水污染56章.ppt

第五章第五章污水的物理化学处理污水的物理化学处理利用物理化学的原理和化工单元操作可以去除污水中的杂质,它的处理对象主要是污水中无机的或有机的溶解物质或胶体物质,尤其适用于处理杂质浓度很高的污水或是很低浓度的废水。第一节吸附法一、基本原理 1、固体表面上的吸附作用\在固体和气体或固体和液体组成的两相体系中,在相界面上出现的气相组分或溶质组分浓度升高(常称为浓缩)的现象,称为固体吸附。这种对溶质有吸附能力的固体称为吸附剂,而被固体吸附的物质称为吸附质。\根据固体表面吸附力的不同,吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。→物理吸附:吸附剂和吸附质之间是通过分子间的引力(即范德华力)而产生的吸附。由于分子引力普遍存在于各种吸附剂与吸附质之间,故物理吸附无选择性。此外,物理吸附的吸附速度和解吸速度都较大,易达到平衡状态。一般在低温下进行的吸附主要是物理吸附。→化学吸附:吸附剂和吸附质之间产生了化学作用,生成化学键。由于生成化学键,所以化学吸附是有选择性的,且不易吸附和解吸,达到平衡慢。化学吸附速度随温度的升高而增加,故化学吸附常在较高的温度下进行。→→离子交换吸附:一种吸附质的离子,由于静电引力,被吸附在吸附剂表面的离子交换吸附:一种吸附质的离子,由于静电引力,被吸附在吸附剂表面的带电点上,由此产生的吸附叫离子交换吸附。由于这种吸附兼有吸收现象,又带电点上,由此产生的吸附叫离子交换吸附。由于这种吸附兼有吸收现象,又称为吸着。在这种吸附过程中,伴随着等当量的离子交换。如果吸附质的浓度称为吸着。在这种吸附过程中,伴随着等当量的离子交换。如果吸附质的浓度相同,离子带的电荷越多,吸附就越强。对电荷相同的离子,水化半径越小, 相同,离子带的电荷越多,吸附就越强。对电荷相同的离子,水化半径越小, 越能紧密地接近于吸附点,越有利于吸附。越能紧密地接近于吸附点,越有利于吸附。\固体吸附剂吸附能力的大小可用吸附量来衡量。吸附量 q e的测定方法为: 在一定体积 V(L)和一定浓度 C 0( mg/L )的废水中,投加一定量的吸附剂 m(mg) ,经搅拌混合,直到废水浓度 C e( mg/L )不再改变,即吸附达到平衡为止。则吸附量为: x:吸附剂吸附的溶质总量, mg 。 2、等温吸附规律——平衡吸附模型在温度固定的情况下,吸附量与溶液浓度之间的关系,称为等温吸附规律。表达这一关系的数学式称为吸附等温式。根据这种关系绘制出的曲线图,称为吸附等温线。 A: Freundlich 等温吸附式 Frenudich 通过实验得出平衡吸附量 q e与平衡浓度 C e关系曲线的经验方程: m VCCm xq e e)( 0???nefeCKq /1?式中式中 n,K n,K f f表示在一定浓度范围内表达吸附过程的经验常数。表示在一定浓度范围内表达吸附过程的经验常数。将上式改为对数式: 将上式改为对数式: 以以 lgq lgq e e和和 lgC lgC e e为坐标,即可绘制出直线形式的吸附等温线。为坐标,即可绘制出直线形式的吸附等温线。 1/n 1/n 称为吸附指数, 称为吸附指数, 一般认为一般认为 1/n 1/n 介于介于 ~ ~ 之间,则容易吸附,而之间,则容易吸附,而 1/n 1/n 大于大于 2 2则难以吸附。则难以吸附。※※ Freundlich Freundlich 方程式只实用于中等浓度的溶液。方程式只实用于中等浓度的溶液。 B: Langmuir 吸附等温式: Langmuir 认为固体表面由大量的吸附活性中心点构成,吸附只在这些活性中心点发生,活性中心点的吸附作用范围大致为分子大小,每个活性中心只能吸附一个分子,当表面吸附活性中心全部被占满时,吸附量达到饱和值,在吸附剂表面上分布被吸附物质的单分子层。根据上述假设和动力学原理,推导出相应的吸附等温式: q e—达到任一平衡状态时的吸附量; q e 0—达到饱和时的极限吸附量, a —与吸附能有关的常数; Ce —溶液的平衡浓度。 Langmuir 吸附等温式是一条双曲线,当溶液浓度很大时,即 Ce >> a时,上式可写为: q e =q e 0;当溶液浓度很小时,即 Ce << a时,则 q e =q e 0 Ce/a Langmuir 吸附等温式适用于各种浓度条件。 Kq lg 1 lg lg??e eeeCa Cqq?? 0 C C: : BET BET 吸附等温式吸附等温式▲▲该理论认为,固体表面均匀分布着大量吸附活性中心点,可以吸附溶质分该理论认为,固体表面均匀分布着大量吸附活性中心点,可以吸附溶质分子,并且被吸附的第一层分子本身又可以成为吸附中心,再吸附第二层分子, 子,并且被吸附的第一层分子本身又可以成为吸附中心,再吸附第二层分子, 第二层分子又