摘 要：
DSD酸是重要的染料中間體。伴隨著DSD酸的生產,產生了大量含氨基和磺酸基的芳香族有機化合物的廢水。離子吸附與交換作為一種有效的化學分離方法,具有優越的分離選擇性和很高的濃縮倍數,操作方便,效果突出。
採用離子交換樹脂法處理DSD酸還原廢水,並對該過程進行系統的研究。通過樹脂選型確定出大孔弱鹼性陰離子交換樹脂D301R,其對廢水COD_(Cr)的去除率可達74.7%。對各種不同因素影響下D301R對DSD酸還原廢水吸附交換進行熱力學實驗研究,分別考察了時間、溫度、pH值、鹽含量等對該過程的影響。實驗結果表明,離子交換樹脂對DSD酸還原廢水的吸附平衡時間為6h;
該吸附交換過程為放熱過程,溫度越高樹脂吸附交換量越低,低溫有利於樹脂吸附交換反應的進行; 高pH值有利於吸附交換的進行;
含鹽量對該過程的影響主要是來自於廢水中大量的SO~(2-)_4離子的競爭交換作用。
除了上述靜態因素,考察了動態因素對吸附交換的影響。流速低時,處理效果較好,隨著流速的增加,穿透時間提前,並且穿透曲線的形狀趨於平坦,完全穿透時間延長。隨著溶液pH值的增加,流出液的CODCr降低,表明高pH值有利於吸附交換反應。當含鹽量加倍時,穿透時間大大提前,表明含鹽量是影響該吸附交換過程的重要因素之一。以NaOH溶液為洗脫劑,採用高溫、高濃度、低流速洗脫劑洗脫有利於床層的再生。
以DSD酸鈉鹽為代表物研究DSD酸在D301R樹脂上的吸附交換過程。分別應用Langmuir模型、Freundlich模型和Langmuir-Freundlich模型採用非線性最小二乘法對等溫平衡吸附數據進行擬合,結果發現Langmuir-Freundlich模型能更准確反映該吸附交換過程。以三參數方程描述該吸附交換過程,獲得了不同溫度時D301R吸附交換DSD酸的標准自由能變以及不同吸附交換量下的吸附交換焓變,從理論上證明了該吸附交換過程是放熱過程。DSD酸鈉鹽在D301R樹脂上的靜態吸附交換顯示了良好的動力學特徵。對動態吸附交換實驗數據進行擬合,其符合一級反應動力學過程。進一步研究測定交換率(F)與時間(t)的關系,發現實驗數據按「[1-3(1-F)~(2/3)+2(1-F)]-t」標繪,呈良好的線性關系,線性相關系數為0.99957,說明該過程為顆粒擴散控制。
Ⅱ 等溫吸附方程
離子交換反應受溫度變化的影響。所以，為了更深入地研究離子交換反應的機理，往往在特定溫度下探索吸附平衡過程。
（一）等溫吸附方程
在特定的溫度下，達到吸附（交換）平衡時，某溶質的液相濃度和固相濃度之間存在一定的關系，把這種關系表示在直角坐標圖上以線的形式出現，這條線即稱為等溫吸附線，其數學表示式稱為等溫吸附方程。等溫吸附方程在溶質遷移，特別是污染物在地質環境中的遷移研究方面，具有重要的意義，是一種有效的手段。等溫吸附線可能是直線，也可能是曲線；等溫吸附方程也可分為線性方程和非線性方程兩種。
1.線性等溫吸附方程
它最簡單的數學表達式為
水文地球化學基礎
式中，S為平衡時固相所吸附的溶質的濃度（mg/kg）;C為平衡時液相溶質濃度（mg/L）;Kd為分配系數（或稱線性吸附系數）（L/kg）。
（1.165）式重新排列，則
水文地球化學基礎
（1.166）式說明，分配系數Kd的物理意義是，溶質在固相和液相中的分配比，它是一個研究溶質遷移能力的一個很重要參數。Kd值越大，說明溶質在固相中的分配比例大，易被吸附，不易遷移；反之，則相反。例如，氯仿和DDT在某一含水層中的Kd值分別為0.567和3654（L/kg），說明前者比後者容易遷移得多。對於特定溶質及特定固相物質來說，Kd值是一個常數。Kd值是通過實驗求得的，詳細方法在後面闡述。
線性等溫吸附方程的另一種表達式為：
水文地球化學基礎
式中，a為截距，其它符號同前。
2.非線性等溫吸附方程
（1）弗里因德里克（Freundlich）方程
水文地球化學基礎
式中，K為常數；n為表示該等溫吸附線線性度的常數；當液相中被吸附組分濃度很低，或在砂土（CEC值小）中產生吸附時，n→1;c為平衡時液相離子濃度（mg/L）;S為平衡時固相被吸附離子的濃度（mg/kg）。（1.168）式取對數形式，可變為線性方程
lgS=lgK+nlgC
令lgK=a,n=6，則
水文地球化學基礎
（2）蘭米爾（Langmuir）等溫吸附方程
蘭米爾等溫吸附方程最初是用來描述固體吸附氣體的，該方程於1918年內蘭米爾提出。後來發現，它可用來描述固體表面的離子吸附，被許多學者廣泛地用來描述土壤及沉澱物對各種溶質（特別是污染物）的吸附。它的數學表達式為：
水文地球化學基礎
式中，Sm為某組分的最大吸附濃度（mg/kg）,K為與鍵能有關的常數，其他符號同前。
變換（1.170）式，可得該方程的線性表達式：
水文地球化學基礎
（1.171）方程是最常用的方程。通過實驗，取得一系列的C值及S值，以C/S為縱坐標，C為橫坐標，即可繪出蘭米爾等溫吸附線，如圖1.6。該線的斜率（1/Sm）的倒數，即為Sm；其斜率（1/Sm）被截距
圖1.6是在25℃、pH=6.8、Cr（Ⅵ）濃度大於58μmol/L的條件下的蘭米爾等溫吸附線，其斜率為0.0071，截距為1.41。從而可算得Sm=141mg/kg,K=0.005。利用蘭米爾等溫吸附方程最大的優點是，可求得最最大的吸附容量，這對評價包氣帶土壤對某種污染物吸附容量提供可靠的數據。
上述幾種等溫吸附方程是定量研究吸附過程的有效手段。至於吸附過程遵循哪種方程，一般是通過實驗數據的數學處理後確定的。
（二）建立等溫吸附方程的實驗方法
吸附作用是影響溶質遷移的水文地球作用。實驗目的是為了査清溶質吸附及解吸機理，建立相應的等溫吸附線及其等溫吸附方程，求得分配系數Kd及最大吸附容量Sm。試驗方法分吸附平衡試驗及土柱試驗兩種。
圖1.6蘭米爾等溫吸附線〔14〕
（C＝μmol/L,S=mg/kg）
圖1.7Cr（Ⅵ）的穿透曲線（吸附－解吸試
驗）〔14〕
（淋濾水：Cr（Ⅵ）=960μmol/L，流速＝7.1×10-4cm/s,pH=6.8,n=40%,1孔隙體積＝606m1,pb=1.6g/cm3，C0＝淋濾水中鉻濃度，C＝滲出水中鉻濃度）
1.吸附平衡試驗
具體步驟如下：
（1）從現場採集所研究的岩土樣，風干，過篩（一般是2mm的篩），備用。
（2）測定岩土樣的有關參數，諸如顆粒級配、有機質、粘土礦物、Fe、Al等，該測定什麼參數視具體研究情況而定，有時還必須測定岩土的pHz值。
（3）稱少量（一般是幾克）備用岩土樣放入離心管（一般是250m1離心管）。
（4）配置含有不同溶質濃度的溶液，取約50m1（視情況有所增減），放入裝有土樣的離心管。
（5）將裝有土樣及某溶質溶液的離心管放置於水浴中，保持恆溫A振盪。定時取出溶液，離心澄清，取少量（一般為1m1或nm1，以不影響離心管溶液濃度明量變化為原則）進行分析，直至前後幾次的濃度不變為止。以時間為橫坐標，濃度為縱坐標，繪出濃度－時間曲線，確定達吸附平衡所需的時間。
（6）將一組（一般是5個以上）裝有不同溶質濃度和岩土樣的離心管置於水浴中，保持恆溫並振盪。待達到上述所確定的吸附平衡所需時間後，取出試管，離心澄清，取清液分析溶質濃度。
（7）溶液原始濃度減去平衡濃度，乘以試驗溶液體積，所得的溶質減量即為岩土的吸附總量，並換算成岩土的吸附濃度。
（8）把實驗數據作數學處理，繪出吸附等溫線，建立等溫吸附方程，求得Kd及Sm值。
2.土柱試驗
土柱試驗和吸附平衡試驗的不同點在於：前者是動態試驗，後者是靜態試驗。前者的結果較接近實際，不僅可確定Kd值，而且可探討吸附＿解吸機理。其試驗裝置及步驟簡述如下：
A.裝置（分三部分）
（1）供水。常採用馬利奧特瓶原理穩定水頭，供水容器最好能容納試驗全過程所消耗的溶液（水）。
（2）土柱。包括試驗工作段及濾層。
（3）取樣及測流。包括控流閥，目的是控制試驗流速接近實際；還有流量計及取樣器。
B.步驟
（1）岩土樣風干、搗碎及過篩（一般為2mm孔徑）
（2）試驗岩土參數測定，除平衡試驗所述參數外，增加含水量、容重及比重的測定。
（3）岩土樣裝填。最下段一般為石英砂濾層，其上下應有濾網；上段為岩土試驗段，應根據長度及岩土容重算出裝填岩土重，分段裝填，每段一般為2—5cm，稍稍搗實，以保持土柱岩土接近天然容重。
（4）吸附試驗。將具有某溶質一定濃度的溶液注入土柱，定期測流量、取分析樣。直至滲入水及滲出水某溶質濃度相近為止，吸附試驗結束。
（5）解吸試驗。吸附試驗結束後，供水容器改換不含試驗溶質的溶液（水）進行試驗。取分析水樣，並記錄流量。直至滲出水某溶質濃度為零，或滲出水某溶質濃度趨於穩定為止，試驗結束。
（6）試驗數據處理。以相對濃度Ci/C0為縱坐標，Ci為滲出水濃度，C0為滲入水濃度；滲過土柱水的孔隙體積數為橫坐標，繪制穿透曲線。值得注意的是，一般不應以時間f為橫坐標，因為不同試驗岩土的孔隙體積及流速的不同，如以時間t為橫坐標，使不同岩土試驗的穿透曲線可比性差。土柱孔隙體積應根據裝填岩土的ρ和ρb值計算。n的計算公式如下：
水文地球化學基礎
式中，n為孔隙度，無量綱；ρb為岩土容重（g/cm2）；ρ為岩土密度（g/cm2）。
例題1.9
鉻的土柱試驗。此實例取自斯托倫沃克等〔14〕的試驗實例。以下作簡要介紹。
1.試樣及其處理
取含水層砂樣，篩分，取粒徑小於2mm（占總數30%）做試驗。岩礦鑒定表明砂樣由石英、斜長石、白雲母、赤鐵礦及磁鐵礦組成。砂粒表面的氧化鐵薄膜肉眼可見。總鐵含量為12g/kg。
2.土柱試驗
（1）土柱裝置。柱體為有機玻璃管，長80cm，內徑5.1cm；控制流速為7.1×10-4cm/s（與研究區地下水流速相當）。
（2）試驗。首先用1孔隙體積水漂洗土柱易溶鹽，再用2孔隙體積的地下水滲過土柱，以保證固液相的原有平衡。然後在地下水中加入Cr6＋（呈
3.結果及討論
穿透曲線見圖1.7。該圖說明，頭7個孔隙體積水裡，Cr6＋濃度為零，說明Cr2＋完全被吸附；此後滲出水Cr6＋逐步增加，至第22孔隙體積水滲過土柱時，Cl/C0=1，砂土吸附量耗盡。據計算，Cr6＋的總吸附量為5.9mmol，相當於砂土的Cr6＋吸附濃度為2.25mmol/kg;平衡時，水中Cr6＋為960μmol/L，據此算得Kd=2.34L/kg。該圖還說明，10個無鉻孔隙體積水滲過±柱後，有50%的Cr6＋解吸；再滲過50孔隙體積無Cr6＋水後，仍有16%的Cr6＋未被解吸。這就說明，Cr6＋的吸附中，可能有化學吸附，或者可能有Cr3+的沉澱。事實說明，吸附試驗所求得的S值，可能包括沉澱，以及過濾截留部分在內。在試驗中，一般都作吸附處理，不作區分。
Ⅲ 離子交換介質如何去除dna殘留
摘要：酸是重要的染料中間體。伴隨著DSD酸的生產,產生了大量含氨基和磺酸基的芳香族有機化合物的廢水。離子吸附與交換作為一種有效的化學分離方法,具有優越的分離選擇性和很高的濃縮倍數,操作方便,效果突出。採用離子交換樹脂法處理DSD酸還原廢水,並對該過程進行系統的研究。通過樹脂選型確定出大孔弱鹼性陰離子交換樹脂D301R,其對廢水COD_(Cr)的去除率可達74.7%。對各種不同因素影響下D301R對DSD酸還原廢水吸附交換進行熱力學實驗研究,分別考察了時間、溫度、pH值、鹽含量等對該過程的影響。實驗結果表明,離子交換樹脂對DSD酸還原廢水的吸附平衡時間為6h;該吸附交換過程為放熱過程,溫度越高樹脂吸附交換量越低,低溫有利於樹脂吸附交換反應的進行;高pH值有利於吸附交換的進行;含鹽量對該過程的影響主要是來自於廢水中大量的SO~(2-)_4離子的競爭交換作用。除了上述靜態因素,考察了動態因素對吸附交換的影響。流速低時,處理效果較好,隨著流速的增加,穿透時間提前,並且穿透曲線的形狀趨於平坦,完全穿透時間延長。隨著溶液pH值的增加,流出液的CODCr降低,表明高pH值有利於吸附交換反應。當含鹽量加倍時,穿透時間大大提前,表明含鹽量是影響該吸附交換過程的重要因素之一。以NaOH溶液為洗脫劑,採用高溫、高濃度、低流速洗脫劑洗脫有利於床層的再生。以DSD酸鈉鹽為代表物研究DSD酸在D301R樹脂上的吸附交換過程。分別應用Langmuir模型、Freundlich模型和Langmuir-Freundlich模型採用非線性最小二乘法對等溫平衡吸附數據進行擬合,結果發現Langmuir-Freundlich模型能更准確反映該吸附交換過程。以三參數方程描述該吸附交換過程,獲得了不同溫度時D301R吸附交換DSD酸的標准自由能變以及不同吸附交換量下的吸附交換焓變,從理論上證明了該吸附交換過程是放熱過程。DSD酸鈉鹽在D301R樹脂上的靜態吸附交換顯示了良好的動力學特徵。對動態吸附交換實驗數據進行擬合,其符合一級反應動力學過程。進一步研究測定交換率(F)與時間(t)的關系,發現實驗數據按「[1-3(1-F)~(2/3)+2(1-F)]-t」標繪,呈良好的線性關系,線性相關系數為0.99957,說明該過程為顆粒擴散控制。
Ⅳ 吸附平衡實驗 穿透曲線實驗是一樣嗎
靜態吸附指定量的吸附劑和定量的溶液經過長時間的充分接觸而達到平衡。靜態吸附平衡回的測定答方法有：(1)保持氣相的壓力不變，經過一段時間吸附後，測定氣體容積減少值的容量法；(2)吸附劑和氣體充分接觸，測定吸附劑重量增加值的重量法；
Ⅳ 天津理工大學基礎生物學實驗考試題型
天津理工大學2014年碩士研究生入學考試大綱
考試科目：環境工程綜合（820）
考試方式：
考試採用筆試方式。考試時間為180分鍾，試卷滿分為150分。
試卷結構與分數比重
試卷共分為四部分
1. 單項選擇（20分）
2. 名詞解釋（40分）
3. 簡答（50）
4. 論述/計算（40分）
考查的知識范圍：
《環境工程學》要求考生掌握環境科工程的思想理念、基礎理論和科學方法，考生應掌握環境工程中的水污染、大氣污染、固體污染控制工程的基本理論及主要污染控制技術。對人類面臨的環境問題及其變化趨勢有比較全面系統的了解，掌握污染物的來源及其防治對策。
考試內容和要求
（一） 水質凈化與水污染控制工程
水質與水體自凈。包括水質指標與水質標准；水體的自凈作用及水環境容量。
水的物理化學處理方法。包括沉澱理論基礎；斜板斜管沉澱池的原理；水中懸浮物質和膠體物質的去除；膠體脫穩和水的混凝機理；過濾的機理；氣浮的理論基礎；水中溶解物質的去除；離子交換法對水的軟化和除鹽；吸附的類型；吸附平衡和吸附等溫線；電滲析、反滲透、氯消毒、臭氧消毒及二氧化氯消毒的原理；水的其他物理化學處理方法。
水的生物化學處理方法。包括廢水處理微生物學基礎、活性污泥法的基本原理、凈化過程與機理；評價活性污泥的性能與指標；生物吸附法；序批式活性污泥法；好氧附著生長處理技術；生物膜的構造及其對有機物的降解機理；生物轉盤的構造和工作原理；厭氧生物處理技術；生物脫氮除磷技術；水處理廠污泥處理技術。
水處理工程系統與廢水最終處置。包括給水與排水工程系統；再生水系統；廢水的最終處置。
（二） 大氣污染控制工程
大氣質量與大氣控制。包括大氣污染的定義、種類；大氣環境質量控制標准。
顆粒污染物控制。包括除塵技術基礎；旋風除塵器的工作原理；靜電除塵的基本原理及除塵器的基本結構；袋式除塵器的基本原理及基本結構。
氣態污染物控制。包括雙模理論；吸附的過程；吸附穿透曲線；吸附裝置類型；催化轉化方法；燃燒轉化原理；生物凈化；煙氣抬升高度及其影響因素。
（三） 固體廢棄物污染控制
1. 固體廢物的涵義；城市垃圾與工業固體廢物的產量與測算方法；城市垃圾壓實及破碎技術；城市垃圾分選技術；固體廢物的脫水與乾燥。
2. 危險廢物的化學處理與固化。包括危險廢物的化學處理；危險廢物的固化處理。
3. 固體廢物資源化、綜合利用與最終處置。包括堆肥過程基本原理；好氧堆肥工藝過程；城市垃圾厭氧消化處理工藝流程及工藝條件；垃圾滲濾液處理工藝。
Ⅵ 如何解釋離子交換過程中的穿透曲線和吸附過程
圓錐曲線的解題技巧一、常規七大題型：（1）中點弦問題具有斜率的弦中點問題，常用設而不求法（點差法）：設曲線上兩點為(x1,y1)，(x2,y2)，代入方程，然後兩方程相減，再應用中點關系及斜率公式（當然在這里也要注意斜率不存在的請款討論），消去四個參數。xy0x2y2如：（1）2?2?1(a?b?0)與直線相交於A、B，設弦AB中點為M(x0,y0)，則有0?k?0。22ababxy0x2y2（2）2?2?1(a?0,b?0)與直線l相交於A、B，設弦AB中點為M(x0,y0)則有0?k?0aba2b2（3）y2=2px（p>0）與直線l相交於A、B設弦AB中點為M(x0,y0),則有2y0k=2p,即y0k=p.y2典型例題給定雙曲線x?過A（2，1）的直線與雙曲線交於兩點P1及P2，求線段P1P2?1。22的中點P的軌跡方程。（2）焦點三角形問題橢圓或雙曲線上一點P，與兩個焦點F1、F2構成的三角形問題，常用正、餘弦定理搭橋。x2y2典型例題設P(x,y)為橢圓2?2?1上任一點，F1(?c,0)，F2(c,0)為焦點，?PF1F2??，ab?PF2F1??。（1）求證離心率e?sin(???)；sin??sin?3（2）求|PF1|?PF2|的最值。3（3）直線與圓錐曲線位置關系問題直線與圓錐曲線的位置關系的基本方法是解方程組，進而轉化為一元二次方程後利用判別式、根與系1/27頁數的關系、求根公式等來處理，應特別注意數形結合的思想，通過圖形的直觀性幫助分析解決問題，如果直線過橢圓的焦點，結合三大麴線的定義去解。典型例題拋物線方程y2?p(x?1)(p?0)，直線x?y?t與x軸的交點在拋物線准線的右邊。（1）求證：直線與拋物線總有兩個不同交點（2）設直線與拋物線的交點為A、B，且OA⊥OB，求p關於t的函數f(t)的表達式。（4）圓錐曲線的相關最值（范圍）問題圓錐曲線中的有關最值（范圍）問題，常用代數法和幾何法解決。若命題的條件和結論具有明顯的幾何意義，一般可用圖形性質來解決。若命題的條件和結論體現明確的函數關系式，則可建立目標函數（通常利用二次函數，三角函數，均值不等式）求最值。（1），可以設法得到關於a的不等式，通過解不等式求出a的范圍，即：「求范圍，找不等式」。或者將a表示為另一個變數的函數，利用求函數的值域求出a的范圍；對於（2）首先要把△NAB的面積表示為一個變數的函數，然後再求它的最大值,即：「最值問題，函數思想」。最值問題的處理思路：1、建立目標函數。用坐標表示距離，用方程消參轉化為一元二次函數的最值問題，關鍵是由方程求x、y的范圍；2、數形結合，用化曲為直的轉化思想；3、利用判別式，對於二次函數求最值，往往由條件建立二次方程，用判別式求最值；4、藉助均值不等式求最值。典型例題已知拋物線y2=2px(p>0)，過M（a,0）且斜率為1的直線L與拋物線交於不同的兩點A、B，|AB|≤2p（1）求a的取值范圍；（2）若線段AB的垂直平分線交x軸於點N，求△NAB面積的最大值。（5）求曲線的方程問題1．曲線的形狀已知--------這類問題一般可用待定系數法解決。典型例題已知直線L過原點，拋物線C的頂點在原點，焦點在x軸正半軸上。若點A（-1，0）和點B（0，8）關於L的對稱點都在C上，求直線L和拋物線C的方程。2/27頁2．曲線的形狀未知-----求軌跡方程典型例題已知直角坐標平面上點Q（2，0）和圓C：x2+y2=1,動點M到圓C的切線長與|MQ|的比等於常數?（?>0）,求動點M的軌跡方程，並說明它是什麼曲線。（6）存在兩點關於直線對稱問題在曲線上兩點關於某直線對稱問題，可以按如下方式分三步解決：求兩點所在的直線，求這兩直線的交點，使這交點在圓錐曲線形內。（當然也可以利用韋達定理並結合判別式來解決）x2y2典型例題已知橢圓C的方程??1，試確定m的取值范圍，使得對於直線y?4x?m，橢圓C43上有不同兩點關於直線對稱（7）兩線段垂直問題圓錐曲線兩焦半徑互相垂直問題，常用k1·k2?y1·y2??1來處理或用向量的坐標運算來處理。x1·x22典型例題已知直線l的斜率為k，且過點P(?2,0)，拋物線C:y?4(x?1)，直線l與拋物線C有兩個不同的交點（如圖）。（1）求k的取值范圍；（2）直線l的傾斜角?為何值時，A、B與拋物線C的焦點連線互相垂直。四、解題的技巧方面：3/27頁在教學中，學生普遍覺得解析幾何問題的計算量較大。事實上，如果我們能夠充分利用幾何圖形、韋達定理、曲線系方程，以及運用「設而不求」的策略，往往能夠減少計算