42吸附学习课程

1、概念概念通俗说法：一种物质在另一种物质表面上进行自动累积浓集的通俗说法：一种物质在另一种物质表面上进行自动累积浓集的现象。现象。专业说法：利用多孔性固体物质的表专业说法：利用多孔性固体物质的表面吸附污水中的一种或多种污染物。面吸附污水中的一种或多种污染物。能起吸附作用的多孔性固体物质能起吸附作用的多孔性固体物质吸附剂吸附剂被吸附物质被吸附物质吸附质吸附质第1页/共45页第一页，编辑于星期五：五点 三分。应用范围应用范围脱色、除臭、脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。第2页/共45页第二页，编辑于星期五：五点 三分。地位地位预处理二级处理后的深度处理第3页/共45页第三页，编辑于星期五：

2、五点 三分。优点优点适应范围广处理效果好可回收有用物料吸附剂可重复使用缺点缺点对进水预处理要求极高运转费用较贵系统庞大、操作较麻烦第4页/共45页第四页，编辑于星期五：五点 三分。吸附原理吸附原理主要原因：溶质对水的疏水特性；溶质对固体颗粒的高度亲和力。第二种原因：溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华力或化学键力。吸附类型吸附类型交换吸附物理吸附化学吸附第5页/共45页第五页，编辑于星期五：五点 三分。交换吸附交换吸附离子交换，见4.3节溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。第6页/共45页第六页，编辑于星期五：五点 三分。物理吸附特点物

3、理吸附特点吸附过程无化学反应，可在低温下进行过程为放热，但放热量较小吸附选择性不强，且牢固程度不如化学吸附，容易发生解吸第7页/共45页第七页，编辑于星期五：五点 三分。化学吸附特点化学吸附特点吸附过程一般在较高温度下进行，放热量较大；有选择性；比较稳定，化学键力大时不可逆。第8页/共45页第八页，编辑于星期五：五点 三分。吸附平衡：污水与吸附剂接触后，吸附平衡：污水与吸附剂接触后，一方面吸附质被吸附剂吸附，这是一方面吸附质被吸附剂吸附，这是吸附过程；另一方面一部分已被吸吸附过程；另一方面一部分已被吸附的吸附质因热运动而脱离吸附剂附的吸附质因热运动而脱离吸附剂表面，又回到液相中，这是解吸过表面

4、，又回到液相中，这是解吸过程。程。当吸附速度和解吸速度相等时，当吸附速度和解吸速度相等时，即达到吸附平衡。即达到吸附平衡。第9页/共45页第九页，编辑于星期五：五点 三分。第10页/共45页第十页，编辑于星期五：五点 三分。第11页/共45页第十一页，编辑于星期五：五点 三分。例：用活性炭吸附水中色素的试验方程式为：q=3.9c0.5。今有100L溶液，起初色素浓度为0.05g/L，欲将色素除去90%，要加多少活性炭（g）。第12页/共45页第十二页，编辑于星期五：五点 三分。练习：某化工厂每小时排出含COD30mg/L的污水50m3,采用活性炭吸附处理，将COD降至3mg/L。吸附等温式为q

5、=0.058c0.5，求每小时所加的活性炭的量（g）。第13页/共45页第十三页，编辑于星期五：五点 三分。吸附的影响因素1、吸附剂种类、比表面积、孔结构、颗粒大小、表面化学性质等2、吸附质溶解度、结构3、操作条件温度、PH值、接触时间4、生物协同作用第14页/共45页第十四页，编辑于星期五：五点 三分。吸附剂满足的要求吸附能力强吸附选择性好吸附平衡浓度低容易再生与再利用化学稳定性好机械强度好来源广及价格低廉第15页/共45页第十五页，编辑于星期五：五点 三分。常用吸附剂：活性炭、磺化煤、沸石、焦炭、硅藻土、木炭、木屑、活性白土、腐殖酸、大孔径吸附树脂。第16页/共45页第十六页，编辑于星期五

6、：五点 三分。 l. l.活性炭活性炭 活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，炭主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性以及水分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。不易破碎。 活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔。通常活

7、性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达活性炭的比表面积高达5005001700m1700m2 2/g/g，这是活性炭吸附能，这是活性炭吸附能力强，吸附容量大的主要原因。力强，吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物存在，也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中掺入存在，也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中掺入一些具有催化作用的金属离子可以改善处理效果。一些具有催化作用的金属离子可以改善处理效果。 第17页/共45页第十七页，编辑于星期五：五点 三分。0.1m210-3 0.1m210-3m大孔过

8、渡孔微孔第18页/共45页第十八页，编辑于星期五：五点 三分。制作过程制作过程 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 第19页/共45页第十九页，编辑于星期五：五点 三分。第20页/共45页第二十页，编辑于星期五：五点 三分。硅胶（SiO2nH2O）1.1.硅胶的表面保留着羟基，是硅胶的吸附活性中心硅胶的表面保留着羟基，是硅胶的吸附活性中心2.2.在在200200以上羟基会脱去，失去活性以上羟基会脱去，失去活性应用应用吸附大极性有机物 | | O O | | SiOSiOH | | O O | |第21页/共45页第二十一页，编辑于星期

9、五：五点 三分。筛分：筛分：将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用作用分子筛分子筛结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为：结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为：M Mx/mx/m(AlO(AlO2 2)x)x(SiO(SiO2 2)y)yzHzH2 2O O。分子筛是一种具有网状晶体结构的硅铝酸盐 ，具有均匀的晶穴，孔径分布非常均一，具有选择筛分分子作用 第22页/共45页第二十二页，编辑于星期五：五点 三分。（a a）A A 型型 （b b）X X 型型两种常用

10、沸石分子筛的结构两种常用沸石分子筛的结构第23页/共45页第二十三页，编辑于星期五：五点 三分。大孔吸附树脂大孔吸附树脂不含交换基团的不含交换基团的, , 具有大孔结构的高分子吸附剂。具有大孔结构的高分子吸附剂。（1 1） 选择性好选择性好（2 2） 解吸容易解吸容易（3 3） 机械强度好机械强度好（4 4） 流体阻力小流体阻力小（5 5） 反复使反复使 用用（6 6） 可适用于各种产品可适用于各种产品优点第24页/共45页第二十四页，编辑于星期五：五点 三分。大孔吸附树脂大孔吸附树脂1.非极性非极性大孔吸附树脂大孔吸附树脂2.中等极性中等极性大孔吸附树脂大孔吸附树脂3.极性极性大孔吸附树脂大

11、孔吸附树脂分类第25页/共45页第二十五页，编辑于星期五：五点 三分。大孔吸附树脂大孔吸附树脂非极性大孔吸附树脂苯乙烯-二乙烯苯交联、聚合交联、聚合第26页/共45页第二十六页，编辑于星期五：五点 三分。大孔吸附树脂大孔吸附树脂中极性中极性大孔吸附树脂大孔吸附树脂甲基丙烯酸酯单体第27页/共45页第二十七页，编辑于星期五：五点 三分。大孔吸附树脂大孔吸附树脂极性大孔吸附树脂酰胺基团硫氧基团N-O基团(硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)第28页/共45页第二十八页，编辑于星期五：五点 三分。第29页/共45页第二十九页，编辑于星期五：五点 三分。第30页/共45页第三十页，编辑于星期五：五点 三分

12、。第31页/共45页第三十一页，编辑于星期五：五点 三分。吸附剂的再生吸附剂的再生概念：在吸附剂本身结构不发生或很少发生变化的情况下，用某种方法把吸附质从吸附剂孔隙中除去，恢复吸附能力的过程。方法：加热再生法、化学氧化法、溶剂再生法、生物法第32页/共45页第三十二页，编辑于星期五：五点 三分。加热再生法：目前最常用最有效的再生方法。加热再生法：目前最常用最有效的再生方法。原理：在高温下，吸附质分子易于从吸附剂原理：在高温下，吸附质分子易于从吸附剂活性中心点脱离；同时，吸附的有机物在高活性中心点脱离；同时，吸附的有机物在高温下能氧化分解，或以气态分子，或断裂成温下能氧化分解，或以气态分子，或断

13、裂成断链，降低了吸附剂对它的吸附能力。断链，降低了吸附剂对它的吸附能力。步骤：脱水、干燥、炭化、活化、冷却步骤：脱水、干燥、炭化、活化、冷却第33页/共45页第三十三页，编辑于星期五：五点 三分。干燥、炭化、活干燥、炭化、活化在一个直接燃化在一个直接燃烧立式多段再生烧立式多段再生炉中进行。炉中进行。第第1、2段用于干段用于干燥；燥；第第3、4段用于炭段用于炭化；化；第第5、6段为活化段为活化第34页/共45页第三十四页，编辑于星期五：五点 三分。化学氧化法1、湿式氧化法2、电解氧化法3、臭氧氧化法溶剂再生法：常用的溶剂有酸、碱、苯、丙酮、甲醇等。生物法第35页/共45页第三十五页，编辑于星期五

14、：五点 三分。吸附操作方式1、静态吸附操作（间歇式） 过程：一定量的吸附剂投入污水，不断进行搅拌达到吸附平衡后，再用沉淀或过滤的方法使污水与吸附剂分开。 常用设备：水池、水桶 缺点：适合于间歇排放小规模的污水处理；处理规模大时，需建较大的混合池和固液分离装置；再生工艺较复杂。 第36页/共45页第三十六页，编辑于星期五：五点 三分。吸附操作方式2、动态吸附操作 过程：穿透曲线。常用设备：固定床、流化床、移动床。第37页/共45页第三十七页，编辑于星期五：五点 三分。第38页/共45页第三十八页，编辑于星期五：五点 三分。第39页/共45页第三十九页，编辑于星期五：五点 三分。第40页/共45页第四十页，编辑于星期五：五点 三分。第41页/共45页第四十一页，编辑于星期五：五点 三分。第42页/共45页第四十二页，编辑于星期五：五点 三分。第43页/共45页第四十三页，编辑于星期五：五点 三分。作业：作业：一、计算题：略一、计算题：略二、名词解释：吸附、吸附容量二、名词解释：吸附、吸附容量三、填空题三、填空题1、吸附有、吸附有 、 、 三种类型，