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1、水污染控制吸附第1页，本讲稿共25页第第1节节 概概 述述水质特点水质特点一、吸附一、吸附 某种物质某种物质(离子或分子离子或分子)在另一种物质表面或微孔内在另一种物质表面或微孔内积聚的现象。积聚的现象。二、吸附剂和吸附质二、吸附剂和吸附质 吸附剂：吸附剂：具有吸附性能的物质。具有吸附性能的物质。特点：多孔固体，比表面积大。特点：多孔固体，比表面积大。吸附质：吸附质：能被吸附剂吸附的物质。能被吸附剂吸附的物质。第2页，本讲稿共25页三、吸附类型三、吸附类型第第1节节 概概 述述化学吸附化学吸附化学键力化学键力交换吸附交换吸附静电引力静电引力物理吸附物理吸附分子间力分子间力吸吸附附剂剂表表面面特
2、征特征表面能降低，表面能降低，为放热反应；为放热反应；吸附无选择性，吸附无选择性，分子引力随分分子引力随分子量增大而增子量增大而增加；加；无化学反应发无化学反应发生。生。特征特征吸附剂与吸附吸附剂与吸附质之间由于化质之间由于化学键力发生了学键力发生了化学反应。化学反应。特征特征靠吸附质离子靠吸附质离子与吸附剂表面与吸附剂表面带电点上的静带电点上的静电引力聚集在电引力聚集在吸附剂表面，吸附剂表面，同时放出同时放出等当等当量量的同号离子。的同号离子。第3页，本讲稿共25页 (一一)吸附平衡吸附平衡 当溶液中吸附质的浓度当溶液中吸附质的浓度和吸附剂单位吸附量不再和吸附剂单位吸附量不再发生变化时；发生
3、变化时；溶液中吸附质的浓度溶液中吸附质的浓度称为平衡浓度。称为平衡浓度。第第1节节 概概 述述四、吸附平衡与吸附等温线四、吸附平衡与吸附等温线第4页，本讲稿共25页(二二)平衡吸附模型平衡吸附模型 1、Freundlich吸附等温式吸附等温式:式中：式中：x x吸附量；吸附量；m m吸附剂量；吸附剂量；e e平衡浓度；平衡浓度；K Kf f、n n常数。常数。直线形式：直线形式：第第1节节 概概 述述第5页，本讲稿共25页 2 Langmuir吸附等温式吸附等温式 模型要点：吸附剂表面活性点分布均匀,每点吸附一个分子或 离子；单分子层吸附；吸附质所占面积相同。第第1节节 概概 述述很低时，很高
4、时，第6页，本讲稿共25页 当当 、B1时，时，BET吸吸 附等温式变成附等温式变成Langmuir吸附等温式。吸附等温式。3 BET吸附等温式吸附等温式 模型要点：为多分子层吸附，每一层符模型要点：为多分子层吸附，每一层符合合Langmuir吸附等温式。吸附等温式。第第1节节 概概 述述 直线形式：直线形式：第7页，本讲稿共25页(一一)吸附剂的性质吸附剂的性质 1 1 物理性质：孔的大小、比表面积；物理性质：孔的大小、比表面积；2 2 表面化学特性：表面的极性。表面化学特性：表面的极性。四、影响吸附的因素四、影响吸附的因素(二二)吸附质的性质吸附质的性质 1 1 溶解度；溶解度；2 2 分
5、子量；分子量；3 3 分子极性；分子极性；第8页，本讲稿共25页 (三三)操作条件操作条件 温度：物理吸附、化学吸附；温度：物理吸附、化学吸附；pH pH 值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。接触时间：接触时间：共存物质：诱发物；干扰物；共存物质：诱发物；干扰物；生物协同作用：繁殖微生物，有利于有机物的分解。生物协同作用：繁殖微生物，有利于有机物的分解。第第1节节 概概 述述第9页，本讲稿共25页由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量；由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量；选择最佳的吸附剂；选择最佳的吸附剂；吸附剂的最佳吸附条件；吸附剂的最佳吸附条
6、件；不同吸附剂的吸附特性对比；混合吸附质的竞争吸附比不同吸附剂的吸附特性对比；混合吸附质的竞争吸附比较。较。第第1节节 概概 述述四、吸附模型的工程意义四、吸附模型的工程意义第10页，本讲稿共25页第第 2 节节 吸附剂吸附剂二、重要吸附剂二、重要吸附剂 活性炭、活性炭纤维；活性炭、活性炭纤维；吸附树脂；吸附树脂；特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛；特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛；其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。一、吸附剂选择原则一、吸附剂选择原则 性能好：吸附量高，吸附速度快。性能好：吸附量高，吸附速度快。再生效果好再生效果好 物化性能好物
7、化性能好 价廉、来源广价廉、来源广第11页，本讲稿共25页动动态态实实验验v串联级数串联级数v吸附周期吸附周期v通水倍数通水倍数m3/kgv空塔流速空塔流速vv接触时间接触时间 t=h/vv设备规模设备规模v投资及运行投资及运行费用费用静静态态实实验验v水质条件水质条件v吸附时间吸附时间v饱和吸附量饱和吸附量v单位废水吸单位废水吸附剂用量；附剂用量；一一、设计参数的来源、设计参数的来源第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计1 借鉴同类设计参数 2 进行吸附实验 吸吸 附附实实验验最佳吸附最佳吸附剂选择剂选择吸附类型吸附类型确定确定提供设计参数提供设计参数第12页，本讲稿共25页二二、静态吸附
8、试验、静态吸附试验第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计表中：表中：m1 m2 m3 mnx/mev 吸附类型吸附类型v 饱和吸附量饱和吸附量第13页，本讲稿共25页第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计三三、动态吸附实验、动态吸附实验(一一)实验过程实验过程(二二)吸附容量吸附容量 q q过程中发生吸附的区域过程中发生吸附的区域第14页，本讲稿共25页(三三)吸附带吸附带(2)吸附带推进速度吸附带推进速度S 式中：Q 进水量；进水量；C0 进水浓度进水浓度 dB 填充密度填充密度 B 截面积截面积第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计(1)吸附带饱和分数吸附带饱和分数f 吸附带中已吸附
9、污吸附带中已吸附污染物吸附剂所占百分数染物吸附剂所占百分数第15页，本讲稿共25页第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计(3)吸附带高度吸附带高度(4)q动、动、q静与吸附层高度静与吸附层高度H的关系的关系第16页，本讲稿共25页第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计四、设计四、设计(一一)工艺过程工艺过程废水预处理吸吸附附排放v静态吸附静态吸附v动态吸附动态吸附间歇式操作废水和吸附剂在相对废水和吸附剂在相对运动过程中完成吸附运动过程中完成吸附固定床、流化床、移动床固定床、流化床、移动床去除废水中影去除废水中影 响吸附的杂质响吸附的杂质:悬浮物、油类、胶悬浮物、油类、胶 体体混凝、沉淀、过
10、滤混凝、沉淀、过滤第17页，本讲稿共25页固固定定床床流流动动床床第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计第18页，本讲稿共25页流化床流化床第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计第19页，本讲稿共25页 1 吸附塔吸附塔 塔径塔径1.03.5m；填充高度；填充高度3.010m；填充层与塔径比；填充层与塔径比14。2 控制条件控制条件 容积速度：容积速度：固定床 2m3/m3h；移动床 5m3/m3h以下。空塔流空塔流(线线)速：速：固定床 2.010.0m/h；移动床 10.030.0m/h。接触时间接触时间：1050min(二二)工艺设计工艺设计第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计第
11、20页，本讲稿共25页 3 连续吸附串联级数的确定连续吸附串联级数的确定 穿透曲线计算穿透曲线计算;公式公式:第第 3 节节 吸附工艺设计吸附工艺设计第21页，本讲稿共25页 1 原理原理 高温下，吸附质分子振动，从吸附剂表面活性点脱附下来。高温下，吸附质分子振动，从吸附剂表面活性点脱附下来。高温下，有机物分子成气态分子逸出或成短链有机物。高温下，有机物分子成气态分子逸出或成短链有机物。2 再生过程再生过程 脱水、干燥脱水、干燥(100150)、炭化、炭化(300700)、活化、活化(7001000)。3 再生设备再生设备 立式多段再生炉、旋转再生炉。立式多段再生炉、旋转再生炉。第第 4 节节
12、 吸附剂的再生吸附剂的再生一、加热再生一、加热再生第22页，本讲稿共25页 1 原理原理 吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。2 常用再生剂常用再生剂 酸碱类、有机溶剂。酸碱类、有机溶剂。吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。吸附的吸附的DDT可用异丙醇再生。可用异丙醇再生。二、溶剂再生二、溶剂再生三、其它再生方法三、其它再生方法 氧化法、生物法等氧化法、生物法等第第 4 节节 吸附剂的再生吸附剂的再生第23页，本讲稿共25页第第 5节节 应用及进展应用及进展给水处理给水处理u 嗅、味的吸附净化；嗅、味的吸附净化；u 微
13、量污染物的吸附净化。微量污染物的吸附净化。废水处理废水处理u 典型有机污染物的吸附回收典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等酚、苯等)；u 组合工艺的达标把关措施；组合工艺的达标把关措施；u 活性炭生物强化技术；活性炭生物强化技术；u 生物活性碳技术生物活性碳技术u 电化学技术电化学技术(铁碳内电解、电解阴极或阳极铁碳内电解、电解阴极或阳极)一、应用一、应用第24页，本讲稿共25页第第 5节节 应用及进展应用及进展深度处理方法，处理对象浓度低；深度处理方法，处理对象浓度低；处理的对象便于再生和回收；处理的对象便于再生和回收；避免二次污染。避免二次污染。二、注意事项二、注意事项第25页，本讲稿共25页