第五篇　溶解态污染物的物理化学分离技术.doc

第五篇溶解态污染物的物理化学分离技术
第十五章吸附法
第二节吸附剂
吸附剂的种类很多,这里着重介绍以下几种。 
一、活性炭
  活性炭的比表面达800~2000m2/g,具有很高的吸附能力。活性炭的吸附能力与孔隙的构造和分布情况有关。它的孔隙分为三类:小孔—孔径在20Å 以下;过渡孔—孔径为20~1000Å 。大孔—孔径为lO00Å 以上。活性炭的小孔比表面积占总比表面积的95%以上,对吸附量影响最大;过渡孔不仅为吸附质提供扩散通道,而且当吸附质的分子直径较大时(如有机物质),主要靠它们来完成吸附;大孔的比表面积所占比例很小,主要为吸附质扩散提供通道。
活性炭的吸附中心点有两类:一种是物理吸附活性点,数量很多,没有极性,是构成活性炭吸附能力的主体部分;另一种是化学吸附活性点,主要是在制备过程中形成的一些具有专属反应性能的合氧官能团,如羧基(-COOH)、经基(-OH>、碳基(>CO)等,它们对活性炭的吸附特性有一定的影响。
生活用水或废水处理用的活性炭,一般均制成颗粒状或粉末状。粉末状活性炭的吸附能力强、制备容易、成本低,但再生困难、不易重复使用。颗粒状活性炭的吸附能力比粉末状的低些,生产成本较高,但再生后可重复使用,并且使用时劳动条件良好,操作管理方便。因此,在废水处理中大多采用颗粒状活性炭。 
二、树脂吸附剂(吸附树脂) 
这是一种具有立体结构的多孔海绵状物,可在150℃下使用,不溶于酸、碱及一殷溶剂,比表面积可达800m2/g。根据其结构特性,树脂吸附剂可分为非极性、弱极性、极性、强极性四类。它的吸附能力接近活性炭,但比活性炭容易再生。此外,还有稳定性高、选择性强、应用范围广等优点,这是废水处理中有发展前途的一种新型吸附剂。例如,国产的TXF型吸附树脂(炭质吸附树脂),比表面积35~350m2/g跃它是含氯有机化合物的特效吸附剂。XAD-2树脂吸附剂对TNT的去除效果很好,树脂易于再生,当原水中含TNT34mg/L时,每个循环可处理体积为树脂体积500倍的废水。吸附后可用丙酮进行再生,TNT的回收率达80%。 
三、腐植酸类吸附剂 
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。据测定,腐植酸合的活性基因有酚经基、羧基、醇经基、甲氧基、碳基、泥基、胺基、磺酸基等。这些活性基团决定了腐植酸的阳离子吸附性能。
    用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类:一类是天然的宫合腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,它们可直接或者经简单处理后作吸附剂用;另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘合剂制备成腐植酸系树脂,造粒成型后使用。
腐植酸类物质在吸附重金属离子后,容易解吸再生,重复使用。常用的解吸剂有H2SO4、HCl、NaCl、CaCl2等。
腐植酸类物质能吸附工业废水中的许多余属离子,例如琴、淬、铅、铜、锅等,吸附率可达90~99%。
第三节吸附工艺过程及设备
一、吸附操作方式 
吸附操作方式分为静态间歇式和动态连续式两种。前者多用于实验研究或小规模的废水处理中,而生产运行一般采用动态连续方式。本书着重讨论后者。
废水在流动条件下进行的操作,叫做动态连续吸附,或简称为动态吸附。动态吸附又有固定床、移动床和流化床等三种方式。
(1) 固定床动态吸附  这是废水处理工艺中最常用的一种方式。由于吸附剂固定填充在吸附柱(或塔)中,所以叫固定床。当废水连续流过吸附剂层时,吸附质便不断地被吸附。若吸附剂数量足够,出水中吸附质的浓度即可降低至接近于零。但随着运行时间的延长,出水中吸附质的浓度会逐渐增加。当达到某一规定的数值时,就必须停止通水,进行吸附剂再生。
根据水流方式的不同,固定床吸附又分为降流式和升流式两种。降流式固定床的水流由上而下穿过吸附剂层,过滤速度在4~20m/h之间。吸附剂层总厚3~5m,可分成几柱串联工作。接触时间一般不大于30~60min。降流式用于处理含悬浮物很少的废水,能获得很好的出水水质。当悬浮物含量高时,容易引起吸附剂层堵塞,降低吸附量,同时增大水头损失。另外,降流式固定床的滤层容易滋长细菌,恶化水质。升流式固定床的水流由下而上穿过吸附剂层,其压头损失小,允许废水含的悬浮物稍高,对预处理要求较低,但滤速较小。升流式可避免炭床内因积有气油而产生短路,也便于发挥生物协同作用;缺点是冲洗效果较降流式差,操作失误时易将吸附剂流失。
(2) 移动床吸附  废水从吸附柱底部进入,处理后的水由柱顶排出。在操作过程中,定期将一部分接近饱和的吸附剂从柱底排出,送到再生柱进行再生。与此同时,将等量的新鲜吸附剂由柱顶加入,因而这种吸附床称之为移动床。这种运行方式较固定床吸附能更充分地利用吸附剂的吸附能力,水头损失小,但柱内上下层吸附剂不能相混,所以对操作管理要求较为严