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1、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、
2、焦炭、木炭等。1、活性炭的制造 高温炭化 活化,800900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24mm 棒状活性炭：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：5001700m2/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，0.150.90mL/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：2100nm，0.020.10mL/g，占比表面积2，则难吸附。1/n较大则采用连续吸附
3、，反之采用间歇吸附。,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/gCs吸附质的饱和浓度,g/L B常数；C平衡浓度，g/L,取倒数： (107)BET公式包括了朗谬尔公式： 设 ， 且CCs，则BET公式可写成：令a=1/m，b=qo 朗谬尔式,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。,吸附过程
4、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
5、。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
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（520）%，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
7、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(0.050.10)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(0.900.95)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：从ta到tb的t时间内，吸附带所移动的距离叫吸附带长度（6）吸附带的移动速度V吸附带=/ t 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。,2.模型试验求临界高度ho,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KV、NoV、hoV三条曲线。,
