水质工程学(1)--吸附.ppt

第6章吸附讲授内容：吸附类型、吸附等温线、活性炭吸附及影响因素、活性炭的应用计划学时：4学时重点：吸附等温线、影响因素参考教材：给水处理理论——许保玖主编6.1吸附概述一、吸附现象吸附：在相界面上，物质的浓度自动发生富集的现象。吸附剂：具有吸附能力的多孔性物质。吸附质：废水（空气）中被吸附的物质。举例：室内空气治理----乌碳雕家庭饮水机里的活性炭滤层原因：吸附剂由于具有较大的表面自由能，有吸附别的物质降低表面自由能的趋势。作用力：物理吸附：靠分子间范德华引力产生的吸附，可吸附多种吸附质，可形成多分子吸附层。吸附速度快，无选择性，吸附热低，吸附━解吸是可逆过程，在低温下就能吸附。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。二、吸附等温线吸附平衡当吸附质的吸附速率=解吸速率（即V吸附=V解吸），即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度C叫平衡浓度。吸附量q(g/g)衡量吸附剂吸附能力的大小，达到吸附平衡时，单位重量的吸附剂（g）所吸附的吸附质的重量（g）。吸附等温线在一定T下，q随平衡浓度C变化的曲线（q=f(C)）叫吸附等温线。用数学公式描述则叫吸附等温式。吸附等温式（三种）表示I型吸附等温线的有BET公式（理论公式，多层吸附）表示II型吸附等温线的有弗里德里希公式（经验公式）表示III型吸附等温线的有朗格繆公式（理论公式，单层吸附）6.2活性炭吸附一、活性炭(AC)的制备高温炭化活化,800~900℃木材、煤、果壳炭渣活性炭隔绝空气，600℃活化剂：ZnCl2炭化的作用？（p181）活化作用？粉末状活性炭粒状活性炭（园柱状、球状），粒径2~4mm棒状活性炭：Φ50mm，L=255mm二、活性炭的性质1.物理性质a、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：500~1700m2/g，99.9%的表面积，在多孔结构颗粒的内部。B、孔隙构造微孔：2nm，0.15~0.90mL/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：2~100nm，0.02~0.10mL/g，占比表面积5%，吸附量不大，起吸附作用和通道作用。大孔：100~1000nm，0.2~0.5mL/g，占比表面积很小，吸附量小，提供通道。C、粒度粒度小，吸附速度快，效果好，但是再生回收困难D、密度视密度、湿密度E、强度F、灰分表明其无机成分含量。5-8%2.化学性质表面性质主要与表面官能团有关。三.影响活性炭吸附的因素a活性炭的性质：活性炭的种类、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。b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。c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。d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。e温度：对于物理吸附，T高则不利，吸附量减少。F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。四、吸附过程吸附过程一般分为3个阶段：1.液膜扩散（颗粒外部扩散）阶段（反应控制步骤）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。五、操作方式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。动态吸附废水通过吸附剂自上向下流动而进行吸附。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