环境工程原理

1.简述土壤污染治理的技术体系。

处理技术 客土法 隔离法 清洗法（萃取法） 吹脱法（通气法） 热处理法 电化学法 焚烧法 微生物净化法 植物净化法 稀释作用 物理隔离（防止扩散） 溶解作用 挥发作用 热分解作用、挥发作用 电场作用（移动） 燃烧反应 生物降解作用 植物转化、植物挥发、植物吸收/固定 利用的主要原理 主要去除对象 所有污染物 所有污染物 溶解性污染物 挥发性有机物 有机污染物 离子或极性污染物 有机污染物 可降解性有机污染物 重金属、有机污染物

2.简述废物资源化的技术体系

资源化技术 焚烧 堆肥 离子交换 溶剂萃取 电解 沉淀 蒸发浓缩 沼气发酵 主要原理 燃烧反应 生物降解作用 离子交换 萃取 电化学反应 沉淀 挥发 生物降解作用 应用对象 有机固体废弃物的能源化 城市垃圾还田 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收；废酸的再生利用 工业废水、废液中金属的回收 废酸的再生利用 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。

4.比较重力沉降和离心沉降的主要区别。

与重力沉降相比，离心沉降有如下特征：①沉降方向不是向下，而是向外，即背离旋转中心②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。③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。④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: ①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②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③此时沉积的滤饼亦起过滤作用，又称滤饼过滤④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。

深层过滤：①利用过滤介质间空隙进行过滤②通常发生在以固体颗粒为滤料的过滤操作中③滤料内部空隙大于悬浮颗粒粒径④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.恒压过滤和恒速过滤的主要区别是什么？各自的定义？

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Lm ②滤饼层过滤阻力Rc=滤饼层过滤比阻rc*滤饼层厚度L

8.颗粒床层的空隙率?的影响因素：

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：

u1——流体在床层空隙中的实际流速，m/s； deb——颗粒床层的当量直径，m;

Δp——流体通过颗粒床层的压力差，Pa； μ?——流体黏度，Pa s；

l’——孔通道的平均长度，m。 ②与空床流速的关系：u1?u?10.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：（典型的溶质由气相向液相的两相传递过程） ⑴溶质由气相主体传递至两相界面，即气相内的传递； ⑵溶质在两相界面由气相溶解于液相，即相际传递； ⑶溶质由界面传递至液相主体，即液相内的传递。 化学吸收：

⑴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

deb?pul?32?l'2 （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：

⑴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。 ⑵吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。

⑶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。 ⑷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 ⑸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：

⑴吸附分子在吸附剂上是按各个层次排列的。

⑵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。 ⑶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液体接触过滤器②固定床吸附塔③流化床吸附塔④移动床吸附塔

16.萃取分离的原理和特点是什么？

原理：

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：膜蒸馏

18.膜分离的选择性可以用哪些参数表示？

CF?CP表示 CFyA/yB ②对于液体混合物或气体混合物等物质，可用分离因子?A/B?表示

xA/xB ①对于溶液脱盐或脱除微粒、高分子等物质，可用截留率?? yA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 ?m，密度为2700kg/m3的固体颗粒在20℃的常压空气中的自由沉降速度。已知20℃，常压状态下空气密度为1.205 kg/m3，黏度为1.81×10-5Pa·s。

解：（1）试差法 假设颗粒的沉降处于层流区，并且由于?P?（6.2.6）得： ?，所以由式ut?P???gd??18?2P?2700?9.81??40?1018?1.81?10?5?62??0.13m/s 检验：ReP?dPut??40?10?6?0.13?1.205??0.346?2 ?51.81?10

所以在层流区，与假设相符，计算正确。

（2）摩擦数群法 2 首先计算摩擦数群CDRep 2pCDRe?4d???P???g3p3?2?4??40?10??1.205?2700?9.81?8.31 3??1.81?10??63?522假设颗粒的球形度为1，则由CDRep与Rep的关系曲线，可以查得Rep为0.32 0.3?1.81?10?5因此，可得ut???0.125m/s ?6dp?40?10?1.205由于查图得到的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）， Rep?ut?P???gd??18?2P?2700?9.81??40?10?6?18?1.81?10?52?0.13m/s