小可用吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)量來衡(heng)(heng)量。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)度(du)是指單位重量吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)在單位時間內所吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)的(de)(de)物質量。在水處(chu)理(li)中，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)度(du)決定(ding)了污水需(xu)要與(yu)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)劑(ji)接觸的(de)(de)時間。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)速(su)度(du)快(kuai)，則(ze)所需(xu)的(de)(de)接觸時間就短，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)設備的(de)(de)容積(ji)就小。
多孔性吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)過程基本上可分為(wei)三個階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)：顆(ke)粒外(wai)部擴散(san)(san)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，即吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)從溶液(ye)中(zhong)擴散(san)(san)到吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)表(biao)(biao)面；孔隙擴散(san)(san)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，即吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)在(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)孔隙中(zhong)繼續(xu)向吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)點擴散(san)(san)；吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)反應階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)被(bei)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)在(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)(ji)孔隙內的(de)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)點表(biao)(biao)面。一般，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)速(su)度主要(yao)取決(jue)于(yu)外(wai)部擴散(san)(san)速(su)度和孔隙擴散(san)(san)速(su)度。
顆(ke)(ke)粒外(wai)部擴(kuo)散速(su)度與溶(rong)液濃度成正比(bi)，也與吸(xi)附劑的比(bi)表面積的大(da)小(xiao)成正比(bi)。因此吸(xi)附劑顆(ke)(ke)粒直徑越(yue)小(xiao)，外(wai)部擴(kuo)散速(su)度越(yue)快。同時，增(zeng)加(jia)溶(rong)液與顆(ke)(ke)粒間的相對運(yun)動(dong)速(su)度，也可(ke)以提高(gao)外(wai)部擴(kuo)散速(su)度。
孔(kong)(kong)隙擴散速(su)度(du)與(yu)吸(xi)附(fu)(fu)劑孔(kong)(kong)隙的大(da)小和結構(gou)，吸(xi)附(fu)(fu)質顆(ke)粒(li)的大(da)小和結構(gou)等(deng)因(yin)素有關(guan)。一般，吸(xi)附(fu)(fu)劑顆(ke)粒(li)越小，孔(kong)(kong)隙擴散速(su)度(du)越快。
吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑的(de)物(wu)理化學性質(zhi)(zhi)(zhi)和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)物(wu)理化學性質(zhi)(zhi)(zhi)對吸(xi)附(fu)(fu)(fu)有很大影(ying)響(xiang)。一(yi)般，極性分子(zi)(或離子(zi))型的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑容易(yi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)極性分子(zi)(或離子(zi))型的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)；非(fei)極性分子(zi)型的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)劑容易(yi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)非(fei)極性的(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)。同(tong)時(shi)，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)溶解(jie)度(du)(du)越(yue)低，越(yue)容易(yi)被吸(xi)附(fu)(fu)(fu)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)濃(nong)度(du)(du)增(zeng)加，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)量也隨之增(zeng)加。
污水的pH值對吸(xi)(xi)附也有(you)影響，活性炭一般在酸性條件(jian)下(xia)比在堿(jian)性條件(jian)下(xia)有(you)較高的吸(xi)(xi)附量。吸(xi)(xi)附反(fan)應通常是放熱反(fan)應，因此溫度低對吸(xi)(xi)附反(fan)應有(you)利。
3、吸附劑
吸附(fu)劑(ji)的種(zhong)類很多。常(chang)用是活性炭和腐植酸類吸附(fu)劑(ji)。
（1）．活性炭(tan)
在(zai)生(sheng)產中應用(yong)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)的(de)(de)種類(lei)很多。一(yi)般都(dou)制成粉(fen)末狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)或顆粒狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)。粉(fen)末狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)吸附能力(li)強，制備容易，價格較低，但(dan)再(zai)(zai)生(sheng)困難，一(yi)般不能重(zhong)(zhong)復(fu)使用(yong)。顆粒狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)的(de)(de)活(huo)性炭(tan)價格較貴(gui)，但(dan)可再(zai)(zai)生(sheng)后重(zhong)(zhong)復(fu)使用(yong)，并且(qie)使用(yong)時的(de)(de)勞動條件較好，操作管理方便(bian)。因(yin)此在(zai)水處理中較多采(cai)用(yong)顆粒狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)活(huo)性炭(tan)。
活性炭的比(bi)表面積可達800—2000m2／g，有很(hen)高的吸附能力。
顆粒狀活(huo)性炭在使用一段(duan)時(shi)間(jian)后(hou)，吸附(fu)了大量吸附(fu)質，逐步趨向飽和并喪失工作能力，此時(shi)應進行更(geng)換或再生(sheng)。再生(sheng)是在吸附(fu)劑本身的結構基本不發生(sheng)變化(hua)的情況下，用某種方法將吸附(fu)質從(cong)吸附(fu)劑微孔中(zhong)除去，恢復它(ta)的吸附(fu)能力。活(huo)性炭的再生(sheng)方法主要有(you)：
1)加熱再生法在高溫(wen)條件下，提高了吸附質分子的能量，使(shi)其易(yi)于(yu)從活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的活(huo)性(xing)(xing)點脫離；而吸附的有機(ji)物(wu)則在高溫(wen)下氧(yang)(yang)化和分解，成為氣(qi)態逸(yi)出或斷裂成低(di)分子。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的再生一般用多(duo)段(duan)式再生爐。爐內供應微量氧(yang)(yang)氣(qi)，使(shi)進行氧(yang)(yang)化反應而又不致使(shi)炭(tan)(tan)燃燒損(sun)失。
2)化(hua)學再(zai)生法通過化(hua)學反(fan)應，使吸(xi)附質(zhi)轉(zhuan)化(hua)為易溶于水的物質(zhi)而解吸(xi)下來(lai)。
（2）腐植酸類(lei)吸(xi)附劑
用(yong)作吸附(fu)劑(ji)的(de)腐植(zhi)(zhi)酸類物(wu)質主要有：天然的(de)富含腐植(zhi)(zhi)酸的(de)風(feng)化煤、泥煤、褐(he)煤等，它們可以直(zhi)接(jie)使用(yong)或經簡單處理后使用(yong)；將(jiang)富含腐植(zhi)(zhi)酸的(de)物(wu)質用(yong)適當的(de)粘合(he)劑(ji)制備成(cheng)的(de)腐植(zhi)(zhi)酸系樹脂(zhi)。
4、吸附(fu)工藝和設(she)備
吸(xi)附(fu)的操作(zuo)方(fang)式分為間歇(xie)式和連續式。間歇(xie)式是(shi)將廢(fei)水和吸(xi)附(fu)劑(ji)放在吸(xi)附(fu)池內(nei)進行攪拌30min左右，然后靜(jing)置沉淀，排除澄清液。間歇(xie)式吸(xi)附(fu)主要用于(yu)小量廢(fei)水的處理和實(shi)驗研究，在生(sheng)產(chan)上一(yi)般要用兩個吸(xi)附(fu)池、交換工作(zuo)。在一(yi)般情況下，都(dou)采(cai)用連續的方(fang)式。
連(lian)續吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)可以采用固定(ding)床(chuang)(chuang)、移(yi)(yi)動床(chuang)(chuang)和(he)流化床(chuang)(chuang)。固定(ding)床(chuang)(chuang)連(lian)續吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)方式是(shi)廢水(shui)處理中(zhong)最常用的。吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑固定(ding)填放在(zai)(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱(或塔)中(zhong)，所以叫(jiao)固定(ding)床(chuang)(chuang)。移(yi)(yi)動床(chuang)(chuang)連(lian)續吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)是(shi)指在(zai)(zai)操作過程中(zhong)定(ding)期(qi)地將接(jie)近飽和(he)的一部分吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑從吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱排出(chu)，并同時將等量的新鮮吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑加入柱中(zhong)。所謂流化床(chuang)(chuang)是(shi)指吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑在(zai)(zai)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)柱內處于(yu)膨脹(zhang)狀態，懸浮于(yu)由下(xia)而上的水(shui)流中(zhong)。由于(yu)移(yi)(yi)動床(chuang)(chuang)和(he)流化床(chuang)(chuang)的操作較(jiao)復雜，在(zai)(zai)廢水(shui)處理中(zhong)較(jiao)少使用。
在一(yi)般的(de)(de)(de)連(lian)續式固定(ding)床吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)柱(zhu)中(zhong)(zhong)，吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑的(de)(de)(de)總厚度(du)(du)(du)為(wei)3～5m，分成(cheng)幾(ji)個(ge)柱(zhu)串聯(lian)工作(zuo)，每個(ge)柱(zhu)的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑厚度(du)(du)(du)為(wei)1～2m。廢(fei)水(shui)從上(shang)向下過濾，過濾速(su)度(du)(du)(du)在4～15m/h之間，接(jie)觸時間一(yi)般不(bu)大于30～60min。為(wei)防止吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑層的(de)(de)(de)堵塞，含懸浮(fu)物的(de)(de)(de)廢(fei)水(shui)一(yi)般先應(ying)經過砂濾，再(zai)進行吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)處理。吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)柱(zhu)在工作(zuo)過程中(zhong)(zhong)，上(shang)部(bu)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑層的(de)(de)(de)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)質濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)逐漸增高，達到飽(bao)(bao)和(he)而失去繼續吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)能力(li)。隨(sui)著運行時間的(de)(de)(de)推移，上(shang)部(bu)飽(bao)(bao)和(he)區高度(du)(du)(du)增加而下部(bu)新鮮(xian)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)層的(de)(de)(de)高度(du)(du)(du)則不(bu)斷減小(xiao)，直(zhi)至全部(bu)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)劑都達到飽(bao)(bao)和(he)，出水(shui)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)與進水(shui)濃(nong)(nong)度(du)(du)(du)相等，吸附(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)柱(zhu)全部(bu)喪失工作(zuo)能力(li)。
在實際(ji)操作中，吸(xi)附柱(zhu)(zhu)達到(dao)(dao)完全飽和(he)及出(chu)水濃度與進(jin)(jin)水濃度相等是(shi)(shi)不(bu)可能的，也是(shi)(shi)不(bu)允(yun)許(xu)的。通常是(shi)(shi)根(gen)據對出(chu)水水質的要求，規(gui)(gui)定一(yi)個出(chu)水含污染物質的允(yun)許(xu)濃度值。當運行(xing)中出(chu)水達到(dao)(dao)這一(yi)規(gui)(gui)定值時，即(ji)認為吸(xi)附層已達到(dao)(dao)“穿透(tou)”，這一(yi)吸(xi)附柱(zhu)(zhu)便停止工作，進(jin)(jin)行(xing)吸(xi)附劑的更(geng)換。
5、吸附法在污水處理中(zhong)的應用
由于吸(xi)附(fu)法(fa)對進水(shui)的(de)(de)(de)(de)預處理(li)要(yao)求(qiu)高，吸(xi)附(fu)劑的(de)(de)(de)(de)價格昂貴，因此在廢水(shui)處理(li)中(zhong)，吸(xi)附(fu)法(fa)主要(yao)用(yong)來(lai)去(qu)除(chu)廢水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)微(wei)量(liang)污(wu)染物，達到深(shen)度凈化的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。如：廢水(shui)中(zhong)少量(liang)重金屬離子的(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)、少量(liang)有(you)害的(de)(de)(de)(de)生物難降解有(you)機物的(de)(de)(de)(de)去(qu)除(chu)、脫色除(chu)臭等。
三(san)、膜分(fen)離技術
1、概述(shu)
膜分離法是利用特(te)殊(shu)的(de)薄膜對液體中的(de)某些成分進行選擇性透(tou)過(guo)(guo)的(de)方法的(de)統稱。溶劑透(tou)過(guo)(guo)膜的(de)過(guo)(guo)程稱為(wei)滲透(tou)(osmosis)。
溶質(zhi)透過(guo)膜的過(guo)程稱為滲析(dialysis)。
幾種主要膜(mo)分離法的特點：
（1）膜分離過程不發生相變，因此能(neng)量(liang)轉化(hua)的效率高。例如(ru)在現在的各種海水(shui)淡(dan)化(hua)方法中(zhong)反滲透法能(neng)耗(hao)最低(di)；
（2）膜(mo)分離(li)過程在常溫(wen)下進行(xing)，因而(er)特別適于對熱敏性物料(liao)，如果(guo)汁、酶(mei)、藥物等的(de)分離(li)、分級和(he)濃縮；
（3）裝置簡(jian)單(dan)，操(cao)作簡(jian)單(dan)，控制(zhi)、維修容易，且分離(li)效率高(gao)。與其它水處理方法相比，具有占(zhan)地(di)面積小、適(shi)用范圍廣、處理效率高(gao)等特點；
（4）由于目前膜(mo)的(de)成(cheng)本較高，所(suo)以膜(mo)分(fen)離(li)法(fa)投資較高，有些(xie)膜(mo)對酸或堿的(de)耐受能力較差。所(suo)以目前膜(mo)分(fen)離(li)法(fa)在水(shui)處(chu)理(li)中(zhong)(zhong)一般用(yong)于回收廢水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)有用(yong)成(cheng)分(fen)或水(shui)的(de)回用(yong)處(chu)理(li)。
2、電滲析（electrodialysis)
原理和(he)工作過程
用特制(zhi)的(de)(de)(de)半透膜(mo)(semi-permeablemembrane)將濃(nong)(nong)度(du)不同(tong)的(de)(de)(de)溶(rong)液隔開(kai)，溶(rong)質即(ji)從濃(nong)(nong)度(du)高的(de)(de)(de)一(yi)側透過膜(mo)而擴散(diffusion)到濃(nong)(nong)度(du)低的(de)(de)(de)一(yi)側，這種現象稱(cheng)為(wei)滲(shen)析作用(dialysis)，也稱(cheng)擴散滲(shen)析、濃(nong)(nong)差滲(shen)析。
電(dian)滲析的(de)原理是在直流電(dian)場的(de)作(zuo)用下，依(yi)靠(kao)對水(shui)中離(li)子(zi)有選擇透過性的(de)離(li)子(zi)交(jiao)換膜(ionexchangemembrane)，使離(li)子(zi)從一種(zhong)溶液(ye)透過離(li)子(zi)交(jiao)換膜進入(ru)另一種(zhong)溶液(ye)，以達到分離(li)、提(ti)純、濃縮、回收的(de)目的(de)。
3、離子交換膜
離(li)(li)子交換膜具有與離(li)(li)子交換樹脂相同的組成(cheng)，含有活性基(ji)團和(he)能(neng)使離(li)(li)子透(tou)過的細孔。常(chang)用的離(li)(li)子交換膜按(an)其(qi)選擇透(tou)過性可分為陽(yang)膜、陰(yin)膜、復合膜等(deng)數種。
陽(yang)膜(mo)(cationexchangemembrane)含有(you)陽(yang)離子(zi)交換基(ji)團，在(zai)水(shui)中(zhong)交換基(ji)團發生離解，使膜(mo)上(shang)帶(dai)有(you)負電，能排(pai)斥水(shui)中(zhong)的陰離子(zi)，吸引水(shui)中(zhong)的陽(yang)離子(zi)并使其通過。
陰膜(anionexchangemembrane)含有陰離(li)(li)子交換(huan)基團，在水中離(li)(li)解出(chu)陰離(li)(li)子，使膜上帶正電，吸(xi)引陰離(li)(li)子并使其(qi)通過。
復(fu)(fu)合(he)膜(mo)復(fu)(fu)合(he)膜(mo)由一面(mian)(mian)陽膜(mo)和一面(mian)(mian)陰(yin)膜(mo)其間夾一層極(ji)(ji)薄的(de)(de)網布做成，具有(you)方向(xiang)性(xing)的(de)(de)電阻(zu)。當(dang)陽膜(mo)面(mian)(mian)朝(chao)向(xiang)陰(yin)極(ji)(ji)，陰(yin)膜(mo)面(mian)(mian)朝(chao)向(xiang)陽極(ji)(ji)時，正(zheng)、負離子(zi)都不能透過(guo)膜(mo)，顯示出很高的(de)(de)電阻(zu)。當(dang)膜(mo)的(de)(de)朝(chao)向(xiang)與上述相(xiang)反時，膜(mo)電阻(zu)降低，膜(mo)兩側(ce)相(xiang)應的(de)(de)離子(zi)進(jin)入膜(mo)中(zhong)。
4、電(dian)滲(shen)析器(qi)
電滲析器(qi)的組裝依其(qi)應(ying)用不同而有所不同。其(qi)組裝的情(qing)況是用級(ji)和(he)段來表(biao)示的。
級：一對正、負電極之間的膜堆稱為(wei)一級。
段：具有同一(yi)水流方向的并聯(lian)膜(mo)堆稱為一(yi)段。
電滲析(xi)法可以有效(xiao)地(di)回收廢水(shui)中的無機(ji)(ji)酸、堿、金(jin)屬鹽及有機(ji)(ji)電解(jie)質等(deng)，使廢水(shui)凈化(hua)。
5、反滲(shen)透
（1）、反滲透(reverseosmosis,RO)原理(li)
開始時(shi)兩(liang)邊(bian)液面相(xiang)同，由(you)于濃(nong)度差存在，半透(tou)膜又不允(yun)許溶質(zhi)通過，所以水透(tou)過膜，使(shi)濃(nong)水一邊(bian)液面升高，產(chan)生滲(shen)透(tou)壓，在濃(nong)水邊(bian)加壓，當壓力超過滲(shen)透(tou)壓時(shi)，則水透(tou)過半透(tou)膜，即(ji)反滲(shen)透(tou)，實現凈化過程。
（2）、反滲(shen)透膜及作用機理
反滲透膜應具(ju)有(you)多種性能：
選擇性好(hao)，單位(wei)膜面積上透水量大，脫鹽(yan)率高；
機械強度好，能抗壓、抗拉(la)、耐磨；
熱和化(hua)學的穩定性好(hao)，能耐酸、堿腐蝕和微生(sheng)物侵蝕，耐水解、輻(fu)射(she)和氧化(hua)；
結構均勻一致，盡可能(neng)地(di)薄(bo)，壽命長(chang)，成本低。
反滲(shen)透膜的(de)分類：
按成膜材料可(ke)分為有(you)機膜和無機高聚物膜；
按膜(mo)的形狀可分為平板狀、管狀、中空(kong)纖維(wei)狀膜(mo)；
按(an)膜(mo)(mo)結構可分為多孔性和致(zhi)密性膜(mo)(mo)，或對(dui)稱牲(均勻性)和不對(dui)稱性(各向(xiang)異性)結構膜(mo)(mo)；
按應用(yong)對象可分為海水(shui)淡(dan)(dan)化(hua)用(yong)的海水(shui)膜、咸水(shui)淡(dan)(dan)化(hua)用(yong)的咸水(shui)膜及(ji)用(yong)于廢水(shui)處理、分離提純等的膜。
反滲透膜(mo)的透過機理(li)
1）氫鍵理論
該理論認為，水透過膜(mo)(mo)是(shi)由于水分子和膜(mo)(mo)的活化點(dian)形(xing)成氫(qing)鍵及斷開氫(qing)鍵的過程。
即在高壓(ya)作用(yong)下(xia)，溶液(ye)中水分子和(he)膜表皮層活(huo)化(hua)(hua)點(dian)締合，原活(huo)化(hua)(hua)點(dian)上的(de)結(jie)合水解(jie)離出(chu)來，解(jie)離出(chu)來的(de)水分子繼續和(he)下(xia)一(yi)個活(huo)化(hua)(hua)點(dian)締合，又解(jie)離出(chu)下(xia)一(yi)個結(jie)合水。
水分子通過一(yi)連(lian)串的(de)締合－解離(li)過程，依次從一(yi)個活(huo)化點轉移到下一(yi)個活(huo)化點，直至離(li)開表皮(pi)層，進入(ru)多(duo)孔(kong)層。
2)優(you)先吸附(fu)－毛細(xi)管流理(li)論
該理論把(ba)反(fan)滲(shen)透膜看作一種微(wei)細多孔結構物質(zhi)(zhi)，它(ta)有選擇性吸附水分子而(er)排斥溶質(zhi)(zhi)分子的化學特性。
當水(shui)溶液同膜接(jie)觸時，膜表(biao)面優(you)先(xian)吸附水(shui)分子，在界(jie)面上形(xing)成一層不含(han)溶質的純水(shui)分子層，其(qi)厚度視界(jie)面性質而異(yi)，或(huo)(huo)為單分子層或(huo)(huo)為多分子層。
在外壓作用下，界(jie)面水層(ceng)在膜(mo)孔內產生毛細(xi)管(guan)流連續地透(tou)過膜(mo)。
