第4章 沉淀
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第四章沉淀滴定法§4-1沉淀溶解平衡以沉淀反应为基础的滴定分析方法称为沉淀滴定法。
沉淀滴定法除必须符合滴定分析的基本要求外,还应满足:1.沉淀反应形成的沉淀的溶解度必须很小.2.沉淀的吸附现象应不妨碍滴定终点的确定。
沉淀滴定法主要用于水中Cl-离子、Ag+离子等的测定一、溶度积常数1 溶解度和溶度积微溶化合物MA在饱和溶液中的平衡可表示为MA(s)→M+ (L)+A-(L)式中MA s、M L、A L,中下角码(S)和(L)分别表示固态和液态.在一定温度下当微溶化合物MA沉淀溶解平衡时,其溶度积为一常数KΘsp=αM+.αA-例如AgCl(s)→ Ag+(aq) + Cl- (aq)当溶解与结晶速度相等时,达到平衡状态K AgCl为一常数:K AgCl = [Ag+][ Cl-]该常数称为溶度积常数,用Ksp表示。
AnBm(s)→nA m+ (aq) + mB n- (aq)则Ksp AnBm= [A m+]n[B n-]m同一类型的电解质,可以用Ksp直接比较溶解度的大小,不同类型的难溶电解质,不能用Ksp比较。
对MmAn型沉淀.溶度积的计算式为令该沉淀的溶解度为S,即平衡时每升溶液中有Smol的MmAn溶解,此时必同时产生mSmol的M n+和nS mol的A m-.即其中m,n是离子前的系数例如F e(OH)3是1-3型沉淀2.条件溶度积在一定温度下,微溶电解质MA在纯水个其溶度积Ksp是一定的,它的大小是由微溶电解质本身的性质决定的。
外界条件变化,如pH值变化、络合剂的存在,也会使沉淀溶解平衡中除主反应外,还有副反应发生。
考虑这些影响时的溶度积常数称为条件溶度积常数、简称条件溶度积。
用K'sp表示。
Ksp与K'sp 的关系是式中 K'sp一一条件溶度积,Ksp——微溶化合物的溶度积为微溶化合物水溶液中M和A的副反应系数。
与络合平衡中算法相同。
当pH值、温度、离子强度、络合剂浓度等一定时.K'sp是—常数。
第4章沉淀
一.填空题
1.颗粒杂质能否在沉淀池中沉淀下来,主要取决于颗粒杂质的和。
2.在水中作沉降运动的颗粒杂质,主要受、、三种力作用。
3.在理想沉淀池沉淀区,表面负荷和在数值上相等。
4.在理想沉淀区的沉淀效率只与有关,当处理水量一定时,沉淀效率只与有关。
5.根据水的流动方向,斜板沉淀方式分为、、、。
6.自我造粒型流化床高效固液分离设备主要由、、、、 5个部分组成
7.浓缩池的深度由、、三部分的高度组成。
二.选择题
1.平流式沉淀池的构造主要分为()四部分。
A.沉淀区、配水区、进水区和浑水区
B.沉淀区、分离区、配水区和出水区
C.反应区、存泥区、进水区和浑水区
D.沉淀区、存泥区、进水区和出水区
2.设计某一水厂平流沉淀池,一般采用以下参数()是合适的。
A.沉淀时间90min、有效水深3.2m、长宽比取5、长深比取20
B.沉淀时间45min、有效水深3.2m、长宽比取5、长深比取20
C.沉淀时间90min、有效水深2.5m、长宽比取5、长深比取10
D.沉淀时间4h、有效水深3.2m、长宽比取5、长深比取10
3.平流式沉淀池的处理流量为15000m3/d,水厂自用水量按5%计,颗粒截留沉速为0.7mm/s,其表面负荷约为()。
A.110m3/(m2·d)
B. 600m3/(m2·d)
C. 16.8m3/(m2·d)
D. 60.5m3/(m2·d)
4.二沉池的功能是(),排除清澈的处理水,对()进行浓缩,使()的污泥及剩余污泥达到一定的浓度。
A.去除颗粒物质;活性污泥;污泥处理
B. 有机物和无机物;污水;进入消化池
C. 泥水分离;沉淀污泥;回流到曝气池
D.去除悬浮颗粒;沉淀污泥;初沉池
5.平流沉淀池的水平流速可采用10-25mm/s,水流应避免过多()。
A.急流
B.转折
C.涡流
D.交叉
6.平流沉淀池宜采用()配水和溢流堰集水,溢流率一般可采用小于500m3/(m﹒d)
A. 穿孔墙
B.导流墙
C.左右穿孔板
D.上下隔板
7.异向流斜管沉淀池宜用于浑浊度长期低于()度的原水。
A. 1000
B.800
C.300
D.500
8.异向流斜管沉淀池,斜管()液面负荷,应按相似条件下的运行经验确,一般可采用9-11m3/m2﹒d。
A. 进水区
B. 配水区
C. 沉淀区
D. 出水区
9.异向流斜管沉淀池,斜管设计一般可采用下列数据:管径为25-35mm;斜长为1.0m;倾角为()。
A. 30°
B. 75°
C. 45°
D. 60°
10.异向流斜管沉淀池,斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于()m;底部配水区高度不宜小于1.5m..
A.1.0
B. 1.2
C. 1.5
D. 0.8
11.同向流斜板沉淀池宜用于浑浊度长期低于()度的原水。
A.100
B. 200
C. 150
D.300
12. 同向流斜板沉淀池斜板沉淀区液面负荷,应根据当地原水水质情况及相似条件下的水厂运行经验或试验资料确定,一般可采用()m3/(m2﹒h)。
A.30-40
B. 15-25
C. 10-20
D.20-30
13.同向流斜板沉淀池沉淀区斜板倾角设计一般可采用()。
A. 30°
B. 45°
C. 60°
D. 40°
14.同向流斜板沉淀池应设均匀()的装置,一般可采用管式、梯形加翼或纵向沿程集水等型式。
A. 集水
B. 进水
C. 配水
D. 排泥
三.名词解释
1.界面沉降
2.截留沉速
3.拥挤沉淀
4.自由沉淀
5.浅池理论
6.气浮
7. 等浓度面沉降过程线
8.水中造粒
四.简答题
1.理想沉淀池的三个假设?
2.凝聚性颗粒杂质和非凝聚性颗粒杂质沉降特点分别是什么?
3.凝聚性颗粒和非凝聚性颗粒的等浓度面沉降过程线有什么不同,并画出示意图。
4.推导公式/iuEQA=,并解释公式的意义?
5.如何减轻浑水异重流的影响,具体的措施有哪些?
6.试分析斜管沉淀的原理?
7.上向流斜板沉淀池和下向流斜板沉淀池,哪种更适合处理高浊度的水,请解释具体的原因?
8.电解气浮的工作原理是什么?
五.计算题
1.非凝聚性悬浮颗粒在实验条件下的沉淀数据列于下
表。
试确定理想平流式沉淀池当表面负荷为43.2m3/(m2·d)时的悬浮物去除百分率。
实验管取样口选在水面下120cm。
代表初始的悬浮物浓度。
C表示在时间t时由各个取样口取出的水样所含的悬浮物浓度,C
沉淀试验记录
2.已知颗粒密度 =2.65g/cm3,粒径 d=0.45mm(按球形颗粒考虑),求该颗粒在
20℃水中沉降速度为多少? 3、平流沉淀池设计流量为720m3/h。
要求沉速等于和大于0.4mm/s的颗粒全部去除。
试按理想沉淀条件,求:(1)所需沉淀池平面积为多少m2?(2)沉速为0.1mm/s的颗粒,可去除百分之几?
斜管沉淀池的发展即基于此理论。
5.
(1)增大水流的弗洛德数Fr可减小浑水异重流的影响;
(2)增大流速可以提高水流的稳定性,所以现代平流沉淀池都采用较高的流速,当然,提高流速有一定限度,以免流速过大,水流紊动过强,使沉下的杂质重新被水流冲起,影响出水水质;
(3)减少沉淀池的水力半径R,也可使Fr增大,提高水流稳定性,采用较小的水深,可使R减小。
6.
(1)按照理想沉淀池原理,在保持截留沉速u
和水平流速ν都不变的条件下,减小沉淀池的深度,就能相应地
减少沉淀时间和缩短沉淀池的长度,该理论称作浅池理论;
(2)斜管沉淀池是把与水平面成一定角度(一般60°左右)的管状组件(断面矩形或六角形等)置于沉淀池中构成。
水流可从下向上或从上向下流动,颗粒则沉于众多斜管底部,而后自动滑下。
7.
(1)上向流斜板沉淀池最能适应处理高浊度的水,因为浊质浓度较高、密度较大的进水由下部进入斜板,沉淀后浊质浓度较低、密度较小的沉淀水,由上部流出,在沉淀单元中形成上清下浊的分布,构成了一个力学稳定的体系;
(2)而下向流斜板沉淀,浊质浓度较高、密度较大的进水由上部流入,沉淀后浊质浓度较低、密度较小的沉淀水由下部流出,在沉淀单元中构成一个力学不稳定体系,当进水浊质浓度较高时,在斜板沉淀单元中会发生浑水下潜现象,从而使下向流斜板沉淀过程遭到干扰和破坏。
所以下向流斜板沉淀池只适宜与浊度很低的水的沉淀。
8.电解气浮法是在直流电的作用下,用惰性的阳极和阴极直接电解水,可在正负两级产生氢和氧的微气泡,从而将水中颗粒物带至水面进行固液分离。
五.计算题
1.64.7% ;
2.7.5cm/s ;
3.(1)500m2;(2)25%。