第十五章 吸附法本章内容,
吸附法功能与特点
吸附法基本原理
吸附剂及其再生
吸附工艺与设计
吸附法废水处理应用
1 吸附法功能与特点
1 吸附法功能与特点
1 吸附法功能与特点
1 吸附法功能与特点
功能去除水中溶解态微量污染物。
有机物
胶体粒子
重金属离子
放射性元素
其他(微生物、余氯、臭味、色度 )
1 吸附法功能与特点
特点
深度处理
可回收有用物料
进水预处理要求高
运转费用贵
2 吸附法基本原理
固体表面吸附
不同相表(界)面
剩余表面能
溶质浓集
吸附剂
吸附质
解吸或脱附
2.1 吸附机理及分类
引起吸附的原因
范德华力
化学键力
静电引力
2.1 吸附机理及分类
吸附的分类
物理吸附
化学吸附
交换吸附
2.1 吸附机理及分类
物理吸附
分子间力 (范德华力 )引起
没有选择性
放热较小,约 42kJ/ mol或更少
多分子层吸附
吸附剂的比表面积和细孔分布影响大
2.1 吸附机理及分类
化学吸附
化学反应,形成牢固的化学键
放热量较大,约 84— 420kJ/ mol
有选择性
单分子层吸附
表面化学性质和化学性质影响大
2.1 吸附机理及分类
交换吸附
正负电荷间静电引力引起
吸附剂表面带电点
离子置换
离子电荷数和水合半径影响大
2.2 吸附平衡与吸附等温式
平衡吸附量式中 V—— 溶液体积,L
Co,Ce—— 分别为溶质的初始和平衡浓度,mg/ L
m—— 吸附剂量,g
2.2 吸附平衡与吸附等温式
吸附试验
2.2 吸附平衡与吸附等温式
吸附等温线
吸附等温式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
Langmuir 吸附等温式理论假设:
吸附剂表面均一
吸附是单分子层的
2.2 吸附平衡与吸附等温式
Langmuir 吸附等温式
e
e
e bC1
a bCq
a
1
C
1
ab
1
q
1
ee
+?
式中 a,b—— 常数
Ce —— 平衡浓度,mg/L
2.2 吸附平衡与吸附等温式
Langmuir 吸附等温式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
Langmuir 吸附等温式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
B.E.T 吸附等温式假定发生多分子层吸附。在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子,而且不一定等第一层吸满后再吸附第二层。第一层吸附是靠吸附剂与吸附质问的分子引力,而第二层以后是靠吸附质分子间的引力。
总吸附量等于各层吸附量之和。
式中 a,B—— 常数;
Cs —— 吸附质饱和浓度,mg/L
Ce —— 平衡浓度,mg/L。
1 ) ( C e / C s )-(B1C e )-( C s
B a Cq e
e
2.2 吸附平衡与吸附等温式
B.E.T 吸附等温式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
B.E.T 吸附等温式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
Freundlich吸附等温式指数形式的经验式。
式中 K,n—— 常数;
Ce —— 平衡浓度,mg/L。
一般认为,1/ n值介于 0.1~ 0.5之间时易于吸附,
而> 2时难以吸附。
n
1
ee KCq?
2.2 吸附平衡与吸附等温式
吸附等温式直线式
2.2 吸附平衡与吸附等温式
吸附等温式直线图
2.3 影响吸附的因素
吸附剂结构的影响
比表面积
孔结构 大孔 >100 nm
2nm<过渡孔 <100nm
微孔 <2nm
表面化学性质 表面含氧官能团的性质
- COOH、- OH等有助于对极性分子的吸附
2.3 影响吸附的因素
吸附质性质的影响对于一定的吸附剂,由于吸附质性质的差异,吸附效果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小,而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加,也即吸附量随有机物分子量的增大而增加(不能过大)。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸<乙酸<丙酸<丁酸的次序而增加。
活性炭处理废水时,对芳香族化合物的吸附效果较脂肪族化合物好,不饱和链有机物较饱和链有机物好,
非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。实际废水体系的吸附质往往不是单一的,它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。
2.3 影响吸附的因素
操作条件的影响吸附是放热过程,低温有利于吸附,升温有利于解吸。溶液的 pH值影响到溶质的存在状态 (分子、离子、络合物),也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学特性,进而影响到吸附效果。国内用太原 8#炭吸附 Cd— CN络合物的试验结果如图所示。
2.4 吸附动力学
吸附速度 单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。
吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附别表面 (膜扩散 );
第 二阶段为吸附质在孔隙内扩散;第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸附阶段反应速度非常快,总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。
在一般情况下,吸附过程开始时往往由膜扩散控制,
而在吸附接近终了时,内扩散起决定作用。

1 吸附法功能与特点