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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=μΩ-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℃=；Lp(20℃)=μΩ-1·cm-1；Lp(25℃)=μΩ-1·cm-1；

∴ρ25℃=1/[k20℃*(L20℃-Lp(20℃))+Lp(25℃)]==MΩ·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，其他参数自行假定。

图淹没式生物活性炭滤池

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

∴，微元趋于无限小时，

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，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=；

∴

∴

∴

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≥g，经过酸再生后，残余Cu2+

表1Cu2+--H+平衡数据

Cu2+初始浓度/mgN/L

20

16

12

8

4

2

1

平衡浓度/mgN/L

0

解：

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*=L，树脂初始吸附量q2=g，终了吸附量取q0=。

表2数据计算

Cu2+初始浓度CmgN/L

平衡浓度CemgN/L

C-Ce

1/(C-Ce)

△C

1/(C-Ce)平均值

△C/(C-Ce)平均值

20

16

4

12

4

8

4

4

4

2

2

1

1

0

由表2得，

Za=。

树脂层运行时间：

由已知得，树脂层高h为，

第三章活性炭吸附

3-1某工业废水的pH为，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C

10

20

40

80

160

320

640

1280

1180

2560

2460

表3-1-2容积传质系数实验TOC初始浓度=320mg/L

时间/s

TOC浓度/mg/L

炭A

炭B

炭C

1

2

4

8

313

307

312

305

311

302

286

258

216

170

296

278

292

274

16

32

254

233

239

207

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

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C

10

20

40

80

160

320

640

1280

2560

1180

2460

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lang