水处理作业

1水的物化处理作业项文力090430第一章超纯水及其制备20℃时测得纯水电阻率（MΩ·cm）为16，换算成25℃时的电阻率？解：20℃时测得纯水电导率为：L20℃=1/16μΩ-1·cm-1=0.0625μΩ-1·cm-1；Lt=Le(t)+Lp(t)；Le(25℃)=kt*Le(t)=kt*(Lt-Lp(t))=k20℃*(L20℃-Lp(20℃))；∴L25℃=Le(25℃)+Lp(25℃)=k20℃*(L20℃-Lp(20℃))+Lp(25℃)；∴ρ25℃=1/L25℃=1/[k20℃*(L20℃-Lp(20℃))+Lp(25℃)]；查表得：k20℃=1.111；Lp(20℃)=0.0380μΩ-1·cm-1；Lp(25℃)=0.0548μΩ-1·cm-1；∴ρ25℃=1/[k20℃*(L20℃-Lp(20℃))+Lp(25℃)]=11.111*(0.06250.0380)0.0548=12.19MΩ·cm第二章传质与物料平衡原理多相反应模型：如图为淹没式生物活性炭滤池，试建立数学模型，假定生物反应为一级反应dsksdt，其他参数自行假定。进水S0,Q出水Se,QLΔL面积AAΔL图淹没式生物活性炭滤池2解：如图，在滤柱上取一段ΔL，在AΔL这一体积微元内，建立污染物的物料衡算方程。主体溶液中污染物的变化量等于活性炭表面生物膜反应的量。假定微元内单位体积生物膜表面积为F，污染物进入生物膜表面的通量为NΔ，则：-QΔS=AΔL·F·NΔ∴SAFNLQ，微元趋于无限小时，AFNQdSdL假定活性炭的空隙率为ε，比表面积为e，则：F=(1-ε)e；∵污染物到达生物膜后才发生反应，反应速率为一级反应dsksdt，而NΔ为污染物的通量，进入生物膜表面由于反应而消失，消失速率即反应速率，∴-NΔ=dsksdt；∴AFN(1)QdSAekSdLQ∴0(1)ln()eSAekLSQ∴0(1)exp[]eAekLSSQ第三章离子交换理论用离子交换法从CuSO4废液中回收Cu，废液含Cu2+为20mgN/L，处理水量3.78m3/h。要求Cu2+回收率为99%，参考有关资料，当水流速度u=22m/h，Kfav=1500h-1；固定床装填强酸性阳离子交换树脂ρb=350kg/m3。总交换容量≥4.9mgN/g，经过酸再生后，残余Cu2+为0.3mgN/g，试计算交换带宽度；若树脂层高为1.6m，估算树脂层运行时间。表1Cu2+--H+平衡数据Cu2+初始浓度/mgN/L20161284210.2平衡浓度/mgN/L2.41.90.50.250.10.050.020解：(a)交换带宽度：由已知得，废液的初始浓度C0=20mgN/L，终了浓度C2=20*(1-0.99)=0.2mgN/L，树脂初始吸附量q2=0.3mgN/g，终了吸附量取q0=4.9-0.3=4.6mgN/g。表2数据计算Cu2+初始浓度CmgN/L平衡浓度CemgN/LC-Ce1/(C-Ce)△C1/(C-Ce)平均值△C/(C-Ce)平均值i1ncCCe202.417.600.0573161.914.100.07140.0640.2550.256120.511.500.08740.0790.3160.57280.257.750.12940.1080.4321.00440.13.900.25640.1930.7711.77620.051.950.51320.3850.7692.54610.020.981.02010.7670.7673.3130.200.205.0000.83.0102.4085.721由表2得，02i15.721nCCdccCCeCCeZa=02225.7210.0841500CCeudcmmkaCC。(b)树脂层运行时间：由已知得，树脂层高h为1.6m，00(0.5)3504.6(1.60.50.084)5.72220bbqhZathhuC第三章活性炭吸附3-1某工业废水的pH为4.4，用活性炭直接吸附其中有机物。用A、B、C三种活性炭在一升水样中加不同量的有机物进行吸附实验。加活性炭1g。平衡浓度的实验结果见表3-1-1，容积传质系数ka的实验见表3-1-2。(a)求每种活性炭所适用的吸附公式及相应的公式中的常数。（b）求每种活性炭的容积传质系数ka。活性炭的容重皆用300kg/m3。表3-1-1平衡浓度试验TOC初始浓度/mg/L平衡浓度/mg/L炭A炭B炭C10200.5231.1610.0030.0450.4981.04740802.94411.090.9310.832.2315.88716032066.95222.258.18186.722.17133.96401280540.91180474.51080.5444.41081.81256024602322.52360.8表3-1-2容积传质系数实验TOC初始浓度=320mg/L时间/sTOC浓度/mg/L炭A炭B炭C124831330731230531130228625821617029627829227416322542332392074解：(a)求每种活性炭所适用的吸附公式及相应的公式中的常数：首先判断活性炭A、B、C是否符合langmuir公式：由吸附量试验数据得吸附量数据，见表3-1-3。1g活性炭的吸附量即是（ρ-ρe），相当于吸附等温线的x/m。用吸附量x/m和平衡浓度ρe绘制吸附等温线，见图3-1-1。表3-1-3平衡浓度试验数据图3-1-1langmuir吸附等温线从图3-1-1可以看出：活性炭A、C符合langmuir吸附等温线，而活性炭B偏差较大，需通过直线回归作图进一步验证。从表3-1-1中数据可以看出ρe值基本上都大于1mg/L，利用langmuir公式的变形公式00)/(1)/(1)/(mxbemxmxe，需作mxe/～ρe关系曲线：计算mxe/，列于表3-1-4，以平衡浓度ρe为横坐标，mxe/为纵坐标进行直线回归做图3-1-2。表3-1-4mxe/～ρe数据平衡浓度ρe(mg/L)mxe/(g/L)TOC初始浓度ρmg/L平衡浓度ρemg/L吸附量x/mmg/g炭A炭B炭C炭A炭B炭C10200.5231.1610.0030.0450.4981.0479.47718.8399.99719.9559.50218.95340801602.94411.090.9310.832.2315.88737.05668.91039.07069.17037.76974.11366.9558.1822.1793.050101.820137.830320640222.2540.9186.7474.5133.9444.497.80099.100133.300165.500186.100195.60012802560118024601080.52322.51081.812360.8100.000100.000199.500237.500198.190199.2005炭A炭B炭C炭A炭B炭C0.5231.1610.0030.0450.4981.0470.05520.06160.00030.00230.05240.05522.94411.090.9310.832.2315.8870.07940.16090.02380.15660.05910.079466.95222.258.18186.722.17133.90.71952.27200.57141.40060.16090.7195540.91180474.51080.5444.41081.815.458111.80002.86715.41602.27205.458424602322.52360.824.60009.778911.8514图3-1-2langmuir回归直线由图3-1-2得，R代表拟合程度，越接近于1，表明拟合越准确，炭A、C的R值都为1，说明适合langmuir公式，而炭B需要进一步验证。由langnuir公式的变形及00)/(1)/(1)/(mxbemxmxe及图3-1-2的拟合方程知：对于炭A：01.0)/(10mx。0507.0)/(10mxb，即100)/(0mxmg/g，b=0.197。所以，炭A的吸附等温线公式为：eemx197.01724.19。同理可知炭C：005.0)/(10mx，0498.0)/(10mxb，可得0(/)200xmmg/g，b=0.1004，炭C的吸附等温线公式为：20.0810.1004xeme。判断炭B是否符合Freundlich公式：利用Freundlich公式的变形fKenmxlglg1lg，根据表3-1-3数据计算lgρe，lg(x/m)列于表3-1-5，并作lg(x/m)～lgρe关系曲线，如图3-1-3所示。表3-1-5Frendlich数据lgρe-2.5229-1.3468-0.03151.03461.76482.27112.67623.03363.366lg(x/m)0.99991.30011.59181.83992.00782.12482.21882.29992.37576图3-1-3Freundlich公式回归直线从图3-1-3可得，活性炭B更符合Freundlich公式。由Freundlich公式的变形fKenmxlglg1lg知：232.01n，598.1lgfK，即28.639fK。R2=0.9998，接近于1，拟合较准确，所以炭B的吸附等温线公式为：232.0628.39emx。活性炭A、B、C的吸附等温线公式为：炭A：eemx197.01724.19；炭B：232.0628.39emx；炭C：20.0810.1004xeme，其中，mx--吸附量mg/g，ρe--平衡浓度mg/L。(b)求每种活性炭的容积传质系数ka:对给定的数据计算列于下表3-1-6，利用公式tmkaCeei303.2lg，作lg(ρi-ρe)/ρ-ρe～t关系曲线，如图3-1-4。表3-1-6容积传质系数实验TOC初始浓度=320mg/L时间/sTOC浓度(mg/L)ρiρeρi-ρe炭A炭B炭C炭A炭B炭C炭A炭B炭C12313307312305311302320320222.2222.2186.7186.7133.9133.997.897.8133.3133.3186.1186.1186.1186.148296278292274286258320320222.2222.2186.7186.7133.9133.997.897.8133.3133.31632254233239207216170320320222.2222.2186.7186.7133.9133.997.897.8133.3133.3186.1186.1ρ-ρe(ρi-ρe)/ρ-ρelg(ρi-ρe)/ρ-ρe炭A炭B炭C炭A炭B炭C炭A炭B炭C90.884.8125.3118.3177.1168.11.07711.15331.06381.12681.05081.10710.03230.06190.02690.05180.02150.0442773.855.831.810.8105.387.352.320.3152.1124.182.136.11.32521.75273.07559.05561.26591.52692.54886.56651.22351.49962.26675.15510.12230.24370.48790.95690.10240.18380.40630.81730.08760.1760.35540.7122图3-1-4活性炭的容积传质系数ka由公式tmkaCeei303.2lg，其中，m=1g，ρc=300kg/m3：活性炭A：0299.0303.2