环境工程原理Word格式文档下载.docx

1、电解电化学反应沉淀工业废水、废液中金属的回收蒸发浓缩挥发废酸的再生利用沼气发酵高浓度有机废水 /废液利用3.简述沉降分离的原理、类型和各类型的主要特征。原理：将含有颗粒物的流体（水或气体）置于某种力场（重力场、离心力场、电场或惯性场等）中，使颗粒物与 连续相的流体之间发生相对运动，沉降到器壁、器底或其他沉积表面，从而实现颗粒物与流体的分离。沉降过程作用力特征重力沉降重力沉降速率小，适用于较大颗粒分离离心沉降离心力适用于不同大小颗粒的分离电沉降电场力带电微细颗粒（0. 1 pm）的分离惯性沉降惯性力适用于1020叩以上粉尘的分离扩散沉降热运动微细粒子 0,01卜叩）的分离4.比较重力沉降和离心沉

2、降的主要区别。与重力沉降相比，离心沉降有如下特征：沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心由于离心力随 旋转半径而变化，致使离心沉降速率也随颗粒所处的位置而变，所以颗粒的离心沉降速率不是恒定的，而重力沉降 速率则是不变的。离心沉降速率在数值上远大于重力沉降速率， 对于细小颗粒以及密度与流体相近的颗粒的分离,利用离心沉降要比重力沉降有效得多。离心沉降使用的是离心力而重力沉降利用的是重力5.表面过滤与深层过滤的主要区别是什么？各自的定义？表面过滤：过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小过滤时固体颗粒被过滤介质截留， 并在其表面逐渐积累成滤饼此时沉积的滤饼亦起过滤作用， 又称滤饼过滤通

3、常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高 或过滤速度较慢的情况。深层过滤：利用过滤介质间空隙进行过滤通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中滤料内部空隙大于 悬浮颗粒粒径悬浮颗粒随流体进入滤料内部，在拦截、惯性碰撞、扩散沉淀等作用下颗粒附着在滤料表面上而与 流体分开 区别：表面过滤通常发生在过滤流体中颗粒物浓度较高或过滤速度较慢的情况， 过滤介质的孔一般要比待过滤流体中的固体颗粒的粒径小。深层过滤利用过滤介质间空隙进行过滤，通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中，滤料内部空隙大于悬浮 颗粒粒径。参考答案：从两者的过滤介质、过滤过程、过滤机理和应用范围加以比较。 。6.包压过滤和包速过滤的主要区别是什么？

4、恒压过滤：在过滤过程中，过滤压差自始自终保持恒定。对于指定的悬浮液， K为常数。恒速过滤：恒速过滤是指在过滤过程中过滤速度保持不变，即滤液量与过滤时间呈正比。 区别：7.表面过滤的过滤阻力有哪些部分组成？由过滤介质的过滤阻力 Rm和滤饼层的过滤阻力 Rc组成1过滤介质过滤阻力 Rm=过滤介质的过滤比阻 rm*过滤介质厚度Lm2滤饼层过滤阻力 &=滤饼层过滤比阻rc*滤饼层厚度L8.颗粒床层的空隙率？的影响因素：怎）颗粒粒样的均匀性， 粒祐越均勾，石越大（S）颗粒表而的光沿性。 颗粒表面越光冶，幻越小颗粒的太小。 颗粒粒柯越大. &越大非球形抵粒的球形度 球形度越小，占越小O 床层的堆积方式，

5、乱 MhkJB 7大CD 床层的堆积速度。 堆积越快，&9.流体通过颗粒床层的实际流速 u1与哪些因素有关，与空床流速是什么关系？1因素：u 1流体在床层空隙中的实际流速， m/s;d eb颗粒床层的当量直径， m; p 流体通过颗粒床层的压力差， Pa; 流体黏度，Pa s;l 孔通道的平均长度， 作2与空床流速的关系： ui =Uz10.简述吸收的基本原理和过程。基本原理：依据混合气体各组分在同一种液体溶剂中的物理溶解度（或化学反应活性）的不同，而将气体混合 物分离的操作过程。实际上是混合气体组分从气相到液相的相间传质过程过程：11.化学吸收与物理吸收过程有哪些基本步骤？物理吸收：（典型的

6、溶质由气相向液相的两相传递过程）溶质由气相主体传递至两相界面，即气相内的传递；溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递；溶质由界面传递至液相主体，即液相内的传递。化学吸收：气相反应物A由气相主体通过气膜向相界面扩散（2） 反应物A由相界面向液相扩散（3） 反应物在液膜内或液相主体与反应物 B反应，形 成反应区（4） 反应物M若为液态，向液相主体扩散，若为气态，则向相界面扩散（5） 气态产物由界面向气相主体扩散12.吸收时板式塔和填料塔的主要区别是什么？板式塔：气液两相在塔内逐级接触填料塔：气液两相在塔内连续接触13.常用的吸附剂有哪些？（一）活性炭 （二）活性炭纤维 （三）硅胶 （四）活性氧

7、化铝 （五）沸石分子筛14.BET和Langmuir吸附假设有哪些？朗格谬尔（Langmuir）公式方程推导的基本假设 ：吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子吸附一个气体分子。吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相。吸附过程类似于气体的凝结过程，脱附类似于液体的蒸发过程吸附在吸附剂表面的吸附质分子之间无作用力。BET公式方程推导的基本假设：吸附分子在吸附剂上是按各个层次排列的。吸附过程取决于范德华引力，吸附质可以在吸附剂表面一层一层地累叠吸附。每一层吸附都符合 Langmuir公式。15.常见的吸附分离设备有哪些？1液体接触过滤

8、器固定床吸附塔流化床吸附塔移动床吸附塔16.萃取分离的原理和特点是什么？1利用混合液中被分离组分 A在两相中分配差异的性质，使该组分从混合液中分离。2该过程称为液-液萃取，或溶剂萃取，或液体萃取。3萃取过程是物质由一相转到另一相的传质过程。特点：1可在常温下操作，无相变；2萃取剂选择适当可以获得较高分离效率；3对于沸点非常相近的物质可以进行有效分离；4利用萃取的方法分离混合液时， 混合液中的溶质既可是挥发性物质， 也可以是非挥发性物质， 如无机盐类等。17.常见的膜分离过程有哪些？根据推动力的不同：1压力差：微滤、超滤、反渗透、气体分离、渗透蒸发2浓度差：渗析3电位差：电渗析、膜电解4温度差：

9、膜蒸储18.膜分离的选择性可以用哪些参数表示？- Cf _Cp对于溶液脱盐或脱除微粒、局分子等物质，可用截留率 E= 表示CfyA / yB 一对于液体混合物或气体混合物等物质，可用分离因子CtA/ B = 表示XA/ XByA 和yB组分A和B在渗透物中的摩尔分数；xA 和xB组分A和B在过滤原料中的摩尔分数19.反渗透和纳滤机理有哪些基本理论？1氢键理论：基于水分子能够通过膜的氢键的结合而发生联系并进行传递2优先吸附-毛细孔流机理：水溶液与多孔膜接触，膜对水具有选择性吸水斥盐，在膜液界面的溶质浓度下降， 膜界面上形成一层吸附的纯水层，优选吸附的水渗透通过膜表面的毛细孔获得纯水。3溶解-扩散

10、机理：能较好的说明反渗透膜的传递过程20.浓差极化现象是如何发生的？对膜分离过程有何影响？原因：当含有不同大小分子的混合液通过膜面时，在压力差的作用下，混合液中小于膜孔的组分透过膜，而大 于膜孔的组分被截留。被截留的组分在紧邻膜表面形成浓度边界层，使边界层中的溶质浓度大大高于主体溶液中的 浓度，形成由膜表面到主体溶液之间的浓度差。浓度差的存在导致紧靠膜面的溶质反向扩散到主体溶液中，导致浓 差极化现象。影响：超滤过程中的浓差极化对通量的影响则十分明显。一旦膜投入运行，浓差极化现象不可避免，但是可逆 的。【例6.2.1 求直径为40 时 密度为2700kg/m3的固体颗粒在20C的常压空气中的白由

11、沉降速度。已知20C,常压状态下空气密度为1.205 kg/m3,黏度为1.81 x 10-5Pa sPP P ,所以由式解：（1）试差法假设颗粒的沉降处丁层流区，并且由丁（6.2.6）得：Ut珞-广gd；1822700 9.81 40 1018 1.81 10 站= 0.13 m/s40 10 0.13 1.2051.81 10*所以在层流区，与假设相符，计算正确（2）摩擦数群法首先计算摩擦数群Cd RepCDRe2= JR 3 4 40 10 - 1.205 2700 9.81 2 = 8.31 3 1.81 10-51,则由CpRe；与Rep的关系曲线，可以查得 Rep为Re 因此，可得

12、山= dp由丁查图得到的 Rep误差较大，所以可以作为判断颗粒沉降所处区域的依据，而ut的计算仍然采用式（ 6.2.6 ）,-2七 _ gd； 2700 9.81 40 10-618 1.81 10*皿= 茵 E = . m/S（3）判据法计算K判据得3K dPg、七-/ 40 10 9.81 1.205 27002 （1.81 勺0站 j所以可判断沉降位丁层流区，由斯托克斯公式，可得：七 - gd| 2700 9.81 40 10Ut 18 18 1.81 10 站 .m/S【例题7.2.1】在实验室中用过滤面积为 0.1 m2的滤布对某种水悬浮液进行过滤试验，在恒定压差下，过滤 5min得

13、到滤液1L,又过 滤5min得到滤液0.6L。如果再过滤5min ,可以再得到多少滤液？ 解：在恒压过滤条件下，过滤方程为 q2 + 2qqe = Ktq 10 1 10-2 m3/m2, t1 = 5 60 = 300 s 1 0.1 1q （V0.M0-=i.i2 皿3血2, t 600 s 0.1代入过滤方程得 一 22 . 2 （V 10 ） +2T10 2qe = 300K （1）（1.6乂10” 亍 + 2乂1.6乂 102qe = 600K （2）联立（1）、（2）两式可以求得q 0.7 10* m3/m2, K = 0.8 10-6m2/s因此，q2 十2乂 07 10= 0.

14、810尧，当 t3 = 15* 60= 900 s,则：q； + 2、0，102q3 = 0.8 10知 900,解得：q3 = 2.073 10m3/m2所以 q3-q2 0.1= 2.073 10* -1.6 10一2 0.1= 0.473 10m3因此可再得到的滤液知.473L【例题7.2.2】用一台过滤面积为 10m2的过滤机过滤某种悬浮液。已知悬浮液中固体颗粒的含量为 60kg/m3,颗粒密度为 1800kg/m 3。已知滤饼的比阻为 4X 1011m-2,压缩指数为 0.3,滤饼含水的质量分数为 0.3,且忽略过滤介质的阻力，滤液的物性接近20 C的水。采用先恒速后恒压的操作方式，

15、恒速过滤 10min后,进行恒压操作 30min ,得到的总滤液的量为 8。求最后的操作压 差和恒速过滤阶段得到的滤液量。设恒速过滤阶段得到的滤液体积为 V,根据恒速过滤的方程式（7.2.18a ）,得滤液的物性可查得：黏度V =1X 10-3Pas,密度为998.2 kg/m3,根据过滤的物 料衡算按以下步骤求得f:已知1m3悬浮液形成的滤饼中固体颗粒质量为60kg,含水的质量分数为0.3,所 以滤饼中的水的质量y为：=0.3,所以 y = 25.7kg,60 25 7 - -所以滤饼的体积为-60 竺7 = 0.059 m3,滤液体积为1- 0.059= 0.941m3,1800 998.

16、20.059所以 f - 0.06270.941在恒压过滤阶段，2 2V V =8一吊2 =呈为=应用由-2-15）,KAt匕 10 3? 60 p0.7 = 1.436 102 p07 r0f 1 10 4 1C11 0.0627联立、式,# =翌瓯6,M2 0.2394所以，求得恒速过滤的滤液阿 3.02m3,进而求得恒压过滤的操作压Cp=1.3 1dPa【例题7.3.3】直径为0.1mm球形颗粒物质忌浮于水中，过滤 时形成不可压缩的滤饼，空隙率为 0.6,求滤饼的比阻。如果忌浮液中颗粒所占的体积分率为 0.1 ,求每平方米过滤面积上获得0.5m3滤液时滤饼的阻力。（1 ）滤饼的空隙率为

17、0.6 ,颗粒的比表面积a =6 =6乂104 m2/m3,取比例系数 K| = 5 ,可 p得滤饼的比阻为：（2）滤饼的阻力R= rL ,因此需要求出滤饼的厚度。根据水的体积进行物料衡算 即 0.5 1 0.6L = 0.5 L 1 1- 0.1（左边是滤液和滤饼中水的体积，右边是悬浮液中水的体积）得滤饼的厚度为 L = 0.1667 m所以滤饼的阻力为 R = rL = 1.33 1010 0.1667 = 2.22 109 m-1【例题8.3.1】在20C下，用水吸收空气中的 SO2,达到吸收 平衡时，SO2的平衡分压为5.05kPa,如果只考虑 SO2在水中 的一级解离，求此时水中 S

18、O2的溶解度。已知该条件下 SO2 溶解度系数为 H = 1.56、102kmol/ （kPa - m3）, 一级解离常 数为 K1 = 1.7 10 2 kmol/m3o考虑解离情况下 SO2的吸收情况可以表示为以下两个过 程：扩散传质过程 SO2（ g）口 it SO2（ l）解离过程 so2+h2o口帅 h+hso3-由传质平衡可以求得吸收液中 SO2的浓度ca = HpA = 1.56 10 5.05 = 0.0788 kmol/m由吸收液伯Q的浓度，根据解离平衡，求HSO-浓度H+ HSQ3 SC21HSQ- = *SQ】= 1.7 102 0.0788 0.036（kmol/rri

19、所以溶液中溶解的Q总的浓度为SQ+ HSQ = 0.0788 0.0366 0.1154tmol/mp7.4kg/m（此处忽略!SQ+H2O雷H2SQ的反应平衡而认为SQ全部反应 为HSQ,然后解离）10.10用膜分商空气（氧2Q初 氮80%）,渗透物氧浓瘦为75对 计算裁留率8和选择性因子m并说明这种情况下哪-个参数更适用Wi氮气被留率:瞧-25%=。炒80%选择性因子,y/）项 0.75/0,25 |7a.,. = = = 12工为 0.2/0.8网由于分高的两个勾，分总体数量相差不大两个参数比较，选择性因子史能反 映膜分离空气的效率,所以这个参数更适用.10.12 成，2（JMPa匕某反

20、渗透膜对5000nig/L的NaCl溶液的残留率为90%,己知膜的水渗透系数为4.8xlQ%/（cni%MPa）,求30MPa卜的截留机照；进料侧蒂摩尔浓度为Q =三=0侧55皿1几58.5透过侧盐摩尔浓度为& =9（1）-壮855顷1兀刖协土切凡 8.314x293x2x（0.0855-O.OOS55/ 次槌心膜伪侧的渗透压差为M = L = 0375MPa1000由式（10322）,可得溶质渗透系数0.9=孔即-侦）（或）=4切。*2。-。.375四1 = gg假设当膜两侧压力为30MPa机 截留率为仇此岫 =电3-骨）K（Ap-A/）+匕4.8同0一七（30-（）420）4JSx 10* x（30-0,424 ） + L05x I尸可求得W =93 I%