第七章 膜技术
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电渗析膜与离子交换树脂在离子交换过程中的作用有何异同？
什么是电渗析的极化现象？它对电渗析器的正常运行有何影响？如何防止？ 电渗析膜有几种？良好的电渗析膜应具备哪些条件？ 利用电渗析法处理工业废水有何特点？ 电渗析器的电流效率与电能效率有何区别？ 试画出六级三段电渗析组装示意图。
反渗透与超滤在原理、设备构造、运行上有何区别？有何联系？ 反渗透法除盐与其它除盐方法相比有何特点？ 何谓渗透与反渗透？何谓渗透压与反渗透压？
10. 试阐明超滤浓差极化过程中，膜面浓度Cm与压力差ΔP之间的关系。
11. 下表中列出电渗析器的运行资料，求该电渗析的电流效率。（膜的对数n=50，级（段）数=1）
流量 (m3/h) 电流 (A) 电压 (V) 原水 5 14 250 262 SO42- 除盐水 96 原水 126 离子浓度(mg/L) HCO3- 除盐水 76 原水 23 Cl- 除盐水 17 12. 将下图中的电渗析器改变正、负极，或改置阳膜，正极室改进酸洗废液，负极室改进稀硫酸，问两种情况下能否回收酸和铁？为什
么？
13. A brackish water having a TDS concentration of 3000 g/m3 is to be desalinized using a thin-film composite membrane having a flux rate
coefficient Wp of 1.5×10-9 m3/(m2 s Pa)and a mass transfer rate coefficient KP of 1.8×10-6 m/s. The product water is to have a TDS of no more than 200 g/m3. The flowrate is to be 0.010 m3/s. The net operating pressure (ΔP– Δ?) will be 2500 kPa. Assume the recovery rate will be 90 percent. Estimate the rejection rate and the concentration of the concentrate stream.
14. Estimate quantity and quality of the waste stream, and the total quantity of water that must be processed, from a reverse osmosis facility that is
to produce 4000m3/d of water to be used for industrial cooling operations. Assume that both the recovery and rejection rates are equal to 90 percent and that the concentration of the feed stream is 400g/m3.
15. Four different waters are to be desalinized by reverse osmosis using a thin-film composite membrane. For water A, B, C and D (water to be
selected by instructor), determine the required membrane area, the rejection rate, and the concentration of the concentrate stream.
Item Flow rate Influent TDS Effluent TDS Unit m3/d g/m3 g/m3 Water A 4000 2850 200 B 5500 3200 500 C 20,000 2000 400 D 10,000 2700 225 Flux rate coefficient WP Mass transfer rate coefficient, KP Net operation pressure Recovery
m3/(m2 s Pa) m/s kPa % 1.5×10-9 1.8×10-6 2750 88 1.5×10-9 1.8×10-6 2500 90 1.5×10-9 1.8×10-6 2800 89 1.5×10-9 1.8×10-6 3000 86 第八章 氧化还原
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如何运用氧化还原电位数值判断氧化还原反应的可行性？ 离子交换反应和氧化还原反应的区别是什么？ 用氯处理含氰废水时，为何要严格控制溶液的pH值？ 电解可以产生哪些反应过程？对水处理可以起什么作用？ 臭氧氧化的主要设备是什么？有什么类型？各适用什么情况？ 试判断H2S是否能被H2O2氧化。各自的分反应如下： H2S ←→S + 2H+ +2e- Eo = -0.14V H2O2 + 2H+ +2e- ←→2H2O Eo = +1.776V 7.
Estimate the daily required chlorine dosage and the resulting buildup of total dissolved solids when breakpoint chlorination is used for the seasonal control of nitrogen. Assume that the following data apply to this problem: (1) Plant flow rate = 3800m3/d; (2) Effluent characteristics after conventional treatment BOD = 20mg/L, TSS = 25mg/L, NH3-N concentration = 23 mg/L; (3) Required effluent NH3-N concentration = 1.0 mg/L. 8.
试判断下列反应能否进行？ 2Fe2+ + Cl2 ←→2Fe3+ + 2Cl- H2S + Cl2 ←→S+ 2HCl 9.
什么叫高级氧化？简述作用机理。
10. 试展望废水化学氧化技术的发展方向。
第九章 离子交换
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石灰软化处理水质有何变化？为什么不能将水中硬度降为零？ 试说明石灰软化时水中发生的化学反应。
与顺流再生相比，逆流再生为何能使离子交换出水水质显著提高？实现逆流再生的关键是什么？ 以RNa交换水中Ca2+为例，推导不等价离子交换的平衡关系式，并画出其概括性平衡曲线。 离子交换速度有什么实际意义？影响离子交换速度的因素有哪些？ 离子交换树脂的结构有什么特点？试述其主要性能。 离子交换树脂有哪些主要性能？它们各有什么实际意义？
强酸性阳树脂和弱酸性阳树脂的交换特性有什么不同？在实际应用中应如何选择？ 固定床离子交换器中树脂层的工作过程怎样？什么是树脂工作层高度？有何实际意义？
10. 什么是树脂的工作交换容量？影响树脂工作交换容量的因素有哪些？ 11. 如何提高树脂的再生程度？
12. 固定床离子交换器有什么重要缺点？如何克服这些缺点？
13. 清华园的井水中含有Ca(HCO3)2 5.6 mmol/L，估计烧10L开水会出现多少水垢？是什么成分？ 14. 水质分析资料如下表：
项目 含量(mg/L) Ca2+ 83 Mg2+ 19.8 Na++K+ 未分析 HCO3- 220 SO42- 75 Cl- 38 (1)由阳、阴离子间平衡关系推算出 Na++K+的含量；(2)这些离子可以组合成哪些假想化合物？(3)水的总硬度是多少？碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度各为多少？含盐量是多少？ 15. 水质资料如下：
CO2 Ca2+ Mg2+
30mg/L
HCO3-
3.6mmol/L
1.4mmol/L
SO42- Cl-
0.55mmol/L 0.3mmol/L 0
0.9mmol/L
Na++K+ 0.4mmol/L Fe2+
计算石灰软化时石灰投加量。如果市售石灰含CaO50%，实际石灰投加量为多少？ 16. 水质资料同上，试计算经RH软化后产生的CO2和强酸（H2SO4+HCl）各为多少毫升？
17. 强碱711#树脂总交换容量为3.5mmol/g, 含水率50-60%，湿视密度为0.65-0.75g/ml，试计算其容积交换容量。
18. A column study was conducted to determine the capacity of a cation-exchange resin. In the study, 0.1 kg of resin was washed with NaCl until
the resin was in the R-Na form. The column was then washed with distilled water to remove the chloride ion (Cl-) from the interstices of the resin. The resin was then titrated with a solution of calcium chloride (CaCl2), and the concentrations of chloride and calcium were measured at various throughput volumes. The measured concentrations of Cl- and Ca2+ and the corresponding throughput volumes are as given below. Using the data given below, determine the exchange capacity of the resin and the mass and volume of a resin required to treat 4000m3 of water containing 18 mg/L of ammonium ion NH4+. Assume the density of the resin is 700 kg/m3.
Throughput Volume, L 2 3 5 6 10 12 20 26 Constituent, mg/L Cl- 0 Trace 7 18 65 71 71 71 Ca2+ 0 0 0 0 0 Trace 13 32 28 32 71 Co=71 38 Co=40 19. A quantity of sodium-form ion-exchange resin (5g) is added to a water containing 2 mmol of potassium chloride and 0.5 mmol of sodium
chloride. Calculate the residual concentration of potassium if the exchange capacity of the resin is 4.0 mmol/g of dry weight and the selectivity coefficient is equal to 1.46.
20. 软化水量50m3/h，水质资料为：HCO3- 283mg/L，SO42- 67mg/L，Cl- 13mg/L，软化后要求剩余碱度为0.3mmol/L，采用H-Na并联软
化系统，计算经RH和RNa软化的水量及每小时产生的CO2的量。
21. 在固定床逆流再生中，用工业盐酸再生强酸阳离子交换树脂。若工业盐酸中HCl含量为31％，而NaCl含量为3％，试估算强酸树脂
的极限再生度（
Na?。 KN?＝1.5）
22. 采用强酸性钠型阳离子交换柱进行水的软化处理。树脂全交换容量Q等于2000mmol/L。顺流再生后树脂层底部的树脂仍有40%呈
Ca型。针对下列不同的原水水质，试计算交换初期的出水硬度漏泄量。Ca离子对Na离子的离子交换选择系数K设原水中的硬度均为钙硬，钠离子含量较低。 (1)
原水硬度等于2.0mmol/L；(2) 原水硬度等于24 mmol/L。
Ca2?等于3。假Na?23. 在水的除盐处理中利用工业液体烧碱再生（再生时稀释使用）强碱性阴离子交换树脂（I型）。若工业液体烧碱中NaOH含量为30%，
而NaCl含量为3.5%，试核算再生剂中杂质NaCl对再生阴树脂的影响。根据有关资料，对于强碱性I型树脂，氯离子对氢氧根离子的选择系数等于15。
24. Four different wastewaters have been reported to have the following ionic composition data. Estimate the selectivity coefficient and determine
the amount of wastewater (A, B, C, and D, to be selected by instructor) that can be treated by a strong-base ion-exchange resin, per service cycle, for the removal of nitrate. Assume the resin has an ion-exchange capacity of 1.8 mol/L. Cation Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Conc., mg/L 82.2 17.9 46.4 15.5 Anion HCO3- SO42- Cl- NO3- Concentration, mg/L A 304.8 0 58.1 82.5 B 152 0 146.3 90 C 254 0 124 21.5 D 348 0 60 42 25. The same as above, assume the resin has an ion-exchange capacity of 2.5 mol/L.
Cation Ca2+ Mg2+ Na+ K+ Conc., mg/L 82.2 17.9 46.4 15.5 Anion HCO3- SO42- Cl- NO3- Concentration, mg/L A 321 65 22 46 B 180 36.5 95 93 C 198.5 124 56 34.5 D 69 136 87 97 26. 强碱性阴树脂和弱碱性阴树脂的工艺特性有什么区别？它们各适用于什么样的水质条件？ 27. 混合床除盐和复床除盐有什么区别？为什么混合床大都设在除盐系统的最后？ 28. 从一级复床除盐系统中如何从水质变化情况来判断强碱阴床和强酸阳床即将失效？ 29. 何谓双层床？其与混合床有何区别？
30. 离子交换除盐和离子交换软化系统有什么区别？在生产实际中如何选择离子交换除盐系统？ 31. 离子交换法处理工业废水的特点是什么？
第十章 循环水的冷却与稳定
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怎样提高冷却塔的散热速度？
试比较冷却池、喷水冷却池、机力通风冷却塔、自然通风冷却塔的优缺点。 试述冷却塔各组成部分的构造与作用。
试述焓的物理意义。在什么条件下可将湿空气的焓定义为湿空气的含热量。 什么叫湿球温度？为什么湿球温度(τ)是水冷却的理论极限？
北京平均每年最高5天的平均干球温度与湿球温度分别为31.4℃与26.6℃，若大气压为745mmHg，求空气的含湿量、相对湿度及焓值。 7. 8. 9.
麦克尔方程中焓差的物理意义是什么？为什么麦克尔方程既适用于逆流塔也适用于横流塔？既适用于机力塔也适用于自然塔？ 什么叫冷却塔的冷却数N和特性数N’？用公式说明其物理意义。二者有何关系？
若用t=35℃, ?=25℃，P=745mmHg的空气，冷却48℃的热水至30℃，试计算L/G=0.75, L/G=1.0及L/G=1.2时的冷却数。
10. 为什么说淋水填料是冷却塔的关键部位？新型淋水填料应具有哪些特点和类型？
11. 已知冷却水量Q=2000m3/h，冷却水温差Δt=8℃，空气干球温度θ1=21.5℃，湿球温度τ1=28℃，大气压力P=99.3kPa (745mmHg)。采用
14×18m逆流式机械通风冷却塔(实际淋水面积200m2)，淋水填料采用50×20-60℃斜坡填料，高1m，风机采用LF47轴流风机。求冷却后水温t2＝？
12. 某氮肥厂现采用直流冷却，冷却水量为600m3/h, 为节省用水量，欲改用循环冷却系统，工艺上要求冷却塔出水温度不高于30℃，而
冷却塔进水温度为45℃,若用机力通风塔，水泥格网16×50-50淋水填料，试计算所需冷却塔断面积和风量。气象参数为：t=31.4℃，
?=26℃，P=745mmHg。
13. 计算上题中的蒸发损失；若漏损P3=0，风吹损失P2=0.5%，浓缩倍数采用K=3及K=5，试计算补充水量及排污量。 14. 何谓污垢热阻？何谓腐蚀率？
15. 在循环冷却水系统中，结垢、污垢和粘垢的涵义有何区别？ 16. 简述循环冷却水结垢与腐蚀的机理。
17. 有75℃的甲、乙两种水质，甲：pHs=6.0, pH=6.5；乙：pHs=10.0, pH=10.5。试判别它们是属结垢型还是属腐蚀型水质。它们是否属
同一类型水质？
18. 已知水的总碱度为6mmol/L，水温为20℃，含盐量200mg/L，含Ca2+100mg/L。试计算其pHs值。
19. 循环水的补充水质如下：Ca2+ 20mg/L, Mg2+ 2.4mg/L，总碱度1.0 mmol/L, SO42- 40mg/L, Cl- 10mg/L, SiO2 15mg/L, 含盐量180mg/L,
pH=7.0, 水温20℃，试判断在水温60℃，水质的结垢与腐蚀的可能性。 20. 试述阻垢剂的类型与阻垢原理。
21. 什么叫缓蚀剂？常用的缓蚀剂有哪几类？简述原理和特点。 22. 如何判别循环冷却水结垢和腐蚀倾向？试述各种方法的优缺点。
23. 在循环冷却水系统中，控制微生物有何作用？有哪几种常用的控制方法，并简述其优缺点。 24. 循环水的综合处理通常包括哪些内容？