摘 要：
DSD酸是重要的染料中间体。伴随着DSD酸的生产,产生了大量含氨基和磺酸基的芳香族有机化合物的废水。离子吸附与交换作为一种有效的化学分离方法,具有优越的分离选择性和很高的浓缩倍数,操作方便,效果突出。
采用离子交换树脂法处理DSD酸还原废水,并对该过程进行系统的研究。通过树脂选型确定出大孔弱碱性阴离子交换树脂D301R,其对废水COD_(Cr)的去除率可达74.7%。对各种不同因素影响下D301R对DSD酸还原废水吸附交换进行热力学实验研究,分别考察了时间、温度、pH值、盐含量等对该过程的影响。实验结果表明,离子交换树脂对DSD酸还原废水的吸附平衡时间为6h;
该吸附交换过程为放热过程,温度越高树脂吸附交换量越低,低温有利于树脂吸附交换反应的进行; 高pH值有利于吸附交换的进行;
含盐量对该过程的影响主要是来自于废水中大量的SO~(2-)_4离子的竞争交换作用。
除了上述静态因素,考察了动态因素对吸附交换的影响。流速低时,处理效果较好,随着流速的增加,穿透时间提前,并且穿透曲线的形状趋于平坦,完全穿透时间延长。随着溶液pH值的增加,流出液的CODCr降低,表明高pH值有利于吸附交换反应。当含盐量加倍时,穿透时间大大提前,表明含盐量是影响该吸附交换过程的重要因素之一。以NaOH溶液为洗脱剂,采用高温、高浓度、低流速洗脱剂洗脱有利于床层的再生。
以DSD酸钠盐为代表物研究DSD酸在D301R树脂上的吸附交换过程。分别应用Langmuir模型、Freundlich模型和Langmuir-Freundlich模型采用非线性最小二乘法对等温平衡吸附数据进行拟合,结果发现Langmuir-Freundlich模型能更准确反映该吸附交换过程。以三参数方程描述该吸附交换过程,获得了不同温度时D301R吸附交换DSD酸的标准自由能变以及不同吸附交换量下的吸附交换焓变,从理论上证明了该吸附交换过程是放热过程。DSD酸钠盐在D301R树脂上的静态吸附交换显示了良好的动力学特征。对动态吸附交换实验数据进行拟合,其符合一级反应动力学过程。进一步研究测定交换率(F)与时间(t)的关系,发现实验数据按“[1-3(1-F)~(2/3)+2(1-F)]-t”标绘,呈良好的线性关系,线性相关系数为0.99957,说明该过程为颗粒扩散控制。
Ⅱ 等温吸附方程
离子交换反应受温度变化的影响。所以，为了更深入地研究离子交换反应的机理，往往在特定温度下探索吸附平衡过程。
（一）等温吸附方程
在特定的温度下，达到吸附（交换）平衡时，某溶质的液相浓度和固相浓度之间存在一定的关系，把这种关系表示在直角坐标图上以线的形式出现，这条线即称为等温吸附线，其数学表示式称为等温吸附方程。等温吸附方程在溶质迁移，特别是污染物在地质环境中的迁移研究方面，具有重要的意义，是一种有效的手段。等温吸附线可能是直线，也可能是曲线；等温吸附方程也可分为线性方程和非线性方程两种。
1.线性等温吸附方程
它最简单的数学表达式为
水文地球化学基础
式中，S为平衡时固相所吸附的溶质的浓度（mg/kg）;C为平衡时液相溶质浓度（mg/L）;Kd为分配系数（或称线性吸附系数）（L/kg）。
（1.165）式重新排列，则
水文地球化学基础
（1.166）式说明，分配系数Kd的物理意义是，溶质在固相和液相中的分配比，它是一个研究溶质迁移能力的一个很重要参数。Kd值越大，说明溶质在固相中的分配比例大，易被吸附，不易迁移；反之，则相反。例如，氯仿和DDT在某一含水层中的Kd值分别为0.567和3654（L/kg），说明前者比后者容易迁移得多。对于特定溶质及特定固相物质来说，Kd值是一个常数。Kd值是通过实验求得的，详细方法在后面阐述。
线性等温吸附方程的另一种表达式为：
水文地球化学基础
式中，a为截距，其它符号同前。
2.非线性等温吸附方程
（1）弗里因德里克（Freundlich）方程
水文地球化学基础
式中，K为常数；n为表示该等温吸附线线性度的常数；当液相中被吸附组分浓度很低，或在砂土（CEC值小）中产生吸附时，n→1;c为平衡时液相离子浓度（mg/L）;S为平衡时固相被吸附离子的浓度（mg/kg）。（1.168）式取对数形式，可变为线性方程
lgS=lgK+nlgC
令lgK=a,n=6，则
水文地球化学基础
（2）兰米尔（Langmuir）等温吸附方程
兰米尔等温吸附方程最初是用来描述固体吸附气体的，该方程于1918年内兰米尔提出。后来发现，它可用来描述固体表面的离子吸附，被许多学者广泛地用来描述土壤及沉淀物对各种溶质（特别是污染物）的吸附。它的数学表达式为：
水文地球化学基础
式中，Sm为某组分的最大吸附浓度（mg/kg）,K为与键能有关的常数，其他符号同前。
变换（1.170）式，可得该方程的线性表达式：
水文地球化学基础
（1.171）方程是最常用的方程。通过实验，取得一系列的C值及S值，以C/S为纵坐标，C为横坐标，即可绘出兰米尔等温吸附线，如图1.6。该线的斜率（1/Sm）的倒数，即为Sm；其斜率（1/Sm）被截距
图1.6是在25℃、pH=6.8、Cr（Ⅵ）浓度大于58μmol/L的条件下的兰米尔等温吸附线，其斜率为0.0071，截距为1.41。从而可算得Sm=141mg/kg,K=0.005。利用兰米尔等温吸附方程最大的优点是，可求得最最大的吸附容量，这对评价包气带土壤对某种污染物吸附容量提供可靠的数据。
上述几种等温吸附方程是定量研究吸附过程的有效手段。至于吸附过程遵循哪种方程，一般是通过实验数据的数学处理后确定的。
（二）建立等温吸附方程的实验方法
吸附作用是影响溶质迁移的水文地球作用。实验目的是为了査清溶质吸附及解吸机理，建立相应的等温吸附线及其等温吸附方程，求得分配系数Kd及最大吸附容量Sm。试验方法分吸附平衡试验及土柱试验两种。
图1.6兰米尔等温吸附线〔14〕
（C＝μmol/L,S=mg/kg）
图1.7Cr（Ⅵ）的穿透曲线（吸附－解吸试
验）〔14〕
（淋滤水：Cr（Ⅵ）=960μmol/L，流速＝7.1×10-4cm/s,pH=6.8,n=40%,1孔隙体积＝606m1,pb=1.6g/cm3，C0＝淋滤水中铬浓度，C＝渗出水中铬浓度）
1.吸附平衡试验
具体步骤如下：
（1）从现场采集所研究的岩土样，风干，过筛（一般是2mm的筛），备用。
（2）测定岩土样的有关参数，诸如颗粒级配、有机质、粘土矿物、Fe、Al等，该测定什么参数视具体研究情况而定，有时还必须测定岩土的pHz值。
（3）称少量（一般是几克）备用岩土样放入离心管（一般是250m1离心管）。
（4）配置含有不同溶质浓度的溶液，取约50m1（视情况有所增减），放入装有土样的离心管。
（5）将装有土样及某溶质溶液的离心管放置于水浴中，保持恒温A振荡。定时取出溶液，离心澄清，取少量（一般为1m1或nm1，以不影响离心管溶液浓度明量变化为原则）进行分析，直至前后几次的浓度不变为止。以时间为横坐标，浓度为纵坐标，绘出浓度－时间曲线，确定达吸附平衡所需的时间。
（6）将一组（一般是5个以上）装有不同溶质浓度和岩土样的离心管置于水浴中，保持恒温并振荡。待达到上述所确定的吸附平衡所需时间后，取出试管，离心澄清，取清液分析溶质浓度。
（7）溶液原始浓度减去平衡浓度，乘以试验溶液体积，所得的溶质减量即为岩土的吸附总量，并换算成岩土的吸附浓度。
（8）把实验数据作数学处理，绘出吸附等温线，建立等温吸附方程，求得Kd及Sm值。
2.土柱试验
土柱试验和吸附平衡试验的不同点在于：前者是动态试验，后者是静态试验。前者的结果较接近实际，不仅可确定Kd值，而且可探讨吸附＿解吸机理。其试验装置及步骤简述如下：
A.装置（分三部分）
（1）供水。常采用马利奥特瓶原理稳定水头，供水容器最好能容纳试验全过程所消耗的溶液（水）。
（2）土柱。包括试验工作段及滤层。
（3）取样及测流。包括控流阀，目的是控制试验流速接近实际；还有流量计及取样器。
B.步骤
（1）岩土样风干、捣碎及过筛（一般为2mm孔径）
（2）试验岩土参数测定，除平衡试验所述参数外，增加含水量、容重及比重的测定。
（3）岩土样装填。最下段一般为石英砂滤层，其上下应有滤网；上段为岩土试验段，应根据长度及岩土容重算出装填岩土重，分段装填，每段一般为2—5cm，稍稍捣实，以保持土柱岩土接近天然容重。
（4）吸附试验。将具有某溶质一定浓度的溶液注入土柱，定期测流量、取分析样。直至渗入水及渗出水某溶质浓度相近为止，吸附试验结束。
（5）解吸试验。吸附试验结束后，供水容器改换不含试验溶质的溶液（水）进行试验。取分析水样，并记录流量。直至渗出水某溶质浓度为零，或渗出水某溶质浓度趋于稳定为止，试验结束。
（6）试验数据处理。以相对浓度Ci/C0为纵坐标，Ci为渗出水浓度，C0为渗入水浓度；渗过土柱水的孔隙体积数为横坐标，绘制穿透曲线。值得注意的是，一般不应以时间f为横坐标，因为不同试验岩土的孔隙体积及流速的不同，如以时间t为横坐标，使不同岩土试验的穿透曲线可比性差。土柱孔隙体积应根据装填岩土的ρ和ρb值计算。n的计算公式如下：
水文地球化学基础
式中，n为孔隙度，无量纲；ρb为岩土容重（g/cm2）；ρ为岩土密度（g/cm2）。
例题1.9
铬的土柱试验。此实例取自斯托伦沃克等〔14〕的试验实例。以下作简要介绍。
1.试样及其处理
取含水层砂样，筛分，取粒径小于2mm（占总数30%）做试验。岩矿鉴定表明砂样由石英、斜长石、白云母、赤铁矿及磁铁矿组成。砂粒表面的氧化铁薄膜肉眼可见。总铁含量为12g/kg。
2.土柱试验
（1）土柱装置。柱体为有机玻璃管，长80cm，内径5.1cm；控制流速为7.1×10-4cm/s（与研究区地下水流速相当）。
（2）试验。首先用1孔隙体积水漂洗土柱易溶盐，再用2孔隙体积的地下水渗过土柱，以保证固液相的原有平衡。然后在地下水中加入Cr6＋（呈
3.结果及讨论
穿透曲线见图1.7。该图说明，头7个孔隙体积水里，Cr6＋浓度为零，说明Cr2＋完全被吸附；此后渗出水Cr6＋逐步增加，至第22孔隙体积水渗过土柱时，Cl/C0=1，砂土吸附量耗尽。据计算，Cr6＋的总吸附量为5.9mmol，相当于砂土的Cr6＋吸附浓度为2.25mmol/kg;平衡时，水中Cr6＋为960μmol/L，据此算得Kd=2.34L/kg。该图还说明，10个无铬孔隙体积水渗过±柱后，有50%的Cr6＋解吸；再渗过50孔隙体积无Cr6＋水后，仍有16%的Cr6＋未被解吸。这就说明，Cr6＋的吸附中，可能有化学吸附，或者可能有Cr3+的沉淀。事实说明，吸附试验所求得的S值，可能包括沉淀，以及过滤截留部分在内。在试验中，一般都作吸附处理，不作区分。
Ⅲ 离子交换介质如何去除dna残留
摘要：酸是重要的染料中间体。伴随着DSD酸的生产,产生了大量含氨基和磺酸基的芳香族有机化合物的废水。离子吸附与交换作为一种有效的化学分离方法,具有优越的分离选择性和很高的浓缩倍数,操作方便,效果突出。采用离子交换树脂法处理DSD酸还原废水,并对该过程进行系统的研究。通过树脂选型确定出大孔弱碱性阴离子交换树脂D301R,其对废水COD_(Cr)的去除率可达74.7%。对各种不同因素影响下D301R对DSD酸还原废水吸附交换进行热力学实验研究,分别考察了时间、温度、pH值、盐含量等对该过程的影响。实验结果表明,离子交换树脂对DSD酸还原废水的吸附平衡时间为6h;该吸附交换过程为放热过程,温度越高树脂吸附交换量越低,低温有利于树脂吸附交换反应的进行;高pH值有利于吸附交换的进行;含盐量对该过程的影响主要是来自于废水中大量的SO~(2-)_4离子的竞争交换作用。除了上述静态因素,考察了动态因素对吸附交换的影响。流速低时,处理效果较好,随着流速的增加,穿透时间提前,并且穿透曲线的形状趋于平坦,完全穿透时间延长。随着溶液pH值的增加,流出液的CODCr降低,表明高pH值有利于吸附交换反应。当含盐量加倍时,穿透时间大大提前,表明含盐量是影响该吸附交换过程的重要因素之一。以NaOH溶液为洗脱剂,采用高温、高浓度、低流速洗脱剂洗脱有利于床层的再生。以DSD酸钠盐为代表物研究DSD酸在D301R树脂上的吸附交换过程。分别应用Langmuir模型、Freundlich模型和Langmuir-Freundlich模型采用非线性最小二乘法对等温平衡吸附数据进行拟合,结果发现Langmuir-Freundlich模型能更准确反映该吸附交换过程。以三参数方程描述该吸附交换过程,获得了不同温度时D301R吸附交换DSD酸的标准自由能变以及不同吸附交换量下的吸附交换焓变,从理论上证明了该吸附交换过程是放热过程。DSD酸钠盐在D301R树脂上的静态吸附交换显示了良好的动力学特征。对动态吸附交换实验数据进行拟合,其符合一级反应动力学过程。进一步研究测定交换率(F)与时间(t)的关系,发现实验数据按“[1-3(1-F)~(2/3)+2(1-F)]-t”标绘,呈良好的线性关系,线性相关系数为0.99957,说明该过程为颗粒扩散控制。
Ⅳ 吸附平衡实验 穿透曲线实验是一样吗
静态吸附指定量的吸附剂和定量的溶液经过长时间的充分接触而达到平衡。静态吸附平衡回的测定答方法有：(1)保持气相的压力不变，经过一段时间吸附后，测定气体容积减少值的容量法；(2)吸附剂和气体充分接触，测定吸附剂重量增加值的重量法；
Ⅳ 天津理工大学基础生物学实验考试题型
天津理工大学2014年硕士研究生入学考试大纲
考试科目：环境工程综合（820）
考试方式：
考试采用笔试方式。考试时间为180分钟，试卷满分为150分。
试卷结构与分数比重
试卷共分为四部分
1. 单项选择（20分）
2. 名词解释（40分）
3. 简答（50）
4. 论述/计算（40分）
考查的知识范围：
《环境工程学》要求考生掌握环境科工程的思想理念、基础理论和科学方法，考生应掌握环境工程中的水污染、大气污染、固体污染控制工程的基本理论及主要污染控制技术。对人类面临的环境问题及其变化趋势有比较全面系统的了解，掌握污染物的来源及其防治对策。
考试内容和要求
（一） 水质净化与水污染控制工程
水质与水体自净。包括水质指标与水质标准；水体的自净作用及水环境容量。
水的物理化学处理方法。包括沉淀理论基础；斜板斜管沉淀池的原理；水中悬浮物质和胶体物质的去除；胶体脱稳和水的混凝机理；过滤的机理；气浮的理论基础；水中溶解物质的去除；离子交换法对水的软化和除盐；吸附的类型；吸附平衡和吸附等温线；电渗析、反渗透、氯消毒、臭氧消毒及二氧化氯消毒的原理；水的其他物理化学处理方法。
水的生物化学处理方法。包括废水处理微生物学基础、活性污泥法的基本原理、净化过程与机理；评价活性污泥的性能与指标；生物吸附法；序批式活性污泥法；好氧附着生长处理技术；生物膜的构造及其对有机物的降解机理；生物转盘的构造和工作原理；厌氧生物处理技术；生物脱氮除磷技术；水处理厂污泥处理技术。
水处理工程系统与废水最终处置。包括给水与排水工程系统；再生水系统；废水的最终处置。
（二） 大气污染控制工程
大气质量与大气控制。包括大气污染的定义、种类；大气环境质量控制标准。
颗粒污染物控制。包括除尘技术基础；旋风除尘器的工作原理；静电除尘的基本原理及除尘器的基本结构；袋式除尘器的基本原理及基本结构。
气态污染物控制。包括双模理论；吸附的过程；吸附穿透曲线；吸附装置类型；催化转化方法；燃烧转化原理；生物净化；烟气抬升高度及其影响因素。
（三） 固体废弃物污染控制
1. 固体废物的涵义；城市垃圾与工业固体废物的产量与测算方法；城市垃圾压实及破碎技术；城市垃圾分选技术；固体废物的脱水与干燥。
2. 危险废物的化学处理与固化。包括危险废物的化学处理；危险废物的固化处理。
3. 固体废物资源化、综合利用与最终处置。包括堆肥过程基本原理；好氧堆肥工艺过程；城市垃圾厌氧消化处理工艺流程及工艺条件；垃圾渗滤液处理工艺。
Ⅵ 如何解释离子交换过程中的穿透曲线和吸附过程
圆锥曲线的解题技巧一、常规七大题型：（1）中点弦问题具有斜率的弦中点问题，常用设而不求法（点差法）：设曲线上两点为(x1,y1)，(x2,y2)，代入方程，然后两方程相减，再应用中点关系及斜率公式（当然在这里也要注意斜率不存在的请款讨论），消去四个参数。xy0x2y2如：（1）2?2?1(a?b?0)与直线相交于A、B，设弦AB中点为M(x0,y0)，则有0?k?0。22ababxy0x2y2（2）2?2?1(a?0,b?0)与直线l相交于A、B，设弦AB中点为M(x0,y0)则有0?k?0aba2b2（3）y2=2px（p>0）与直线l相交于A、B设弦AB中点为M(x0,y0),则有2y0k=2p,即y0k=p.y2典型例题给定双曲线x?过A（2，1）的直线与双曲线交于两点P1及P2，求线段P1P2?1。22的中点P的轨迹方程。（2）焦点三角形问题椭圆或双曲线上一点P，与两个焦点F1、F2构成的三角形问题，常用正、余弦定理搭桥。x2y2典型例题设P(x,y)为椭圆2?2?1上任一点，F1(?c,0)，F2(c,0)为焦点，?PF1F2??，ab?PF2F1??。（1）求证离心率e?sin(???)；sin??sin?3（2）求|PF1|?PF2|的最值。3（3）直线与圆锥曲线位置关系问题直线与圆锥曲线的位置关系的基本方法是解方程组，进而转化为一元二次方程后利用判别式、根与系1/27页数的关系、求根公式等来处理，应特别注意数形结合的思想，通过图形的直观性帮助分析解决问题，如果直线过椭圆的焦点，结合三大曲线的定义去解。典型例题抛物线方程y2?p(x?1)(p?0)，直线x?y?t与x轴的交点在抛物线准线的右边。（1）求证：直线与抛物线总有两个不同交点（2）设直线与抛物线的交点为A、B，且OA⊥OB，求p关于t的函数f(t)的表达式。（4）圆锥曲线的相关最值（范围）问题圆锥曲线中的有关最值（范围）问题，常用代数法和几何法解决。若命题的条件和结论具有明显的几何意义，一般可用图形性质来解决。若命题的条件和结论体现明确的函数关系式，则可建立目标函数（通常利用二次函数，三角函数，均值不等式）求最值。（1），可以设法得到关于a的不等式，通过解不等式求出a的范围，即：“求范围，找不等式”。或者将a表示为另一个变量的函数，利用求函数的值域求出a的范围；对于（2）首先要把△NAB的面积表示为一个变量的函数，然后再求它的最大值,即：“最值问题，函数思想”。最值问题的处理思路：1、建立目标函数。用坐标表示距离，用方程消参转化为一元二次函数的最值问题，关键是由方程求x、y的范围；2、数形结合，用化曲为直的转化思想；3、利用判别式，对于二次函数求最值，往往由条件建立二次方程，用判别式求最值；4、借助均值不等式求最值。典型例题已知抛物线y2=2px(p>0)，过M（a,0）且斜率为1的直线L与抛物线交于不同的两点A、B，|AB|≤2p（1）求a的取值范围；（2）若线段AB的垂直平分线交x轴于点N，求△NAB面积的最大值。（5）求曲线的方程问题1．曲线的形状已知--------这类问题一般可用待定系数法解决。典型例题已知直线L过原点，抛物线C的顶点在原点，焦点在x轴正半轴上。若点A（-1，0）和点B（0，8）关于L的对称点都在C上，求直线L和抛物线C的方程。2/27页2．曲线的形状未知-----求轨迹方程典型例题已知直角坐标平面上点Q（2，0）和圆C：x2+y2=1,动点M到圆C的切线长与|MQ|的比等于常数?（?>0）,求动点M的轨迹方程，并说明它是什么曲线。（6）存在两点关于直线对称问题在曲线上两点关于某直线对称问题，可以按如下方式分三步解决：求两点所在的直线，求这两直线的交点，使这交点在圆锥曲线形内。（当然也可以利用韦达定理并结合判别式来解决）x2y2典型例题已知椭圆C的方程??1，试确定m的取值范围，使得对于直线y?4x?m，椭圆C43上有不同两点关于直线对称（7）两线段垂直问题圆锥曲线两焦半径互相垂直问题，常用k1·k2?y1·y2??1来处理或用向量的坐标运算来处理。x1·x22典型例题已知直线l的斜率为k，且过点P(?2,0)，抛物线C:y?4(x?1)，直线l与抛物线C有两个不同的交点（如图）。（1）求k的取值范围；（2）直线l的倾斜角?为何值时，A、B与抛物线C的焦点连线互相垂直。四、解题的技巧方面：3/27页在教学中，学生普遍觉得解析几何问题的计算量较大。事实上，如果我们能够充分利用几何图形、韦达定理、曲线系方程，以及运用“设而不求”的策略，往往能够减少计算