Company LOGO 第 十 章 吸 附 adsorption 第1节 概 述 水质特点 一、吸附 某种物质(离子或分子) 在另一种物质表面或微孔内积聚的现象。 二、吸附剂和吸附质 吸附剂:具有吸附性能的物质。 特点:多孔固体,比表面积大。 吸附质:能被吸附剂吸附的物质。 三、吸附类型 第1节 概 述 化学吸附 化学键力 交换吸附 静电引力 物理吸附 分子间力 吸附剂表面 特征 表面能降低,为放热反应; 吸附无选择性,分子引力随分子量增大而增加; 无化学反应发生。 特征 吸附剂与吸附质之间由于化学键力发生了化学反应。 特征 靠吸附质离子与吸附剂表面带电点上的静电引力聚集在吸附剂表面,同时放出等当量的同号离子。 (一) 吸附平衡 当溶液中吸附质的浓度和吸附剂单位吸附量不再发生变化时; 溶液中吸附质的浓度称为平衡浓度。 第1节 概 述 四、吸附平衡与吸附等温线 (二) 平衡吸附模型 1、Freundlich吸附等温式: 式中:x—吸附量; m—吸附剂量; ρe—平衡浓度; Kf、n—常数。 直线形式: 第1节 概 述 2 Langmuir吸附等温式 模型要点: 吸附剂表面活性点分布均匀,每点吸附一个分子或 离子; 单分子层吸附; 吸附质所占面积相同。 第1节 概 述 很低时, 很高时, 当 、B>>1时, BET吸 附等温式变成Langmuir吸附等温式。 3 BET吸附等温式 模型要点:为多分子层吸附,每一层符合Langmuir吸附等温式。 第1节 概 述 直线形式: (一) 吸附剂的性质 1 物理性质:孔的大小、比表面积; 2 表面化学特性:表面的极性。 四、影响吸附的因素 (二) 吸附质的性质 1 溶解度; 2 分子量; 3 分子极性; (三) 操作条件 温度:物理吸附、化学吸附; pH 值:影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。 接触时间: 共存物质:诱发物;干扰物; 生物协同作用:繁殖微生物,有利于有机物的分解。 第1节 概 述 由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量; 选择最佳的吸附剂; 吸附剂的最佳吸附条件; 不同吸附剂的吸附特性对比;混合吸附质的竞争吸附比较。 第1节 概 述 四、吸附模型的工程意义 第 2 节 吸附剂 二、重要吸附剂 活性炭、活性炭纤维; 吸附树脂; 特殊吸附剂:活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛; 其它吸附剂:褐煤、煤灰、煤灰渣等。 一、吸附剂选择原则 性能好:吸附量高,吸附速度快。 再生效果好 物化性能好 价廉、来源广 动 态 实 验 串联级数 吸附周期 通水倍数m3/kg 空塔流速v 接触时间 t = h/v 设备规模 投资及运行费用 静 态 实 验 水质条件 吸附时间 饱和吸附量 单位废水吸附剂用量; 一 、设计参数的来源 第 3 节 吸附工艺设计 1 借鉴同类设计参数 2 进行吸附实验 吸 附 实 验 最佳吸附 剂选择 吸附类型 确定 提供设计参数 二 、静态吸附试验 第 3 节 吸附工艺设计 表中: m1 < m2 < m3 <······ mn x/m ρe 吸附类型 饱和吸附量 第 3 节 吸附工艺设计 三 、动态吸附实验 (一) 实验过程 (二) 吸附容量 q 过程中发生吸附的区域 (三) 吸附带 (2) 吸附带推进速度S 式中:Q 进水量; C0 进水浓度 dB 填充密度 B 截面积 第 3 节 吸附工艺设计 (1) 吸附带饱和分数f 吸附带中已吸附污 染物吸附剂所占百分数 第 3 节 吸附工艺设计 (3) 吸附带高度 (4) q动、q静与吸附层高度H的关系 第 3 节 吸附工艺设计 四、设计 (一) 工艺过程 废水 预处理 吸 附 排放 静态吸附 动态吸附 间歇式操作 废水和吸附剂在相对 运动过程中完成吸附 固定床、流化床、移动床 去除废水中影 响吸附的杂质: 悬浮物、油类、胶 体 混凝、沉淀、过滤 固定床 流动床 第 3 节 吸附工艺设计 流化床 第 3 节 吸附工艺设计 1 吸附塔 塔径1.0~3.5m;填充高度3.0~10m;填充层与塔径比1~4。 2 控制条件 容积速度:固定床 2m3/m3·h; 移动床 5m3/m3·h以下。 空塔流(线)速:固定床 2.0~10.0m/h; 移动床 10.0~30.0m/h。 接触时间:10~50min (二) 工艺设计 第 3 节 吸附工艺设计 3 连续吸附串联级数的确定 穿透曲线计算; 公式: 第 3 节 吸附工艺设计 1 原理 高温下,吸附质分子振动,从吸附剂表面活性点脱附下来。 高温下,有机物分子成气态分子逸出或成短链有机物。 2 再生过程 脱水、干燥(100~150℃)、炭化(300~700 ℃)、活化(700~1000 ℃)。 3 再生设备 立式多段再生炉、旋转再生炉。 第 4 节 吸附剂的再生 一、加热再生 1 原理 吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。 2 常用再生剂 酸碱类、有机溶剂。 吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。 吸附的DDT可用异丙醇再生。 二、溶剂再生 三、其它再生方法 氧化法、生物法等 第 4 节 吸附剂的再生 第 5节 应用及进展 给水处理 嗅、味的吸附净化; 微量污染物的吸附净化。 废水处理 典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等); 组合工艺的达标把关措施; 活性炭生物强化技术; 生物活性碳技术 电化学技术(铁碳内电解、电解阴极或阳极) 一、应用 第 5节 应用及进展 深度处理方法,处理对象浓度低; 处理的对象便于再生和回收; 避免二次污染。 二、注意事项 例题 例题: 进水总有机碳为:100mg/L; 出水容许浓度为:200mg/L; 活性炭容重为:401g/L; 柱中碳体积为1L。 求: (1) 吸附总有机碳量: 终点Cb=90%C0,出水4300L。 根据 进行图解积分得: 吸附总有机碳量为266.5g。 (2) 终点活性炭吸附量266.5/401=0.66g/g; (3) 穿透点活性炭吸附量130.5/4
第十章 吸附.ppt
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