水處理課件-吸附

第十章

吸

附

10.1

吸附的類型

10.1.1吸附在相界面上，物質(zhì)的濃度自動(dòng)發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象。

固—液界面上的吸附：

吸附劑：具有吸附能力的多孔性固

體物質(zhì)。

吸附質(zhì)：廢水中被吸附的物質(zhì)。

10.1.2吸附的分類

1.物理吸附：靠分子間力產(chǎn)生的吸附，可吸附多種吸附質(zhì)，可形成多分子吸附層。吸附━解吸是可逆過(guò)程，在低溫下就能吸附。2.化學(xué)吸附：由化學(xué)鍵力引起的吸附，吸能形成單分子吸附層，并具有選擇性，同時(shí)是不可逆的，在高溫下才能吸附。上面二種吸附往往是相伴發(fā)生，而不能嚴(yán)格分開(kāi)，是幾種吸附綜合作用的結(jié)果，可能存在以某種吸附為主。

10.1.3吸附劑主要有活性炭、磺化煤、沸石、硅藻土、焦炭、木炭等。1、活性炭的制造

高溫炭化活化,800~900℃木材、煤、果殼炭渣活性炭

隔絕空氣，600℃活化劑：ZnCl2

蒸汽高溫活化粉末狀活性炭粒狀活性炭（園柱狀、球狀），粒徑2~4mm棒狀活性炭：Φ50mm，L=255mm

2.活性炭的細(xì)孔構(gòu)造和分布

1.比表面積

每g活性炭所具有的表面積?；钚蕴康谋缺砻娣e為：500~1700m2/g，99.9%的表面積，在多孔結(jié)構(gòu)顆粒的內(nèi)部。

2.細(xì)孔構(gòu)造·小孔：<2nm，0.15~0.90mL/g，占比表面積的95%以上，起吸附作用，吸附量以小孔吸附為主。

·過(guò)渡孔：2~100nm，0.02~0.10mL/g，占比表面積<5%，吸附量不大，起吸附作用和通道作用?！ご罂祝?00~1000nm，0.2~0.5mL/g，占比表面積很小，吸附量小，提供通道。

10.2吸附等溫線與吸附速度

10.2.1吸附平衡

1.定義

當(dāng)吸附質(zhì)的吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解吸），即在單位時(shí)間內(nèi)吸附數(shù)量等于解吸的數(shù)量，則吸附質(zhì)在溶液中的濃度C與在吸附劑表面上的濃度都不再變時(shí)，即達(dá)到吸附平衡，此時(shí)吸附質(zhì)在溶液的濃度C叫平衡濃度。

2.吸附量q(g/g)

衡量吸附劑吸附能力的大小，達(dá)到吸附平衡時(shí)，單位重量的吸附劑（g）所吸附的吸附質(zhì)的重量（g）。

（10-1）式中：V—廢水容積；W—活性炭投量，gC0—廢水吸附質(zhì)濃度（g/L）

C—吸附平衡時(shí)水中剩余的吸附質(zhì)濃度(g/L)

—平衡濃度

q=f(C、T)，當(dāng)T不變時(shí)，即T恒定，則q=f(C)，叫吸附等溫線。

3.吸附等溫線

在一定T下，q隨平衡濃度C變化的曲線（q=f(C)）叫吸附等溫線。用數(shù)學(xué)公式描述則叫吸附等溫式。4.吸附等溫式（三種）朗謬爾公式表示I型吸附等溫線的有費(fèi)蘭德利希公式表示II型吸附等溫線的有BET公式

1.朗謬爾公式：

（10-2）

取倒數(shù)式：

（10-3）2.費(fèi)蘭德利希經(jīng)驗(yàn)公式：

（10-4）

適于中等濃度吸附式中：K、n——常數(shù)；

C——吸附質(zhì)平衡濃度（g/L）

q——吸附量取對(duì)數(shù)：

（10-5）1/n越小，吸附性能越好，1/n=0.1~0.5，容易吸附；1/n>2，則難吸附。1/n較大則采用連續(xù)吸附，反之采用間歇吸附。

3.BET公式（多層吸附）

（10-6）式中:qo—單分子吸附層的飽和吸附量,g/gCs—吸附質(zhì)的飽和濃度,g/L

B—常數(shù)；C—平衡濃度，g/L

取倒數(shù)：

(10－7)BET公式包括了朗謬爾公式：設(shè)

，且C<<Cs，則BET公式可寫(xiě)成：令a=1/m，b=qo

……朗謬爾式

BET公式可以適應(yīng)更廣泛的吸附現(xiàn)象?！搅縬是選擇吸附劑和吸附設(shè)備的重要參數(shù)，q決定吸附劑再生周期的長(zhǎng)短，q越大，再生周期越長(zhǎng)，再生劑用量及其費(fèi)用越小。q通過(guò)吸附試驗(yàn)來(lái)確定。

10.2.2吸附速度

,單位:

吸附速度V決定了廢水和吸附劑的接觸時(shí)間，V越大，則接觸時(shí)間越短，所需設(shè)備容積就越小，反之亦然。

吸附過(guò)程一般分為3個(gè)階段：

1.液膜擴(kuò)散（顆粒外部擴(kuò)散）階段

2.顆粒內(nèi)部擴(kuò)散階段

3.吸附反應(yīng)階段：吸附質(zhì)被吸附在細(xì)孔內(nèi)表面上。

吸附反應(yīng)速度非?？?，V主要取決于第I、II階段速度，而顆粒外部擴(kuò)散速度（液膜擴(kuò)散）U=f(c、d、攪動(dòng))

溶液濃度C↑，則U↑顆粒直徑d↓，則U↑加強(qiáng)攪動(dòng)，則U↑而顆粒內(nèi)部擴(kuò)散速度V=f（細(xì)孔大小與構(gòu)造，吸附質(zhì)的d）吸附劑顆粒直徑d↓，V↑。

d的大小對(duì)內(nèi)、外部擴(kuò)散都有很大影響，d↓,V↑。所以，粉末狀活性炭比粒狀活性炭的吸附速度要快，接觸時(shí)間短，設(shè)備容積小。

10.2.3吸附的影響因素1.吸附劑的性質(zhì)：吸附劑的種類、顆粒大小、比表面積，顆粒的細(xì)孔構(gòu)造與分布、吸附劑是否是極性分子等。2.吸附質(zhì)的性質(zhì)：（1）溶解度：越低越容易吸附，具有較大的影響。（2）使液體表面自由能W降低得越多的吸附質(zhì)則越容易被吸附。

（3）極性：極性吸附劑易吸附極性的吸附質(zhì)。

（物以類聚）非極性吸附劑易吸附非極性的吸附質(zhì)。（4）吸附質(zhì)分子的大小和不飽和度?；钚蕴浚阂孜椒肿又睆捷^大的飽和化合物合成沸石：易吸附分子直徑小的不飽和化合物（5）吸附質(zhì)的濃度較低時(shí)，提高C可增加吸附量。以后C↑，q增加很小，直至為一定值。

3.廢水捷的PH值活性趟炭一竄般在賞酸性強(qiáng)溶液圓中比抹在堿槽性溶挺液中做吸附華效果府較好鋸。4.共存掃物質(zhì)粒：對(duì)忘于物建理吸摘附，瀉共存昂多種巨物質(zhì)行時(shí)的受吸附秧比單鐵一物速質(zhì)時(shí)舌的吸僵附要繩差。5.溫度堂：對(duì)櫻于物熱理吸插附，T高則剃不利扮，吸宅附量何減少余。6.接觸暫時(shí)間沾：應(yīng)熄保證中吸附邪達(dá)到回平衡欠時(shí)的喉時(shí)間竟，而仔該時(shí)畜間的釋大小俱取決墊于吸培附速洗度V，V大則熄所需以時(shí)間共短。10懷.3吸附畝操作距方式10縣.3馳.1靜態(tài)挑吸附使廢薪水與棋吸附衫劑攪顆拌混辭合，央而廢尸水沒(méi)肥有自灘上而毅下流它過(guò)吸付附劑秤的流眉動(dòng)，療這種兄吸附漸操作章叫靜獻(xiàn)態(tài)吸嘉附。10芹.3勇.2動(dòng)態(tài)拋吸附廢水焦通過(guò)診吸附幫劑自灑上向舍下流閣動(dòng)而敗進(jìn)行錄吸附接。1.吸附哲設(shè)備（1）固孕定床舒：吸蚊附劑濟(jì)在床擋中是燦固定節(jié)的，疑廢水永自上追而下?lián)袅鬟^(guò)途吸附米劑。單床瞧式、壤多床菜串聯(lián)逐式、各多床罰并聯(lián)暴式。按水狐流方選向又途可分抱：升嬸流式富與降斜流式方。（2）移蘭動(dòng)床誘：接份近飽異和的有吸附睛劑從志塔底杏間歇柱排出寫(xiě)，每弦次卸鈔出總舉填充禽量的蝴（5~仍20）%，同縣時(shí)從謊塔頂毒投加醋等量躺再生甲炭或恨新炭陳。（3）流教化床籃：吸泡附劑旦在塔佛內(nèi)處莊于膨逮脹狀飾態(tài)。2.穿透親曲線（1）吸撲附帶塔：指盟正在稼發(fā)生凝吸附找作用防的那則段填驚充層攏，在摟吸附托帶下塌部的冬填充肯層幾碰乎沒(méi)侮有發(fā)垂生吸牛附作演用，躍而在計(jì)吸附店帶上素部的教填充獄層已評(píng)達(dá)到手飽和枝狀態(tài)北，不沈再起居吸附壓作用桑。（2）穿身透曲正線：挑以吸佩附時(shí)脊間或莫吸附寸柱出柜水總燒體積府為橫扔坐標(biāo)費(fèi)，以暗出水術(shù)吸附快質(zhì)濃拌度為件縱坐貌標(biāo)所俯繪制燈出的搏曲線商叫穿矛透曲票線。（3）穿雞透點(diǎn)碼：當(dāng)齊出水亞吸附饅質(zhì)濃瓶度Ca為(0匠.0玩5~晚0.符10升)C化o時(shí)所膏對(duì)應(yīng)災(zāi)的出逆水總伐體積道或吸碧附時(shí)回間的蹲穿透棄曲線活上的瘦那一課點(diǎn)叫師穿透已點(diǎn)。（4）吸影附終置點(diǎn)：搜出水鑄濃度Cb為(0偉.9賴0~稀0.澆95亮)C蠅o時(shí)所芝對(duì)應(yīng)環(huán)的出非水總久體積脫的穿膏透曲槐線上摟的那勒一點(diǎn)馬叫吸紋附終丘點(diǎn)（齊耗竭接點(diǎn)）璃。（5）吸染附帶妖長(zhǎng)度δ：從ta到tb的△t時(shí)間住內(nèi)，返吸附付帶所促移動(dòng)物的距視離叫沙吸附誕帶長(zhǎng)譜度δ（6）吸看附帶著的移艇動(dòng)速紋度V吸附慰帶=δ副/△依t僻<膏<V率L（2~設(shè)10征m/盲h）（7）無(wú)煮明顯籮吸附聞帶時(shí)痰，多京柱串友聯(lián)試戲驗(yàn)繪損制穿容透曲府線：痛將4~傘6根柱剩串聯(lián)亂起來(lái)淋，見(jiàn)揮圖10盒-1。填之充層抗總高制度為3~同9m，在笑不同滿高度太處設(shè)僅取樣錢(qián)口，野首先唯從第藝一個(gè)懼柱進(jìn)漁水，著依次模通過(guò)釀第2、3、4柱。李當(dāng)?shù)?柱出篇水C1誦=（0.資9~非0.飯95）Co時(shí)，疊停止嘩向第1柱進(jìn)設(shè)水，掘?qū)?柱從號(hào)系統(tǒng)滿中脫犁離出撤來(lái)進(jìn)綱行再左生，湊將備碗用柱5接在杠系統(tǒng)鏡柱4之后傲，此拉時(shí)原委水通政入第2柱，碼待第廉二柱割出水謎濃度C2息=（0.輪9~礦0.污95）Co時(shí)，書(shū)停止狠向第2柱進(jìn)俗水，爪將第2柱從黃系統(tǒng)倒中脫境離開(kāi)岸進(jìn)行刮再生咱，并汽將再羨生好烈的柱1接于希柱5之后甚，此調(diào)時(shí)原帶水通垂入第3柱。躬以此誼類推旅進(jìn)行盼連續(xù)耗吸附哭操作酸。各柱粥的吸挖附量遼相等距時(shí)的窗運(yùn)行遠(yuǎn)狀態(tài)尚（面弱積A=面積B）視魂為達(dá)絲式到了販穩(wěn)定閉運(yùn)行非狀態(tài)械。面膨積A為圖10癥-1中第1條曲授線與飛第2條曲咸線所崇包含磨的面全積，撇面積B為第2條曲王線與歸第3條曲撒線所晉包含仙的面察積。3.吸附踐容量澤的利寧用。當(dāng)吸景附柱景出水沈濃度臥達(dá)到疾穿透泊時(shí)，暮但此流時(shí)吸蘇附柱客內(nèi)的里吸附孩劑并巖未完蓮全飽讓和，買(mǎi)仍能挺吸附漠相當(dāng)距數(shù)量停的吸燒附質(zhì)畢，直揮至出瓣水濃初度等雄于Cb（吸槐附終補(bǔ)點(diǎn)）毀為止裕。這陳部分腦吸附弓容量晌應(yīng)該耽充分吸利用罩。也風(fēng)即是慌充分腿利用徹吸附安帶的抗吸附輔容量列。（1）采召用多到床串扔聯(lián)操簡(jiǎn)作（平圖10偏-2）I—礦II棉—I疑II串聯(lián)拘運(yùn)行緊；II顏—I呆II享—Ⅳ串聯(lián)遍運(yùn)行II宗I—超Ⅳ—豈I串聯(lián)覽運(yùn)行偏。（2）采巴用升陡流式由移動(dòng)序床操晌作（商圖10茄-3）從底怕部排望出的利吸附駐劑都庸是接廈近飽共和的苦，從申而充懷分利賭用了個(gè)吸附鋼劑的沈吸附擺容量摩。10走.3惑.3吸附歪劑的演再生用某料種方嘴法將愉被吸悅附的奪物質(zhì)蠢，從寨吸附作劑的零細(xì)孔遇中除曲去，回以達(dá)鍵到能拜重復(fù)斧使用旬的目丘的。1.加熱湯再生筆法：曬由脫腳水、遞干燥哀、炭惱化，拿活化陽(yáng)、冷鼓卻等5步組起成2.藥劑秧再生妻法：基無(wú)機(jī)成酸或Na辣O(jiān)H，有坦機(jī)溶給劑（玻苯、稼丙酮疼等）3.化學(xué)飾氧化豬法：職電解劑氧化跨法，O3氧化抵法，經(jīng)濕式紹氧化孔法。4.生物歲法：帝利用快微生丹物的辛作用艱，將敞被活貧性炭塑吸附舉的有欣機(jī)物殘加以殺氧化蝴分解詞。10必.4吸附敬塔的乘設(shè)計(jì)10擔(dān).4猶.1博哈陷特——亞當(dāng)并斯計(jì)神算法1.博哈撲特——亞當(dāng)房誠(chéng)斯方侵程式（10徐-8）式中認(rèn)：t—識(shí)—工作燥時(shí)間屆，h；V—饒—線速泊度，瓶即空脫塔速紙度，m/勾h；h—貴—炭層模高度鋪，m；Co油——進(jìn)水楊吸附告質(zhì)濃架度，kg尼/m啦3Ce朵——出水翅吸附夾質(zhì)允秧許濃六度，kg厚/m蔽3K—壟—速率學(xué)系數(shù)荒，m3詠/（kg歇·h）；No惡——吸附叔容量榆，即查達(dá)到羨飽和墻時(shí)吸紋附劑池的吸通附量緊（kg秒/m惡3）。>>瞞1，上驅(qū)式等柱號(hào)右顛邊括蒙號(hào)內(nèi)箱的1可忽柴略不轎計(jì)，繪則工抱作時(shí)葬間t：（10唉-9）臨界仔高度ho：當(dāng)t=剪0時(shí)，趨保證悄出水校吸附葛質(zhì)濃楊度C不超始過(guò)Ca（穿島透濃需度）幟時(shí)的暢吸附淡劑層殺的理納論高桌度（10串-1遙0）ho即吸定附帶謹(jǐn)高度婆，ho娃↓吸附隨反應(yīng)朗越快槍。2.模型菠試驗(yàn)——求臨完界高忙度ho截距窩：；該；螞；線速塑度（m/義h）；腎以不漂同的V進(jìn)行持上述譯試驗(yàn)借，將岸不同V時(shí)的No、K、ho作圖呆，可準(zhǔn)分別招得出K—源V、No臭—V、ho懲—V三條船曲線尤。3.吸附最塔設(shè)燭計(jì)已知孩廢水豎設(shè)計(jì)頑流量Q（m3質(zhì)/h），其原水王吸附慮質(zhì)濃乞度Co，出維水吸絮附質(zhì)誰(shuí)允許細(xì)濃度Ce。（1）吸煎附工兆作時(shí)佳間t—?jiǎng)h—吸附接柱出漲水達(dá)浴到穿犬透點(diǎn)取的時(shí)豈間，藍(lán)線速聾度（m/惰h）查鉤圖得往出K、No、ho（小妙時(shí)）虜（10溝-1限1）（2）活示性炭嫩每年儉更換虜次數(shù)n（吸明附劑劈燕再生橋次數(shù)緣瑞）（次/a）（10族-1唐2）（3）活費(fèi)性炭廚年消然耗量W（m3派/a）傻（10菜-1雞3）（4）吸澡附質(zhì)消年去邪除量G（kg攏/a）：，Co、Ce均以mg解/L為單姥位(k未g/患a)（10賢-1鏡4）(5羊)吸附漠效率E（10習(xí)-1突5）式中味：No——達(dá)到遠(yuǎn)飽和冷時(shí)吸甜附劑毀的吸線附量辛，（kg津/m堅(jiān)3）h——炭層嫩高度靜；ho——臨界明高度則飼：（10漫-1憂6）10喉.4嬌.2通水蜂倍數(shù)關(guān)法按穿于透時(shí)謹(jǐn)每kg吸附圓劑所凡通過(guò)腰的廢猶水的萍體積攀（m3）計(jì)沾算。10峽.4伍.3吸附答法在糖廢水王處理洞中的糟應(yīng)用1.活性烤炭對(duì)酬有機(jī)埋物的醫(yī)吸附特別興適合掩于難擺降解漁的有緣瑞機(jī)物隔和用艱一般粉方法摸難以臂去除味的溶起解性紗有機(jī)委物——用吸噴附實(shí)飛驗(yàn)確當(dāng)定去辱除率濾?；钚则?qū)炭吸吹附的公優(yōu)點(diǎn)弄：（1）處匠理程喊度高顛，用金于城鞏市污肥水的飽深度提處理再，ηB晚OD御5=謹(jǐn)99悟%；出而水TO萌C=申1~寇3m撓g/漲L。（2）應(yīng)辦用范拿圍廣世，對(duì)殘絕大虧多數(shù)盞有機(jī)得物都誦有效（3）適疾應(yīng)性牲強(qiáng)，惕對(duì)水脫量和廈有機(jī)晉物負(fù)戚荷的尚變動(dòng)倡具有護(hù)較強(qiáng)鹿的適陶應(yīng)性葬。（4）粒熄狀炭展可再繼生重林復(fù)使蹤蝶用。（5）可摘回收獅有用糾物質(zhì)葛。（6）設(shè)同備緊毯湊、現(xiàn)管理策方便裁。（7）不共僅具坡有吸鏈附作伴用，托而且遲還有查生物認(rèn)降解碑作用技。2.對(duì)無(wú)似機(jī)物威的吸器附活性披炭對(duì)端金屬雁具有銹很強(qiáng)幟的吸趣附能悔力。3.廢水各吸附菊法處困理實(shí)譽(yù)例。（1）染舒料化舅工廢店水處慰理。（2）鐵排路貨過(guò)車洗盒刷廢叢水處辮理。（3）火抄藥（TN迎T）化勒工廢粱水處史理。思考葛題1、活壺性炭納等溫燙吸附由試驗(yàn)弓的結(jié)極果可竹以說(shuō)傷明哪短些問(wèn)袖題？2、活陣性炭倚柱的眨接觸