第一节吸附法
一、吸附原理
吸附剂:固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力。
吸附
物理吸附
化学吸附
吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力(即范徳华力)而产生的吸附
吸附剂与被吸附物质之间产生化学作用,生成化学键引起吸附
表明被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。
1. Freundlich等温式
对上式取对数,可得:
2. Langmuir等温式
该公式是在被吸附物质仅为单分子层的假定下导出的,形式为:
将上式变换成以下形式,使用时较方便:
二、影响吸附的因素
衡量指标
吸附能力
吸附速度
固体吸附剂用吸附量衡量
单位质量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量
吸附阶段
颗粒外部扩散阶段
孔隙扩散阶段
吸附反应阶段
吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面
吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散
吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面
吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。
外部扩散速度
与溶液浓度成正比
与吸附剂的比表面积的大小成正比
吸附剂颗粒直径越小,速度越快
增加溶液与颗粒间的相对运动速度,可提高速度
孔隙扩散速度
吸附剂颗粒越小,速度越快
吸附剂的物理化学性质和吸附质的物理化学性质对吸附有很大影响。
极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质。
非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。
三、吸附剂
1. 活性炭
在水处理中较多采用颗粒活性炭。
再生是在吸附剂本身的结构基本不发生变化的情况下,用某种方法将吸附质从吸附剂微孔中除去,恢复它的吸附能力。
再生方法
加热再生法
在高温条件下,提高了吸附质分子的能量,使其易于从活性炭的活性点脱离;而吸附的有机物则在高温下氧化和分解,成为气态逸出或断裂成低分子
化学再生法
通过化学反应,使吸附质转化为易溶于水的物质而解吸下来
2. 腐植酸类吸附剂
种类:天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,它们可以直接使用或经简单处理后使用;将富含腐植酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐植酸系树脂。
腐植酸是一组芳香结构的,性质与酸性物质相似的复杂混合物。
腐植酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离子,如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。
腐植酸对阳离子的吸附,包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用。
腐植酸类物质在吸附重金属离子后,可以用H2SO4、HCl、NaCl等进行解吸。
四、吸附工艺和设备
操作方式
连续式
间歇式
将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min左右,然后静置沉淀,排除澄清液
固定床
移动床
流化床
吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中
在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱中排出,并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中
吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态,悬浮于由下而上的水流中
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