吸附与化学沉淀VIP免费

1第八章吸附与化学沉淀第八章吸附与化学沉淀第第11节节吸吸附附2一：吸附原理与类型•1．原理：一种物质附着在另一种物质表面上的过程――吸附，是一种相界面上的反应。•可以发生在气－液界面、气－固、液－固•在水处理中，主要讨论的是液－固界面。3•固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质•液相中被吸附物质：吸附质•吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除的方法。•为什么吸附剂有吸附能力呢？这主要与表面张力、表面能的变化有关。42．类型：•1）物理吸附：•2）化学吸附：•3）离子交换吸附51）物理吸附：•分子间的作用力所引起的。•吸附热较小，可在低温下进行。•过程是可逆的，易解吸（被吸附的分子由于热运动还会离开吸附剂表面）•相对没有选择性，可吸附多种吸附质（由于分子力是普遍存在的），但吸附质极性不同，吸附量不同。•可形成单分子吸附层或多分子吸附层62）化学吸附：•由化学键力引起的――产生化学反应。•如石灰吸附CO2→CaCO3•吸附热大，一般在较高温下进行•具有选择性，单分子层吸附。•化学键力大时，吸附不可逆。73）离子交换吸附•静电引力，吸附质的离子→吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。•离子电荷越多，吸附越强。•离子水化半径越小，越易被吸附在水处理中，三种吸附的综合表现。8二、吸附剂•具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂。有活性炭、活化煤、焦炭、煤渣……•活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂。9•原料：木材、煤，经高温炭化和活化而成。•碳化：把原料热解成碳渣，温度：300－400度•活化：形成发达的细孔。气体法：通入水蒸汽，温度在920－960度；药剂法：加入氧化锌、硫酸、磷酸等10三、吸附等温线1．吸附平衡当吸附速度和解吸速度相等时，溶液中的吸附质浓度不在改变时→吸附平衡11•吸附剂吸附能力的大小用吸附量q（g/g）表示。达到吸附平衡时，q=V(C0-C)/W(g/g)V：废水容积W：活性炭投量C：吸附平衡时，溶液中溶质浓度•增加W→C和q发生变化122.吸附等温线与等温式•吸附等温线：在某一温度条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的变化的曲线。有I型和II型两种类型。13I型II型141）弗兰德利希(Freundlich)吸附等温式（经验公式）q=KC1/nlogq=logK+1/nlogC1/n越小，说明吸附可在相当宽的浓度范围下进行。一般认为1/n=0.1–0.5时容易吸附152）朗谬尔（Langmuir）吸附等温式；基于单分子层吸附推导出来。q=aqsC/(1+aC)a:吸附平衡常数qs:饱和吸附量C:平衡浓度ssqCaqq1111163）BET式：描述II型吸附，多层分子吸附模式，各层符合朗谬尔吸附。17四、影响吸附的因素1．吸附剂的性质•细孔分布：活性炭的情况微孔<2nm，占总比表面的95％：主要支配吸附量过渡孔2-100nm，<5％：起通道和吸附作用大孔100-10000nm，不足1％：主要起通道作用，影响吸附速度。18•比表面：活性炭比表面积：500－1700m2/g。比表面积越大，吸附量越大。但应注意对一些大分子，微孔所提供的比表面积基本上不起作用。所以有时也不能单纯用比表面积来评价。•表面化学特性：活性炭本身是非极性的，但由于表面共价健不饱和易与其它元素如氧、氢结合，生成各种含氧官能团。目前已证实的含氧官能团有：－OH基、－COOH基。192．吸附质的性质•溶解度：对活性炭而言，溶解度越低，越易被吸附•界面张力：越使溶液界面张力减小的物质越易被吸附。•极性：活性炭易吸附非极性或极性很低的物质。•分子量和不饱和度：与沸石相比，活性炭易吸附分子较大的饱和化合物，但分子量一般不超过1000。•溶质浓度203．操作条件：•pH值：对吸附剂及吸附质都有影响。活性炭一般在酸性溶液中有较高的吸附率。•温度：物理吸附是放热过程。•共存物质：竞争吸附•接触时间：取决于吸附速度21五、吸附操作方式与设计1．吸附操作方式：•静态•动态：固定床移动床流化床22降流式固定床型吸附塔构造示意图23242.吸附容量和穿透曲线的利用•1）静态试验：•通过吸附等温线，得到静态吸附容量，选择碳型、粗略估计处理每吨废水所需的吸附剂量2）动态试验：――穿透曲线25出水溶质浓度ab通水时间t26•穿透点：a，Ca=0.0...