第十章 吸 附
10.1 吸附的类型
10.1.1 吸附
在相界面上，物质的浓度自动发生累积
或浓集的现象。
固 — 液界面上的吸附：
吸附剂：具有吸附能力的多孔性固
体物质 。
吸附质：废水中被吸附的物质。
10.1.2吸附的分类
1,物理吸附：靠分子间力产生的吸附, 可
吸附多种吸附质, 可形成多分子吸附层 。
吸附 ━ 解吸是可逆过程, 在低温下就能
吸附 。
2,化学吸附：由化学键力引起的吸附, 吸
能形成单分子吸附层, 并具有选择性,
同时是不可逆的, 在高温下才能吸附 。
上面二种吸附往往是相伴发生，而不能
严格分开，是几种吸附综合作用的结果，
可能存在以某种吸附为主。
10.1.3吸附剂
主要有活性炭, 磺化煤, 沸石, 硅藻土, 焦炭,
木炭等 。
1,活性炭的制造
高温炭化 活化,800~900℃
木材, 煤, 果壳 炭渣 活性炭
隔绝空气, 600℃ 活化剂,ZnCl2
蒸汽高温活化
粉末状活性炭
粒状活性炭 （ 园柱状, 球状 ）, 粒径 2~4mm
棒状活性炭,Φ 50mm,L=255mm
2.活性炭的细孔构造和分布
1.比表面积
每 g活性炭所具有的表面积。活性炭的
比表面积为,500~1700m2/g,99.9%的表面
积，在多孔结构颗粒的内部。
2.细孔构造
·小孔,<2nm,0.15~0.90mL/g,占比表面
积的 95%以上，起吸附作用，吸附量以小孔
吸附为主。
·过渡孔,2~100nm,0.02~0.10mL/g,占比
表面积 <5%，吸附量不大，起吸附作用和
通道作用。
·大孔,100~1000nm,0.2~0.5mL/g,占比
表面积很小，吸附量小，提供通道。
10.2 吸附等温线与吸附速度
10.2.1吸附平衡
1.定义
当吸附质的吸附速率 =解吸速率（即 V
吸附 =V解吸 ），即在单位时间内吸附数量
等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的
浓度 C与在吸附剂表面上的浓度都不再变
时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶
液的浓度 C叫平衡浓度。
2.吸附量 q(g/g)
衡量吸附剂吸附能力的大小，达到吸
附平衡时，单位重量的吸附剂（ g） 所吸
附的吸附质的重量（ g）。
（ 10-1）
式中,V— 废水容积； W— 活性炭投量, g
C0— 废水吸附质浓度 （ g/L）
C— 吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度
(g/L)— 平衡浓度
q=f(C,T),当 T不变时, 即 T恒定, 则
q=f(C),叫吸附等温线 。
W
CCVq )( 0 ??
3.吸附等温线
在一定 T下,q随平衡浓度 C变化的曲线
（ q=f(C)） 叫吸附等温线。用数学公式描述
则叫吸附等温式。
4.吸附等温式（三种）
朗谬尔公式
表示 I型吸附等温线的有费兰德利希公式
表示 II型吸附等温线的有 BET公式
1.朗谬尔公式：
（ 10-2）
取倒数式：
（ 10-3）
2.费兰德利希经验公式：
（ 10-4）
ac
abcq
?? 1
bcabq /1/1/1/1 ?? ?
nKCq /1?
适于中等浓度吸附
式中,K,n—— 常数；
C—— 吸附质平衡浓度 （ g/L）
q—— 吸附量
取对数,（ 10-5）
1/n越小, 吸附性能越好, 1/n=0.1~0.5,容
易吸附；
1/n>2,则难吸附。 1/n较大则采用连续吸
附，反之采用间歇吸附。
CnKq lg/1lglg ??
3.BET公式（多层吸附）
（ 10-6）
式中,qo— 单分子吸附层的饱和吸附量,g/g
Cs— 吸附质的饱和浓度,g/L
B— 常数； C— 平衡浓度,g/L
? ?Ss CCBCC
B C q
q
/)1(1)(
0
???
?
取倒数,(10－ 7)
BET公式包括了朗谬尔公式：
设, 且 C<<Cs,则 BET公式可写成：
令 a=1/m,b=qo
…… 朗谬尔式
SS C
C
Bq
B
BqqCC
C ????
? 00
11
)(
m
CB s?
mC
Cqm
SCCmCSC
CqmSC
SCCmSCCSC
CqmSC
q
/1
0/1
)//(1
0/
/1)/(1)(
0/
?
?
?
??
?
?
???
?
?
??
?
??
?
?
?
?
?
?
?
??
?
??
?
ac
abcq
?? 1
BET公式可以适应更广泛的吸附现象 。
※ 吸附量 q是选择吸附剂和吸附设备的重要
参数,q决定吸附剂再生周期的长短,q
越大，再生周期越长，再生剂用量及其
费用越小。 q通过吸附试验来确定。
10.2.2 吸附速度
,单位,
吸附速度 V决定了废水和吸附剂的接
触时间,V越大，则接触时间越短，所需
设备容积就越小，反之亦然。
tqV /? ? ?m in )/( ?gg
吸附过程一般分为 3个阶段：
1.液膜扩散 （ 颗粒外部扩散 ） 阶段
2.颗粒内部扩散阶段
3.吸附反应阶段：吸附质被吸附在细孔内
表面上 。
吸附反应速度非常快,V主要取决于第 I、
II阶段速度，而颗粒外部扩散速度（液
膜扩散） U=f(c,d,搅动 )
溶液浓度 C↑,则 U↑
颗粒直径 d↓,则 U↑
加强搅动, 则 U↑
而颗粒内部扩散速度 V=f（ 细孔大小与
构造, 吸附质的 d）
吸附剂颗粒直径 d↓,V↑。
d的大小对内、外部扩散都有很大影响，
d↓,V↑ 。 所以，粉末状活性炭比粒状活
性炭的吸附速度要快，接触时间短，设
备容积小。
10.2.3 吸附的影响因素
1.吸附剂的性质：吸附剂的种类、颗粒大
小、比表面积，颗粒的细孔构造与分布、
吸附剂是否是极性分子等。
2.吸附质的性质：
（ 1）溶解度：越低越容易吸附，具有较大
的影响。
（ 2）使液体表面自由能 W降低得越多的吸
附质则越容易被吸附。
（ 3）极性：
极性吸附剂易吸附极性的吸附质 。
（物以类聚）
非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质。
（ 4）吸附质分子的大小和不饱和度。
活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物
合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物
（ 5）吸附质的浓度较低时，提高 C可增加吸附量。
以后 C↑,q增加很小，直至为一定值。
3.废水的 PH值
活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液
中吸附效果较好。
4.共存物质：对于物理吸附，共存多种物
质时的吸附比单一物质时的吸附要差。
5.温度：对于物理吸附,T高则不利，吸附
量减少。
6.接触时间：应保证吸附达到平衡时的时
间，而该时间的大小取决于吸附速度 V，
V大则所需时间短。
10.3 吸附操作方式
10.3.1 静态吸附
使废水与吸附剂搅拌混合，而废水没有
自上而下流过吸附剂的流动，这种吸附
操作叫静态吸附。
10.3.2动态吸附
废水通过吸附剂自上向下流动而进行吸
附。
1.吸附设备
（ 1）固定床：吸附剂在床中是固定的，废
水自上而下流过吸附剂。
单床式、多床串联式、多床并联式。
按水流方向又可分：升流式与降流式。
（ 2）移动床：接近饱和的吸附剂从塔底间
歇排出，每次卸出总填充量的（ 5~20）
%，同时从塔顶投加等量再生炭或新炭。
（ 3）流化床：吸附剂在塔内处于膨胀状态。
2.穿透曲线
（ 1）吸附带：指正在发生吸附作用的那段
填充层，在吸附带下部的填充层几乎没
有发生吸附作用，而在吸附带上部的填
充层已达到饱和状态，不再起吸附作用。
（ 2）穿透曲线：以吸附时间或吸附柱出水
总体积为横坐标，以出水吸附质浓度为
纵坐标所绘制出的曲线叫穿透曲线。
（ 3）穿透点：当出水吸附质浓度 Ca为
(0.05~0.10)Co时所对应的出水总体积或
吸附时间的穿透曲线上的那一点叫穿透
点。
（ 4）吸附终点：出水浓度 Cb为
(0.90~0.95)Co时所对应的出水总体积的
穿透曲线上的那一点叫吸附终点（耗竭
点）。
（ 5）吸附带长度 δ：从 ta到 tb的 △ t时间内，
吸附带所移动的距离叫吸附带长度 δ
（ 6）吸附带的移动速度 V吸附带 =δ/△ t
<<VL （ 2~10m/h）
（ 7）无明显吸附带时，多柱串联试验绘制穿透
曲线：将 4~6根柱串联起来，见图 10-1。填充
层总高度为 3~9m，在不同高度处设取样口，
首先从第一个柱进水，依次通过第 2,3,4柱。
当第 1柱出水 C1=（ 0.9~0.95） Co时，停止向第
1柱进水，将 1柱从系统中脱离出来进行再生，
将备用柱 5接在系统柱 4之后，此时原水通入第
2柱，待第二柱出水浓度 C2=（ 0.9~0.95） Co时，
停止向第 2柱进水，将第 2柱从系统中脱离开进
行再生，并将再生好的柱 1接于柱 5之后，此时
原水通入第 3柱。以此类推进行连续吸附操作。
各柱的吸附量相等时的运行状态（面积
A=面积 B）视为达到了稳定运行状态。
面积 A为图 10-1中第 1条曲线与第 2条曲线
所包含的面积，面积 B为第 2条曲线与第 3
条曲线所包含的面积。
图 10 -1 多 柱串联试验
ⅤⅢⅡⅠ
C
C
b
C a
Q
0
4
32
1
Ⅳ
5
6
3.吸附容量的利用。
当吸附柱出水浓度达到穿透时，但此时
吸附柱内的吸附剂并未完全饱和，仍能
吸附相当数量的吸附质，直至出水浓度
等于 Cb（吸附终点）为止。这部分吸附
容量应该充分利用。也即是充分利用吸
附带的吸附容量。
（ 1）采用多床串联操作（图 10-2）
I— II— III串联运行； II— III— Ⅳ 串联运行
III— Ⅳ — I串联运行。
图 1 0 - 2 三 柱 串 联操 作
1 2 3 4
0 Q
1
Q
2
Q
3
Q
C a
C
b
C
0
C
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
（ 2）采用升流式移动床操作（图 10-3）
从底部排出的吸附剂都是接近饱和的，
从而充分利用了吸附剂的吸附容量。
图 10-3 移 动床吸附塔构造示意图
溢流管
直流式
衬胶阀
出水
溢流水
进料斗
通气阀
滤头 α =60°
活性炭
进
水
截止阀
压力水
直流式
衬胶阀
α =60°
水射器
冲洗水
10.3.3 吸附剂的再生
用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂
的细孔中除去，以达到能重复使用的目
的。
1.加热再生法：由脱水、干燥、炭化，活
化、冷却等 5步组成
2.药剂再生法：无机酸或 NaOH，有机溶
剂（苯、丙酮等）
3.化学氧化法：电解氧化法,O3氧化法，
湿式氧化法。
4.生物法：利用微生物的作用，将被活性
炭吸附的有机物加以氧化分解。
10.4 吸附塔的设计
10.4.1 博哈特 —— 亚当斯计算法
1.博哈特 —— 亚当斯方程式
（ 10-8）
式中,t—— 工作时间,h； V—— 线速度，即空
塔速度,m/h；
h—— 炭层高度,m； Co—— 进水吸附质浓度，
kg/m3
Ce—— 出水吸附质允许浓度,kg/m3
K—— 速率系数,m3/（ kg·h）； No—— 吸附容
量，即达到饱和时吸附剂的吸附量（ kg/m3）。
? ?? ? ? ?? ? tKCVhKNCC e 000 1/e x pln1/ln ????
>>1，上式等号右边括号内的 1可忽
略不计，则工作时间 t：
（ 10-9）
临界高度 ho：当 t=0时，保证出水吸附质浓度 C
不超过 Ca（穿透浓度）时的吸附剂层的理论高
度
（ 10-10）
ho即吸附带高度,ho↓吸附反应越快。
? ?VhKN /e x p 0
? ?? ?1/ln1 0
00
0 ??? eCC
KChVC
Nt
? ?? ?1/ln 0
0
0 ?? eCCKN
Vh
2.模型试验 —— 求临界高度 ho
进水 C
0
取样口
2
3
1
出水 C
0
图 10-4 活性炭 炭柱（模型试验）
截距：； ； ；
线速度（ m/h）；以不同的 V进行上述试验，将
不同 V时的 No,K,ho作图，可分别得出 K— V、
No— V,ho— V三条曲线。
图 10-5 t对h的图解
截距ln
(
)
-1
/KC
0
C
0
C
e
t
h
斜率
N
0
C
0
V
212 '' hhh ?? 3213 ''' hhhh ???11 'hh ?
? ? ? ?1/ln/1 00 ?? eCCKC
图 10- 6 K、N
0
h
0
对V的图 解
0
V
N
0
K
h
0
N
0
h
0
K
3.吸附塔设计
已知废水设计流量 Q（ m3/h），原水吸附质浓
度 Co，出水吸附质允许浓度 Ce。
（ 1）吸附工作时间 t—— 吸附柱出水达到穿透点
的时间，线速度
（ m/h）查图得出 K,No,ho
（小时）（ 10-11）
2
4
D
QV
??
? ?? ?1/ln1 0
0
0
0
0 ???
eCCKChVC
Nt
（ 2）活性炭每年更换次数 n（吸附剂再生次数）
（次 /a）（ 10-12）
（ 3）活性炭年消耗量 W
（ m3/a） （ 10-13）
（ 4）吸附质年去除量 G（ kg/a）：
,Co,Ce均以 mg/L为单位
(kg/a) （ 10-14）
tn 243 6 5 ??
nhDW ??? 4
2?
)(8 7 6 0 hnt ?
? ?
1 0 0 0
0 eCCn Q tG ??
)(76.8 0 eCCQG ??
(5)吸附效率 E
（ 10-15）
式中：
No—— 达到饱和时吸附剂的吸附量，（ kg/m3）
h—— 炭层高度； ho—— 临界高度
则,
（ 10-16）
%10 0
0
?? GGE
4
2
00 hnDNG ??
%1 0 00 ??? h hhE
10.4.2 通水倍数法
按穿透时每 kg吸附剂所通过的废水的体
积（ m3）计算。
10.4.3 吸附法在废水处理中的应用
1.活性炭对有机物的吸附
特别适合于难降解的有机物和用一般方
法难以去除的溶解性有机物 —— 用吸附
实验确定去除率。
活性炭吸附的优点：
（ 1）处理程度高，用于城市污水的深度处
理,ηBOD5=99% ；出水 TOC=1~3mg/L。
（ 2）应用范围广，对绝大多数有机物都有
效
（ 3）适应性强，对水量和有机物负荷的变
动具有较强的适应性。
（ 4）粒状炭可再生重复使用。
（ 5）可回收有用物质。
（ 6）设备紧凑、管理方便。
（ 7）不仅具有吸附作用，而且还有生物降
解作用。
2,对无机物的吸附
活性炭对金属具有很强的吸附能力。
3,废水吸附法处理实例。
（ 1）染料化工废水处理。
（ 2）铁路货车洗刷废水处理。
（ 3）火药（ TNT）化工废水处理。
思考题
1、活性炭等温吸附试验的结果可以说明哪
些问题？
2、活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么，
两者有什么关系？
3、吸附区高度对活性炭柱有何影响？如何
从泄漏曲线估计该区的高度？
4、什么叫生物活性炭法，有什么特点？
5、什么物质易为活性炭吸附？什么物质难
于被吸附？
习 题
1、在做静态吸附实验时，当吸附剂与吸附质达
到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废
水中投加吸附质，请问吸附平衡是否被打破？
吸附剂吸附是否有变化？
2、何谓吸附等温线？常见的吸附等温线有哪几
种类型？吸附等温式有哪几种形式及应用场合
如何？
3、何谓吸附带与穿透曲线？吸附带的吸附容量
如何利用？
4、如何绘制动态吸附的穿透曲线？它能为设计
提供什么资料？
5、活性炭吸附试验结果如下,
（ 1）试求浓度为 3mg/L时的值
（ 2）求弗罗德利希（ Freundlich）吸附公式的 K
和 n值。
烧杯编号 活性炭量 m
（ mg）
平衡浓度
（ mg/L）
（ mg/mg）
1 0 75.0 —
2 50 44.0 0.124
3 100 30.0 0.089
4 200 17.5 0.0575
5 500 6.7 0.0272
6 800 3.9 0.0177
7 1000 3.0 0.0144
10.1 吸附的类型
10.1.1 吸附
在相界面上，物质的浓度自动发生累积
或浓集的现象。
固 — 液界面上的吸附：
吸附剂：具有吸附能力的多孔性固
体物质 。
吸附质：废水中被吸附的物质。
10.1.2吸附的分类
1,物理吸附：靠分子间力产生的吸附, 可
吸附多种吸附质, 可形成多分子吸附层 。
吸附 ━ 解吸是可逆过程, 在低温下就能
吸附 。
2,化学吸附：由化学键力引起的吸附, 吸
能形成单分子吸附层, 并具有选择性,
同时是不可逆的, 在高温下才能吸附 。
上面二种吸附往往是相伴发生，而不能
严格分开，是几种吸附综合作用的结果，
可能存在以某种吸附为主。
10.1.3吸附剂
主要有活性炭, 磺化煤, 沸石, 硅藻土, 焦炭,
木炭等 。
1,活性炭的制造
高温炭化 活化,800~900℃
木材, 煤, 果壳 炭渣 活性炭
隔绝空气, 600℃ 活化剂,ZnCl2
蒸汽高温活化
粉末状活性炭
粒状活性炭 （ 园柱状, 球状 ）, 粒径 2~4mm
棒状活性炭,Φ 50mm,L=255mm
2.活性炭的细孔构造和分布
1.比表面积
每 g活性炭所具有的表面积。活性炭的
比表面积为,500~1700m2/g,99.9%的表面
积，在多孔结构颗粒的内部。
2.细孔构造
·小孔,<2nm,0.15~0.90mL/g,占比表面
积的 95%以上，起吸附作用，吸附量以小孔
吸附为主。
·过渡孔,2~100nm,0.02~0.10mL/g,占比
表面积 <5%，吸附量不大，起吸附作用和
通道作用。
·大孔,100~1000nm,0.2~0.5mL/g,占比
表面积很小，吸附量小，提供通道。
10.2 吸附等温线与吸附速度
10.2.1吸附平衡
1.定义
当吸附质的吸附速率 =解吸速率（即 V
吸附 =V解吸 ），即在单位时间内吸附数量
等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的
浓度 C与在吸附剂表面上的浓度都不再变
时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶
液的浓度 C叫平衡浓度。
2.吸附量 q(g/g)
衡量吸附剂吸附能力的大小，达到吸
附平衡时，单位重量的吸附剂（ g） 所吸
附的吸附质的重量（ g）。
（ 10-1）
式中,V— 废水容积； W— 活性炭投量, g
C0— 废水吸附质浓度 （ g/L）
C— 吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度
(g/L)— 平衡浓度
q=f(C,T),当 T不变时, 即 T恒定, 则
q=f(C),叫吸附等温线 。
W
CCVq )( 0 ??
3.吸附等温线
在一定 T下,q随平衡浓度 C变化的曲线
（ q=f(C)） 叫吸附等温线。用数学公式描述
则叫吸附等温式。
4.吸附等温式（三种）
朗谬尔公式
表示 I型吸附等温线的有费兰德利希公式
表示 II型吸附等温线的有 BET公式
1.朗谬尔公式：
（ 10-2）
取倒数式：
（ 10-3）
2.费兰德利希经验公式：
（ 10-4）
ac
abcq
?? 1
bcabq /1/1/1/1 ?? ?
nKCq /1?
适于中等浓度吸附
式中,K,n—— 常数；
C—— 吸附质平衡浓度 （ g/L）
q—— 吸附量
取对数,（ 10-5）
1/n越小, 吸附性能越好, 1/n=0.1~0.5,容
易吸附；
1/n>2,则难吸附。 1/n较大则采用连续吸
附，反之采用间歇吸附。
CnKq lg/1lglg ??
3.BET公式（多层吸附）
（ 10-6）
式中,qo— 单分子吸附层的饱和吸附量,g/g
Cs— 吸附质的饱和浓度,g/L
B— 常数； C— 平衡浓度,g/L
? ?Ss CCBCC
B C q
q
/)1(1)(
0
???
?
取倒数,(10－ 7)
BET公式包括了朗谬尔公式：
设, 且 C<<Cs,则 BET公式可写成：
令 a=1/m,b=qo
…… 朗谬尔式
SS C
C
Bq
B
BqqCC
C ????
? 00
11
)(
m
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mC
Cqm
SCCmCSC
CqmSC
SCCmSCCSC
CqmSC
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0/
/1)/(1)(
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?? 1
BET公式可以适应更广泛的吸附现象 。
※ 吸附量 q是选择吸附剂和吸附设备的重要
参数,q决定吸附剂再生周期的长短,q
越大，再生周期越长，再生剂用量及其
费用越小。 q通过吸附试验来确定。
10.2.2 吸附速度
,单位,
吸附速度 V决定了废水和吸附剂的接
触时间,V越大，则接触时间越短，所需
设备容积就越小，反之亦然。
tqV /? ? ?m in )/( ?gg
吸附过程一般分为 3个阶段：
1.液膜扩散 （ 颗粒外部扩散 ） 阶段
2.颗粒内部扩散阶段
3.吸附反应阶段：吸附质被吸附在细孔内
表面上 。
吸附反应速度非常快,V主要取决于第 I、
II阶段速度，而颗粒外部扩散速度（液
膜扩散） U=f(c,d,搅动 )
溶液浓度 C↑,则 U↑
颗粒直径 d↓,则 U↑
加强搅动, 则 U↑
而颗粒内部扩散速度 V=f（ 细孔大小与
构造, 吸附质的 d）
吸附剂颗粒直径 d↓,V↑。
d的大小对内、外部扩散都有很大影响，
d↓,V↑ 。 所以，粉末状活性炭比粒状活
性炭的吸附速度要快，接触时间短，设
备容积小。
10.2.3 吸附的影响因素
1.吸附剂的性质：吸附剂的种类、颗粒大
小、比表面积，颗粒的细孔构造与分布、
吸附剂是否是极性分子等。
2.吸附质的性质：
（ 1）溶解度：越低越容易吸附，具有较大
的影响。
（ 2）使液体表面自由能 W降低得越多的吸
附质则越容易被吸附。
（ 3）极性：
极性吸附剂易吸附极性的吸附质 。
（物以类聚）
非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质。
（ 4）吸附质分子的大小和不饱和度。
活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物
合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物
（ 5）吸附质的浓度较低时，提高 C可增加吸附量。
以后 C↑,q增加很小，直至为一定值。
3.废水的 PH值
活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液
中吸附效果较好。
4.共存物质：对于物理吸附，共存多种物
质时的吸附比单一物质时的吸附要差。
5.温度：对于物理吸附,T高则不利，吸附
量减少。
6.接触时间：应保证吸附达到平衡时的时
间，而该时间的大小取决于吸附速度 V，
V大则所需时间短。
10.3 吸附操作方式
10.3.1 静态吸附
使废水与吸附剂搅拌混合，而废水没有
自上而下流过吸附剂的流动，这种吸附
操作叫静态吸附。
10.3.2动态吸附
废水通过吸附剂自上向下流动而进行吸
附。
1.吸附设备
（ 1）固定床：吸附剂在床中是固定的，废
水自上而下流过吸附剂。
单床式、多床串联式、多床并联式。
按水流方向又可分：升流式与降流式。
（ 2）移动床：接近饱和的吸附剂从塔底间
歇排出，每次卸出总填充量的（ 5~20）
%，同时从塔顶投加等量再生炭或新炭。
（ 3）流化床：吸附剂在塔内处于膨胀状态。
2.穿透曲线
（ 1）吸附带：指正在发生吸附作用的那段
填充层，在吸附带下部的填充层几乎没
有发生吸附作用，而在吸附带上部的填
充层已达到饱和状态，不再起吸附作用。
（ 2）穿透曲线：以吸附时间或吸附柱出水
总体积为横坐标，以出水吸附质浓度为
纵坐标所绘制出的曲线叫穿透曲线。
（ 3）穿透点：当出水吸附质浓度 Ca为
(0.05~0.10)Co时所对应的出水总体积或
吸附时间的穿透曲线上的那一点叫穿透
点。
（ 4）吸附终点：出水浓度 Cb为
(0.90~0.95)Co时所对应的出水总体积的
穿透曲线上的那一点叫吸附终点（耗竭
点）。
（ 5）吸附带长度 δ：从 ta到 tb的 △ t时间内，
吸附带所移动的距离叫吸附带长度 δ
（ 6）吸附带的移动速度 V吸附带 =δ/△ t
<<VL （ 2~10m/h）
（ 7）无明显吸附带时，多柱串联试验绘制穿透
曲线：将 4~6根柱串联起来，见图 10-1。填充
层总高度为 3~9m，在不同高度处设取样口，
首先从第一个柱进水，依次通过第 2,3,4柱。
当第 1柱出水 C1=（ 0.9~0.95） Co时，停止向第
1柱进水，将 1柱从系统中脱离出来进行再生，
将备用柱 5接在系统柱 4之后，此时原水通入第
2柱，待第二柱出水浓度 C2=（ 0.9~0.95） Co时，
停止向第 2柱进水，将第 2柱从系统中脱离开进
行再生，并将再生好的柱 1接于柱 5之后，此时
原水通入第 3柱。以此类推进行连续吸附操作。
各柱的吸附量相等时的运行状态（面积
A=面积 B）视为达到了稳定运行状态。
面积 A为图 10-1中第 1条曲线与第 2条曲线
所包含的面积，面积 B为第 2条曲线与第 3
条曲线所包含的面积。
图 10 -1 多 柱串联试验
ⅤⅢⅡⅠ
C
C
b
C a
Q
0
4
32
1
Ⅳ
5
6
3.吸附容量的利用。
当吸附柱出水浓度达到穿透时，但此时
吸附柱内的吸附剂并未完全饱和，仍能
吸附相当数量的吸附质，直至出水浓度
等于 Cb（吸附终点）为止。这部分吸附
容量应该充分利用。也即是充分利用吸
附带的吸附容量。
（ 1）采用多床串联操作（图 10-2）
I— II— III串联运行； II— III— Ⅳ 串联运行
III— Ⅳ — I串联运行。
图 1 0 - 2 三 柱 串 联操 作
1 2 3 4
0 Q
1
Q
2
Q
3
Q
C a
C
b
C
0
C
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
（ 2）采用升流式移动床操作（图 10-3）
从底部排出的吸附剂都是接近饱和的，
从而充分利用了吸附剂的吸附容量。
图 10-3 移 动床吸附塔构造示意图
溢流管
直流式
衬胶阀
出水
溢流水
进料斗
通气阀
滤头 α =60°
活性炭
进
水
截止阀
压力水
直流式
衬胶阀
α =60°
水射器
冲洗水
10.3.3 吸附剂的再生
用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂
的细孔中除去，以达到能重复使用的目
的。
1.加热再生法：由脱水、干燥、炭化，活
化、冷却等 5步组成
2.药剂再生法：无机酸或 NaOH，有机溶
剂（苯、丙酮等）
3.化学氧化法：电解氧化法,O3氧化法，
湿式氧化法。
4.生物法：利用微生物的作用，将被活性
炭吸附的有机物加以氧化分解。
10.4 吸附塔的设计
10.4.1 博哈特 —— 亚当斯计算法
1.博哈特 —— 亚当斯方程式
（ 10-8）
式中,t—— 工作时间,h； V—— 线速度，即空
塔速度,m/h；
h—— 炭层高度,m； Co—— 进水吸附质浓度，
kg/m3
Ce—— 出水吸附质允许浓度,kg/m3
K—— 速率系数,m3/（ kg·h）； No—— 吸附容
量，即达到饱和时吸附剂的吸附量（ kg/m3）。
? ?? ? ? ?? ? tKCVhKNCC e 000 1/e x pln1/ln ????
>>1，上式等号右边括号内的 1可忽
略不计，则工作时间 t：
（ 10-9）
临界高度 ho：当 t=0时，保证出水吸附质浓度 C
不超过 Ca（穿透浓度）时的吸附剂层的理论高
度
（ 10-10）
ho即吸附带高度,ho↓吸附反应越快。
? ?VhKN /e x p 0
? ?? ?1/ln1 0
00
0 ??? eCC
KChVC
Nt
? ?? ?1/ln 0
0
0 ?? eCCKN
Vh
2.模型试验 —— 求临界高度 ho
进水 C
0
取样口
2
3
1
出水 C
0
图 10-4 活性炭 炭柱（模型试验）
截距：； ； ；
线速度（ m/h）；以不同的 V进行上述试验，将
不同 V时的 No,K,ho作图，可分别得出 K— V、
No— V,ho— V三条曲线。
图 10-5 t对h的图解
截距ln
(
)
-1
/KC
0
C
0
C
e
t
h
斜率
N
0
C
0
V
212 '' hhh ?? 3213 ''' hhhh ???11 'hh ?
? ? ? ?1/ln/1 00 ?? eCCKC
图 10- 6 K、N
0
h
0
对V的图 解
0
V
N
0
K
h
0
N
0
h
0
K
3.吸附塔设计
已知废水设计流量 Q（ m3/h），原水吸附质浓
度 Co，出水吸附质允许浓度 Ce。
（ 1）吸附工作时间 t—— 吸附柱出水达到穿透点
的时间，线速度
（ m/h）查图得出 K,No,ho
（小时）（ 10-11）
2
4
D
QV
??
? ?? ?1/ln1 0
0
0
0
0 ???
eCCKChVC
Nt
（ 2）活性炭每年更换次数 n（吸附剂再生次数）
（次 /a）（ 10-12）
（ 3）活性炭年消耗量 W
（ m3/a） （ 10-13）
（ 4）吸附质年去除量 G（ kg/a）：
,Co,Ce均以 mg/L为单位
(kg/a) （ 10-14）
tn 243 6 5 ??
nhDW ??? 4
2?
)(8 7 6 0 hnt ?
? ?
1 0 0 0
0 eCCn Q tG ??
)(76.8 0 eCCQG ??
(5)吸附效率 E
（ 10-15）
式中：
No—— 达到饱和时吸附剂的吸附量，（ kg/m3）
h—— 炭层高度； ho—— 临界高度
则,
（ 10-16）
%10 0
0
?? GGE
4
2
00 hnDNG ??
%1 0 00 ??? h hhE
10.4.2 通水倍数法
按穿透时每 kg吸附剂所通过的废水的体
积（ m3）计算。
10.4.3 吸附法在废水处理中的应用
1.活性炭对有机物的吸附
特别适合于难降解的有机物和用一般方
法难以去除的溶解性有机物 —— 用吸附
实验确定去除率。
活性炭吸附的优点：
（ 1）处理程度高，用于城市污水的深度处
理,ηBOD5=99% ；出水 TOC=1~3mg/L。
（ 2）应用范围广，对绝大多数有机物都有
效
（ 3）适应性强，对水量和有机物负荷的变
动具有较强的适应性。
（ 4）粒状炭可再生重复使用。
（ 5）可回收有用物质。
（ 6）设备紧凑、管理方便。
（ 7）不仅具有吸附作用，而且还有生物降
解作用。
2,对无机物的吸附
活性炭对金属具有很强的吸附能力。
3,废水吸附法处理实例。
（ 1）染料化工废水处理。
（ 2）铁路货车洗刷废水处理。
（ 3）火药（ TNT）化工废水处理。
思考题
1、活性炭等温吸附试验的结果可以说明哪
些问题？
2、活性炭柱的接触时间和泄漏时间指什么，
两者有什么关系？
3、吸附区高度对活性炭柱有何影响？如何
从泄漏曲线估计该区的高度？
4、什么叫生物活性炭法，有什么特点？
5、什么物质易为活性炭吸附？什么物质难
于被吸附？
习 题
1、在做静态吸附实验时，当吸附剂与吸附质达
到吸附平衡时（此时吸附剂未饱和），再往废
水中投加吸附质，请问吸附平衡是否被打破？
吸附剂吸附是否有变化？
2、何谓吸附等温线？常见的吸附等温线有哪几
种类型？吸附等温式有哪几种形式及应用场合
如何？
3、何谓吸附带与穿透曲线？吸附带的吸附容量
如何利用？
4、如何绘制动态吸附的穿透曲线？它能为设计
提供什么资料？
5、活性炭吸附试验结果如下,
（ 1）试求浓度为 3mg/L时的值
（ 2）求弗罗德利希（ Freundlich）吸附公式的 K
和 n值。
烧杯编号 活性炭量 m
（ mg）
平衡浓度
（ mg/L）
（ mg/mg）
1 0 75.0 —
2 50 44.0 0.124
3 100 30.0 0.089
4 200 17.5 0.0575
5 500 6.7 0.0272
6 800 3.9 0.0177
7 1000 3.0 0.0144
