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第I 篇 习题解答第一章 绪论1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。
它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。
图1-1是环境学科的分科体系。
图1-1 环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
图1-2 环境工程学的学科体系环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境工程监测与环境质量评价水质净化与水污染控制工程空气净化与大气污染控制工程固体废弃物处理处置与管理物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。
隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。
分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。
转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
第I 篇习题解答第一章绪论1。
1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科.它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科.环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透,因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法.图1-1是环境学科的分科体系。
图1—1环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1—2是环境工程学的学科体系。
图1—2 环境工程学的学科体系环境工程学 环境净化与污染控制技术及原理生态修复与构建技术及原理清洁生产理论及技术原理环境规划管理与环境系统工程环境工程监测与环境质量评价水质净化与水污染控制工程空气净化与大气污染控制工程固体废弃物处理处置与管理物理性污染控制工程 土壤净化与污染控制技术 废物资源化技术环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理1。
3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么?解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1。
4 空气中挥发性有机物(VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等.上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.2简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
1.3去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
1.6环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。
隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。
分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。
转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
环境工程原理智慧树知到课后章节答案2023年下山东科技大学山东科技大学绪论单元测试1._____和环境污染是目前人类面临的两大类环境问题，它们已经成为影响社会可持续发展、人类可持续生存的重大问题。
（）答案:生态破坏2._____是一个相对的概念，他是与某个中心事物相关的周围事物的总称。
（）答案:环境3.环境学科中所涉及的环境，其中心事物从狭义上讲是_____,从广义上讲是地球上的所有生物。
（）答案:人类4.水的物理处理法中，汽提法的主要原理是_____。
（）答案:污染物在不同相间的分配5.____是降低污染物浓度的一种方法，以减轻污染物对生物和人体的短期毒害作用。
（）答案:稀释6.环境学科体系包括以下哪些选项？（）答案:环境生态学;环境工程学;环境科学;环境规划与管理7.环境污染按污染物形态可以分为（）答案:固态污染物;辐射;气态污染物;液态污染物8.环境净化和污染控制技术原理包括隔离、分离、转化和稀释四类，以下污染控制技术中属于隔离法的有（）。
答案:稳定化;固化9.废物的资源化途径包括物质的再生和能源转化，以下（）可以作为物质再生利用技术。
答案:蒸发浓缩;溶剂萃取;电解10.环境工程原理分析问题的基本方法包括（）答案:物料与能量衡算;微观过程解析;变化速率的数学表达11.物理法是利用物理作用分离水中污染物的一类方法，在处理过程中不改变污染物的化学性质。
（）答案:对12.转化法是利用化学与生物反应使污染物转化成无害物质或易于分离的物质。
（）答案:对13.由于废气和废水的化学成分比土壤的要复杂，所以废气废水的处理要比污染土壤的净化要困难得多。
（）答案:错14.与化工、生物工程等生产系统相比，当前的环境污染治理系统在目的、输入物料的特性、系统优化的目标等方面都具有其自身特点，其技术原理与理论体系和生产系统有明显的差异。
（）答案:对15.稀释既可以用于环境污染事件的应急处理，但不可用于降低污染物浓度以逃避污染责任。
第二章 质量衡算与能量衡算2.1 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求：（1）在1.013×105Pa 、25℃下，用μg/m 3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少？解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0＝22.4L×298K/273K＝24.45L所以O 3浓度可以表示为0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L ）－1＝157.05μg/m 3（2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0=22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K ）＝28.82L所以O 3的物质的量浓度为0.08×10－6mol/28.82L ＝2.78×10－9mol/L2.2 假设在25℃和1.013×105Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3，若允许值为0.14×10-6，问是否符合要求？解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即33965108.31429810400100.15101.0131064A A RT pM ρ--⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯ 大于允许浓度，故不符合要求2.3 试将下列物理量换算为SI 制单位：质量：1.5kgf·s 2/m= kg密度：13.6g/cm 3= kg/ m 3压力：35kgf/cm2= Pa4.7atm= Pa670mmHg= Pa功率：10马力＝kW比热容：2Btu/(lb·℉)= J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）= J/（kg·K）流量：2.5L/s= m3/h表面张力：70dyn/cm= N/m5 kgf/m= N/m解：质量：1.5kgf·s2/m=14.709975kg密度：13.6g/cm3=13.6×103kg/ m3压力：35kg/cm2=3.43245×106Pa4.7atm=4.762275×105Pa670mmHg=8.93244×104Pa功率：10马力＝7.4569kW比热容：2Btu/(lb·℉)= 8.3736×103J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=1.25604×104J/（kg·K）流量：2.5L/s=9m3/h表面张力：70dyn/cm=0.07N/m5 kgf/m=49.03325N/m2.4 密度有时可以表示成温度的线性函数，如ρ＝ρ0+At式中：ρ——温度为t时的密度，lb/ft3；ρ0——温度为t0时的密度，lb/ft3。
环境工程原理智慧树知到课后章节答案2023年下西华大学西华大学第一章测试1.本门课程的名称是《环境工程原理》吗？答案:对第二章测试1.将此物理量换算为SI单位：某物质的比定压热容cp=0.24BTU/(lb·℉)=（）答案:1.005 kJ/（kg·K）2.将此物理量换算为SI单位：质量1.5kgf·s2/m=（）答案:14.7 kg3.将此物理量换算为SI单位：表面张力70dyn/cm =（）答案:0.074 N/m4.某室内空气中O3的浓度是0.08×10-6（体积分数），在1.013×105Pa、25℃下，用ug/m3表示该浓度为（）ug/m3。
答案:157.055.某一段河流上游流量为36000m3/d，河水中污染物的浓度为3.0mg/L。
有一支流流量为10000 m3/d，其中污染物浓度为30mg/L。
假设完全混合。
求每天有（）kg污染物质通过下游某一监测点。
答案:408.026.某河流的流量为3.0m3/s，有一条流量为0.05m3/s的小溪汇入该河流。
为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。
假设仪器检测示踪剂的浓度下限为1.0mg/L。
为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是( )mg/L,需加入示踪剂的质量流量是( )g/s。
假设原河水和小溪中不含示踪剂。
答案:61；3.057.有一个总功率为1000MW的核反应堆，其中2/3的能量被冷却水带走，不考虑其他能量损失。
冷却水来自于当地的一条河流，河水的流量为100m3/s，水温为20℃。
如果水温只允许上升10℃，冷却水需要（）m3/s的流量。
答案:15.948.一加热炉用空气（含O2 0.21, N2 0.79）燃烧天然气（不含O2与N2）。
分析燃烧所得烟道气，其组成的摩尔分数为CO2 0.07，H2O 0.14，O2 0.056，N2 0.734。
2.8 某河流的流量为3.0m3/s，有一条流量为0.05m3/s的小溪汇入该河流。
为研究河水与小溪水的混合状况，在溪水中加入示踪剂。
假设仪器检测示踪剂的浓度下限为1.0mg/L。
为了使河水和溪水完全混合后的示踪剂可以检出，溪水中示踪剂的最低浓度是多少？需加入示踪剂的质量流量是多少？假设原河水和小溪中不含示踪剂。
1 0q V 1 3.0m3 / sq V 2 0.05m3 / s?解：取衡算系统如图所示。
确定衡算对象为示踪剂。
衡算的基准是 s 可判断为稳态非反应系统，对汇合前后示踪剂进行质量衡算：q m1 q m20.05ρ=(3+0.05)×1.0ρ=61mg/L加入示踪剂的质量流量为：(61×10-3g)/(10-3m3)×0.05m3/s=3.05g/s单位要统一2.9 假设某城市上方的空气为一长度均为100km、高为1.0km的空箱模型。
干净的空气以4m/s的流速从一边进入。
假设某种空气污染物以10.0kg/s的总排放速率进入空箱，其降解反应速率常数为0.20h-1。
假设完全混合。
求稳态情况下的污染物浓度。
解：取衡算系统为空箱所占空间。
确定衡算对象为污染物。
衡算的基准是s。
可判断为稳态反应系统。
设稳态下污染物浓度为ρ，对空箱中混和前后污染物进行质量衡算：q m1 q m2 k V 010.kg/s－4×100×1×106ρ m3/s－(0.20/3600) × ρ×100×100×1×109m3/s =0ρ =1.05×10-2mg/m3单位要统一2.13 有一个4×3m2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/(m2h)，有50%的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。
水的流量为0.8L/min。
求流过取暖器的水升高的温度解：以取暖器为衡算系统，衡算基准取1h。
第I 篇 习题解答第一章 绪论1.1简要概述环境学科的发展历史及其学科体系。
解：环境学科是随着环境问题的日趋突出而产生的一门新兴的综合性边缘学科。
它经历了20世纪60年代的酝酿阶段，到20世纪70年代初期从零星的环境保护的研究工作与实践逐渐发展成为一门独立的新兴学科。
环境学科是一门正在蓬勃发展的科学，其研究范围和内涵不断扩展，所涉及的学科非常广泛，而且各个学科间又互相交叉和渗透，因此目前有关环境学科的分支学科还没有形成统一的划分方法。
图1-1是环境学科的分科体系。
图1-1 环境学科体系1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系。
解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2是环境工程学的学科体系。
图1-2 环境工程学的学科体系1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4 空气中挥发性有机物（VOCs ）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什环境学科体系环境科学环境工程学环境生态学环境规划与管理么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
第二章 质量衡算与能量衡算2.1 某室内空气中O 3的浓度是0.08×10-6（体积分数），求：（1）在1.013×105Pa 、25℃下，用μg/m 3表示该浓度； （2）在大气压力为0.83×105Pa 和15℃下，O 3的物质的量浓度为多少？解：理想气体的体积分数与摩尔分数值相等由题，在所给条件下，1mol 空气混合物的体积为V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0＝22.4L×298K/273K＝24.45L所以O 3浓度可以表示为0.08×10－6mol×48g/mol×（24.45L ）－1＝157.05μg/m 3（2）由题，在所给条件下，1mol 空气的体积为V 1＝V 0·P 0T 1/ P 1T 0=22.4L×1.013×105Pa×288K/(0.83×105Pa×273K ）＝28.82L所以O 3的物质的量浓度为0.08×10－6mol/28.82L ＝2.78×10－9mol/L2.2 假设在25℃和1.013×105Pa 的条件下，SO 2的平均测量浓度为400μg/m 3，若允许值为0.14×10-6，问是否符合要求？解：由题，在所给条件下，将测量的SO 2质量浓度换算成体积分数，即33965108.31429810400100.15101.0131064A A RT pM ρ--⨯⨯⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯ 大于允许浓度，故不符合要求2.3 试将下列物理量换算为SI 制单位：质量：1.5kgf·s 2/m= kg密度：13.6g/cm 3= kg/ m 3压力：35kgf/cm2= Pa4.7atm= Pa670mmHg= Pa功率：10马力＝kW比热容：2Btu/(lb·℉)= J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）= J/（kg·K）流量：2.5L/s= m3/h表面张力：70dyn/cm= N/m5 kgf/m= N/m解：质量：1.5kgf·s2/m=14.709975kg密度：13.6g/cm3=13.6×103kg/ m3压力：35kg/cm2=3.43245×106Pa4.7atm=4.762275×105Pa670mmHg=8.93244×104Pa功率：10马力＝7.4569kW比热容：2Btu/(lb·℉)= 8.3736×103J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=1.25604×104J/（kg·K）流量：2.5L/s=9m3/h表面张力：70dyn/cm=0.07N/m5 kgf/m=49.03325N/m2.4 密度有时可以表示成温度的线性函数，如ρ＝ρ0+At式中：ρ——温度为t时的密度，lb/ft3；ρ0——温度为t0时的密度，lb/ft3。
第九章 吸附9.1 25℃，101.3kPa 下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下： q/[ g(气体)•g(活性炭)-1] 0 0.1 0.2 0.3 0.35 气体的平衡分压 /Pa2671600560012266试判断吸附类型，并求吸附常数。
如果25℃，101.3kPa 下，在1L 的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa ，向容器中放入2g 活性炭，密闭。
忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下图9-1 习题9.1图中吸附平衡线由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir 或Freundlich 型。
由11111m mq q k p q =+，整理数据如下 1/q 10 5 3.3 2.86 1/p0.003740.000620.000180.00008作1/q 和1/p 的直线图9-2 习题9.1图中1/q －1/p 的关系曲线由ln 1/ln ln q n p k =+，整理数据如下：ln p 5.59 7.38 8.63 9.41 ln q-2.30-1.61-1.20-1.05作ln q 和ln p 的直线图9-3 习题9.1图 ln q 和ln p 的关系曲线由以上计算可知，用Freundlich 等温方程拟合更好一些。
同时计算参数如下： 1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为1/30.016q p = 题设条件下，甲醛的物质的量为120000.0010.00488.314298pV n RT ⨯===⨯mol 质量为0.0048300.144m =⨯=g假设达到吸附平衡时吸附量为q ，则此时的压力为()0.14428.314298/300.001q p -⨯⨯=将1/30.016q p =代入，可以求得89p =Pa所以此时甲醛的平衡分压已经很低，如果忽略的话，可以认为此时容器内的压力为101.31289.3-=kPa9.2 现采用活性炭吸附对某有机废水进行处理，对两种活性炭的吸附试验平衡数据如下：平衡浓度COD /(mg•L -1) 10050010001500200025003000A 吸附量/ [mg•g(活性炭)-1]55.6 192.3 227.8 326.1357.1378.8 394.7B 吸附量/[mg•g(活性炭)-1]47.6 181.8 294.1 357.3398.4 434.8476.2 试判断吸附类型，计算吸附常数，并比较两种活性炭的优劣。
1.2 简要阐述环境工程学的主要任务及其学科体系解：环境工程学作为环境学科的一个重要分支，主要任务是利用环境学科以及工程学的方法，研究环境污染控制理论、技术、措施和政策，以改善环境质量，保证人类的身体健康和生存以及社会的可持续发展。
图1-2 是环境工程学的学科体系。
1.3 去除水中的悬浮物，有哪些可能的方法，它们的技术原理是什么？解：去除水中悬浮物的方法主要有：沉淀、离心分离、气浮、过滤（砂滤等）、过滤（筛网过滤）、反渗透、膜分离、蒸发浓缩等。
上述方法对应的技术原理分别为：重力沉降作用、离心沉降作用、浮力作用、物理阻截作用、物理阻截作用、渗透压、物理截留等、水与污染物的蒸发性差异。
1.4 空气中挥发性有机物（VOCs）的去除有哪些可能的技术，它们的技术原理是什么？解：去除空气中挥发性有机物（VOCs）的主要技术有：物理吸收法、化学吸收法、吸附法、催化氧化法、生物法、燃烧法等。
上述方法对应的技术原理分别为：物理吸收、化学吸收、界面吸附作用、氧化还原反应、生物降解作用、燃烧反应。
1.5 简述土壤污染可能带来的危害及其作用途径。
解：土壤污染的危害及其作用途径主要有以下几个方面：①通过雨水淋溶作用,可能导致地下水和周围地表水体的污染;②污染土壤通过土壤颗粒物等形式能直接或间接地为人或动物所吸入;③通过植物吸收而进入食物链,对食物链上的生物产生毒害作用等。
1.6 环境净化与污染控制技术原理可以分为哪几类？它们的主要作用原理是什么？解：从技术原理上看，环境净化与污染控制技术原理可以分为“隔离技术”、“分离技术”和“转化技术”三大类。
隔离技术是将污染物或者污染介质隔离从而切断污染物向周围环境的扩散，防止污染近一步扩大。
分离技术是利用污染物与污染介质或其它污染物在物理性质或化学性质上的差异使其与介质分离，从而达到污染物去除或回收利用的目的。
转化技术是利用化学或生物反应，使污染物转化成无害物质或易于分离的物质，从而使污染介质得到净化与处理。
第九章 吸附9.1 25℃，101.3kPa 下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下： q/[ g(气体)•g(活性炭)-1] 0 0.1 0.2 0.3 0.35 气体的平衡分压 /Pa2671600560012266试判断吸附类型，并求吸附常数。
如果25℃，101.3kPa 下，在1L 的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa ，向容器中放入2g 活性炭，密闭。
忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下图9-1 习题9.1图中吸附平衡线由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir 或Freundlich 型。
由11111m mq q k p q =+，整理数据如下 1/q 10 5 3.3 2.86 1/p0.003740.000620.000180.00008作1/q 和1/p 的直线图9-2 习题9.1图中1/q －1/p 的关系曲线由ln 1/ln ln q n p k =+，整理数据如下：ln p 5.59 7.38 8.63 9.41 ln q-2.30-1.61-1.20-1.05作ln q 和ln p 的直线图9-3 习题9.1图 ln q 和ln p 的关系曲线由以上计算可知，用Freundlich 等温方程拟合更好一些。
同时计算参数如下： 1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为1/30.016q p = 题设条件下，甲醛的物质的量为120000.0010.00488.314298pV n RT ⨯===⨯mol 质量为0.0048300.144m =⨯=g假设达到吸附平衡时吸附量为q ，则此时的压力为()0.14428.314298/300.001q p -⨯⨯=将1/30.016q p =代入，可以求得89p =Pa所以此时甲醛的平衡分压已经很低，如果忽略的话，可以认为此时容器内的压力为101.31289.3-=kPa9.2 现采用活性炭吸附对某有机废水进行处理，对两种活性炭的吸附试验平衡数据如下：平衡浓度COD /(mg•L -1) 10050010001500200025003000A 吸附量/ [mg•g(活性炭)-1]55.6 192.3 227.8 326.1357.1378.8 394.7B 吸附量/[mg•g(活性炭)-1]47.6 181.8 294.1 357.3398.4 434.8476.2 试判断吸附类型，计算吸附常数，并比较两种活性炭的优劣。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下：Langmuir 吸附等温线方程为()11/1m q k q k ρρ=+，变形后可得11mmqq k q ρρ=+，整理数据如下：ρ 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 ρ/q(A) 1.80 2.60 4.39 4.60 5.60 6.60 7.60 ρ/q(B)2.102.753.404.205.025.756.30作ρ/q 和ρ的直线图9-4 习题9.2图吸附等温线由直线可知，用Langmuir 吸附等温线方程可以很好地拟合吸附曲线。
分别求得方程的常数为活性炭A ： 1/q m =0.0019，q m =526，1/k 1q m =1.8046，k 1=0.00105 活性炭B ： 1/q m =0.0015，q m =667，1/k 1q m =1.9829，k 1=0.00076比较两种活性炭的吸附平衡常数，可以看到B 的饱和吸附量要大于A ，比表面积较大，吸附容量比较大；而A 的吸附系数比较大，吸附的性能较好。
9.3 有一初始浓度（比质量分数）为Y 0的流体，要求用吸附剂将其浓度降低到Y 2（对应的固体相的吸附质比质量分数为X 2）。
试证明：两级错流吸附比单级吸附节约吸收剂。
证明：对单级吸附，由物料衡算有()()0220G Y Y L X X -=-所以吸附剂的用量为()()0220/L G Y Y X X =--对于二级错流吸附，第一级吸附剂用量为1L ，一级流出流体的浓度为1Y ，第一级吸附剂用量为2L ，一级流出流体的浓度为2Y假设两级所用吸附剂总量为T L ，12T L L L =+，两级的物料衡算方程分别为()()01110G Y Y L X X -=- ()()12221G Y Y L X X -=-两式相加，并且设21L mL =可得()()()0210201T G Y Y L m X X X X m -=-+-⎡⎤⎢⎥+⎣⎦，因为()()1020X X X X ->- 所以()()()()1020202011m X X X X m X X X X m m-+--+->++即()()()1020201m X X X X X X m-+->-+ 所以()()()()()020********G Y Y G Y Y m X X X X X X m--<-+--+上式即为T L L <9.4 用活性炭固定床对生物处理出水进行深度处理，已知生物处理出水COD 浓度为100mg/L ，要求活性炭吸附后出水COD 浓度达到5mg/L 。
在不同的空床速度和床层高度下，测得的穿透时间如下：（1）求不同空床流速下的Bohart-Adams 公式的参数，并作空床流速对这些参数的曲线。
（2）在进水浓度和处理要求相同的情况下，求空床速度为12m/h ，床层高度为1.5m 时的穿透时间（认为此时仍然符合Bohart-Adams 公式）。
解：（1）固定床的穿透时间与床高的关系式为b t Bz A =-，其中00N B vρ=， 001ln 1B A K ρρρ⎛⎫=- ⎪⎝⎭，由实验数据，作t b 和z 的直线图9-6 习题9.4图t b 和z 的关系曲线由直线的斜率和截距可以计算得到不同空床流速下的Bohart-Adams 公式的参数，空床流速对这些参数的曲线如下图9-7 习题9.4图空床流速与N0，K ，Z A 的关系（2）当空床速度为12m/h ，由上图可以查得N 0=10.3×105 mg/L ，K =11.7×10-5 L/(mg·h)，可以求得B=858，A=251.2此时的Bohart-Adams 公式为858251.2b t z =-当塔高为1.5m 时，穿透时间为 858 1.5251.21035.8b t =⨯-=h第十章 其他分离过程10.1 用H 型强酸性阳离子交换树脂去除质量浓度为5%的KCl 溶液，交换平衡时，从交换柱中交换出来的H 离子的摩尔分数为0.2，试计算K 离子的去除率。
已知++K H K =2.5，溶液密度为1025 kg/m 3。
解：溶液中K +的摩尔浓度为[K +]=501000/0.68874.51025⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭mol/L()()()()10.21 2.510.21K K K K H K K K y x x Kx x y ++++++++--===--所以0.09K x +=K 离子的去除率为110.090.91K x +-=-=10.2用H 型强酸性阳离子树脂去除海水中的Na +、K +离子（假设海水中仅存在这两种阳离子），已知树脂中H +离子的浓度为0.3mol/L ，海水中Na +、K +离子的浓度分别为0.1mol/L 和0.02mol/L ，求交换平衡时溶液中Na +、K +离子的浓度。
已知3.0KH K ++=，2.0NaH K ++=。
解：()()1 3.01K K K H K K y x Kx y ++++++-==-，()()1 2.01Na Na Na H Na Na y x Kx y ++++++-==- 同时()0.30.11Na Na y x ++=-，()0.30.021K K y x ++=-联立以上几式，求得0.023K x +=，0.162Na x +=所以平衡时溶液中的浓度Na +为0.0162 mol/L ，K +为0.00046 mol/L10.3 某强碱性阴离子树脂床，床层空隙率为0.45，树脂颗粒粒度为0.25mm ，孔隙率为0.3，树脂交换容量为2.5mol/m 3，水相原始浓度1.2mol/m 3，液相与树脂相离子扩散系数分别为21 3.410D -=⨯m 2/h 、32.110r D -=⨯ m 2/h ，溶液通过树脂床的流速为4m/h 。
试判断属哪种扩散控制。
解：彼克来准数()()302140.125100.008931310.45 3.410b ur Pe D ε--⨯⨯===-⨯-⨯⨯Vermeulen 准数1/20110321/224.824.8 2.5 2.110 3.4100.30.008922.253.410 1.20.452r P b q D D Ve PeD c εε-----⎛⎫=+= ⎪⎝⎭⎛⎫⨯⨯⨯⨯⨯+⨯= ⎪⨯⨯⎝⎭所以属于液膜扩散控制。
10.4已知某条件下，丙酮（A ）—水（B ）—氯苯（S ）三元混合溶液的平衡数据如下：根据以上数据：（1）在直角三角坐标图上绘出溶解度曲线、联结线和辅助曲线； （2）依质量比组成绘出分配曲线（近似认为前五组数据B 、S 不互溶）； （3）水层中丙酮浓度为45%时，水和氯苯的组成： （4）与上述水层相平衡的氯苯层的组成；（5）如果丙酮水溶液质量比浓度为0.4kg(A)/kg(B)，而且B/S=2.0，萃取剂为纯氯苯，在分配曲线上求出组分A 在萃余相中的组成；（6）由0.12kg 氯苯和0.08kg 水构成的混合液中，加入多少丙酮可以使三元混合液成为均相溶液。
解：做图并依图解答，解略。
10.5 用三氯乙烷做萃取剂萃取污水中某种有机物（质量分数为0.3），原料液的流量为1000kg/h ，萃取剂的用量为800kg/h ，分别采用单级萃取和二级错流萃取（每级萃取剂用量相同），求萃取后萃余相中该有机物的含量。
分配曲线如下图所示。
图10-1 习题10.5图示解：（1）单级萃取原液中丙酮的质量比为()0.3/10.30.428mF X =-= 操作线的斜率为()100010.3/0.875800B S ⨯--=-=-在分配曲线图上，过（0.428，0）作斜率为-0.875的操作线，交分配曲线于点（X mR ，Y mE ），即可以得到萃余相的组成，X mR =0.22。
所以萃余相中，丙酮的质量分数为0.18图10-2 习题10.5图的操作线1（2）二级错流二级错流时，每级萃取剂的用量相同，所以每级操作线的斜率为()100010.3/ 1.75400B S ⨯--=-=-在分配曲线图中过（0.428，0）作斜率为-1.75的第一级操作线，交分配曲线于点（X m1，Y m1），此点的坐标为第一级萃余相和萃取相的组成，然后过（X m1，0）作第一级操作线的平行线交分配曲线于（X m2，Y m2），即得到二级错流萃余相的组成X m2=0.145。
