第 10 章吸附 Adsorption

第 10 章 吸附 Adsorption

第1节概述 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。

无选择性，分子引力随分子量增大而增加； • 表面能降低，放热; • 无化学反应发生。分子间力物理吸附 • 吸附剂与吸附质之间发生了化学反应。化学键力化学吸附 • 表面能降低，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。交换吸附静电引力第1节概述三、吸附类型吸附剂表面

平衡浓度 平衡吸附量第1节概述四、吸附平衡与吸附等温线 (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，达到了吸附平衡。

第1节概述 (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。

很低时， 很高时，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。

当、B＞＞1时， BET吸 附等温式变成Langmuir吸附等温式。第1节概述 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。直线形式：

第1节概述 五、影响吸附的因素 (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。 (二) 吸附质的性质 1 溶解度； 2 分子量； 3 分子极性；

第1节概述 (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 六、吸附模型的工程意义 • 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 2 节吸附剂 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。

提供设计参数 • 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；动态实验第 3 节吸附工艺设计一、设计参数的来源 1 借鉴同类设计参数 2 进行吸附实验最佳吸附剂选择吸附类型确定吸附实验

x/m ρe 第 3 节吸附工艺设计 • 吸附类型 • 饱和吸附量二、静态吸附试验

(二) 吸附容量q 第 3 节吸附工艺设计过程中发生吸附的区域三、动态吸附实验 (一) 实验过程

(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 (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 (三) 吸附带

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

间歇式操作 预处理废水吸附排放去除废水中影响吸附的杂质: 悬浮物、油类、胶体废水和吸附剂在相对运动过程中完成吸附混凝、沉淀、过滤固定床、流化床、移动床第 3 节吸附工艺设计四、设计 (一) 工艺流程与设备

厌氧—好氧 好氧有机物胶体深度处理技术生化预处理废水 • 悬浮物、油类、胶体; • 水质、水量调节排放 • 混凝、沉淀、气浮 • 调节池中和第 3 节吸附工艺设计 • 混凝沉淀(气浮) • 催化氧化吸附过滤 • 高效物化技术 • 强化生物技术 • 曝气生物滤池 • 生物炭技术 • MBBR

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

第 3 节吸附工艺设计 (二) 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

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 4 节吸附剂的再生 一、加热再生 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 二、溶剂再生 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。三、其它再生方法氧化法、生物法等

第 5节应用及进展 一、应用 • 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； • 高级氧化技术（催化剂载体）

混凝—砂滤—活性炭吸附工艺处理废旧塑料清洗废水混凝—砂滤—活性炭吸附工艺处理废旧塑料清洗废水

水解-接触氧化-气浮-生物活性炭工艺处理印染废水水解-接触氧化-气浮-生物活性炭工艺处理印染废水

第 5节应用及进展 二、注意事项 • 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。

例题例题: 进水总有机碳为：100mg/L；出水容许浓度为：20mg/L；活性炭容重为：401g/L；柱中碳体积为1L。

例题求： (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130.5/401=0.33g/g; (4) 串联级数

作业 1、活性炭为什么具有很强的吸附作用？什么物质易为活性炭吸附？ 2、什么叫吸附等温线？有什么实用意义？ 3、简述活性炭的再生方法和机理。 4、如何绘制动态吸附的穿透曲线？有什么实用价值？ 5、何为吸附柱的穿透点？到达穿透点时，吸附柱处于什么状态？

第 10 章吸附 Adsorption