当代给水与废水处理原理(2)

1、上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.3 4.3 吸附法吸附法(Absorption)(Absorption)4.3.1 4.3.1 概述概述 （1 1）定义：利用）定义：利用多孔性多孔性的的固体物质固体物质，水废水中的一种或，水废水中的一种或 多种物质被吸附在固体表面而去除的方法：多种物质被吸附在固体表面而去除的方法：（2）吸附对象：）吸附对象： 溶解性有机质溶解性有机质 微生物微生物 痕量重金属痕量重金属（3）吸附类型：物理吸附和化学吸附；）吸附类型：物理吸附和化学吸附；（4）吸附剂）吸附剂 A、要求、要求 表面积大；表面积大； 吸附容量大；吸附容量大； 机械强度大；机

2、械强度大； 化学稳定性强；化学稳定性强； 价格低廉；价格低廉； 来源广泛；来源广泛；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 B、类型、类型 活性炭活性炭 硅藻土硅藻土 磺化煤磺化煤 活化煤活化煤 腐殖质酸腐殖质酸 焦炭焦炭 活性白土活性白土 C、吸附机理、吸附机理 细孔构造（小、中、大孔）；细孔构造（小、中、大孔）； 化学不饱和性（石墨型晶体）；化学不饱和性（石墨型晶体）；4.3.2 4.3.2 吸附平衡与吸附速度吸附平衡与吸附速度（1）吸附平衡）吸附平衡 吸附过程：吸附质被吸附剂吸附；吸附过程：吸附质被吸附剂吸附； 解吸过

3、程：吸附质脱离吸附剂表面回到液相中；解吸过程：吸附质脱离吸附剂表面回到液相中； 吸附平衡：吸附速度解吸速度；吸附平衡：吸附速度解吸速度； 平衡浓度：吸附平衡时吸附质在溶液中的残余浓度；平衡浓度：吸附平衡时吸附质在溶液中的残余浓度； 吸附量：单位重量吸附剂所吸附的吸附质的量；吸附量：单位重量吸附剂所吸附的吸附质的量；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本mxmCCVq)(0式中：式中： q单位重量吸附剂所吸附物质量，单位重量吸附剂所吸附物质量，g/g; V废水体积，废水体积，L； x被吸附量，被吸附量，g； m投加吸附剂投加吸

4、附剂(活性炭活性炭)量，量， g； C0吸附前污水中吸附质质浓度，吸附前污水中吸附质质浓度， g/L; C吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度，吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度， g/L;例题分析例题分析（2）吸附等温线（吸附量与平衡浓度关系曲线）吸附等温线（吸附量与平衡浓度关系曲线） A、Freurldlich型型 ;,;/;)(1常数吸附质平衡浓度吸附量经验式nKLgCqKCqnCnKqlg1lglg1/n=0.1-0.5 易吸附易吸附1/n2 难吸附难吸附上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本qC吸附等温线吸附等温线上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本bCabC

5、q1 B、Langmuir型：型： 适用条件：单分子层吸附适用条件：单分子层吸附aCabq1111式中：式中： q吸附量；吸附量； C吸附质平衡浓度；吸附质平衡浓度； a、b分别为与吸附量，吸附能量有关的常数；分别为与吸附量，吸附能量有关的常数； 吸附等温线吸附等温线qCa上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 C、BET型（型（Brunauer-Emmett-Teller） 适用条件：多分子层吸附；适用条件：多分子层吸附；)/)(1(1)(0sSCCBCCBCqq 式中：式中： Cs吸附质的饱和浓度；吸附质的饱和浓度； C吸附质的平衡浓度；吸附质的平衡浓度； q0分别表示单分

6、子层吸附时的最大吸附量；分别表示单分子层吸附时的最大吸附量； B 与吸附能量有关的常数；与吸附能量有关的常数； sSCCBqBBqqCCC0011)(qCC CS S吸附等温线吸附等温线（3）吸附速度）吸附速度 吸附速度吸附速度 接触时间接触时间 吸附设备容积吸附设备容积 吸附速度取决于吸附剂对吸附质的吸附速度取决于吸附剂对吸附质的吸附过程吸附过程: : 吸附过程吸附过程: : 颗粒的外部扩散阶段（慢）；颗粒的外部扩散阶段（慢）； 颗粒的内部扩散阶段（慢）；颗粒的内部扩散阶段（慢）； 吸附反应阶段吸附反应阶段( (快快) )；( (细孔内表面细孔内表面) )上页上页下页下页 结束结束返回返回首

7、页首页记事本记事本（4）影响吸附的因素）影响吸附的因素 吸附剂的性质吸附剂的性质 吸附剂的比表面积；吸附剂的比表面积； 吸附剂的种类；吸附剂的种类； 吸附剂的颗粒大小、细孔构造和分布、表面化学性质；吸附剂的颗粒大小、细孔构造和分布、表面化学性质； 吸附质的性质吸附质的性质 溶解度（低有利于吸附）溶解度（低有利于吸附） 表面自由能表面自由能 极性极性 吸附质分子的大小和不饱和度；吸附质分子的大小和不饱和度； 吸附质的浓度；吸附质的浓度；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 废水的废水的pHpH值值 共存物质共存物质 温度：升高温度，吸附量减少；温度：升高温度，吸附量减少； 接触

8、时间接触时间上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（5）活性炭柱吸附操作）活性炭柱吸附操作 A A、吸附操作、吸附操作( (图图) ) 静态：小水量、间歇排放；静态：小水量、间歇排放； 动态：连续操作；动态：连续操作； B B、吸附床、吸附床 固定床：升流式、降流式；固定床：升流式、降流式；( (布置型式布置型式) ) 升流式：运行时间长，易流失吸附剂；升流式：运行时间长，易流失吸附剂； 降流式：出水水质好，水头损失大，需反冲洗降流式：出水水质好，水头损失大，需反冲洗; ;上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事

9、本 移动床：移动床： 优点：占地面积小，出水水质好，不需要反冲洗；优点：占地面积小，出水水质好，不需要反冲洗； 缺点：不能使塔内吸附剂上下层互混，操作要求较高，缺点：不能使塔内吸附剂上下层互混，操作要求较高， 流化床流化床 特点：特点： 吸附剂保持流化状态，与水的接触面积增大；吸附剂保持流化状态，与水的接触面积增大； 设备小、生产能力大、基建费用低；设备小、生产能力大、基建费用低； 不需要反冲洗；不需要反冲洗； C C、穿透曲线（、穿透曲线（如图如图）(Breakthrough Curves )(Breakthrough Curves )上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本D

10、 D、吸附容量的利用、吸附容量的利用 1)1)采用多床串联操作采用多床串联操作 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本2)2)采用升流式移动操作采用升流式移动操作（6）吸附剂的再生）吸附剂的再生 加热再生法：加热再生法： 低温再生低温再生:吸附碳氢和芳香化合物的活性碳再生吸附碳氢和芳香化合物的活性碳再生; 高温再生高温再生: 适于粒状活性碳的再生适于粒状活性碳的再生; _脱水、干燥、炭化、活化、冷却；脱水、干燥、炭化、活化、冷却； 药剂再生法：无机药剂再生、有机溶剂再生；药剂再生法：无机药剂再生、有机溶剂再生； 化学氧化法：

11、湿式氧化、电解氧化、臭氧氧化；化学氧化法：湿式氧化、电解氧化、臭氧氧化； 生物法；生物法；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（7）吸附法的优点）吸附法的优点 处理程度高；处理程度高； 应用范围广；应用范围广； 适应性强；适应性强； 吸附剂可再生重复利用；吸附剂可再生重复利用； 可回收有用物质；可回收有用物质； 设备紧凑，管理方便；设备紧凑，管理方便；（8）吸附塔的设计）吸附塔的设计:上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（9）吸附法在废水处理中的应用）吸附法在废水处理中的应用 染料化工废水的处理染料化工废水的处理 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记

12、事本记事本调节池调节池冷却沉降冷却沉降结晶结晶废水池废水池固定床固定床吸附塔吸附塔石灰石膨胀石灰石膨胀中和滤池中和滤池图图 二硝基氯苯废水处理工艺流程二硝基氯苯废水处理工艺流程 二硝基氯苯二硝基氯苯 铁路货车洗刷废水处理铁路货车洗刷废水处理 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4 4.4 离子交换法离子交换法(Ion Exchange)(Ion Exchange)4.4.1 4.4.1 概述概述 处理对象：去除废水中有毒有害的处理对象：去除废水中有毒有害的RSO3-H+RCH3N+(CH3)3OH- 交换反应：交换反应

13、： 强酸性强酸性阳离子交换剂阳离子交换剂(Strong-acid cation resins) 弱酸性阳离子交换剂弱酸性阳离子交换剂(Weak-acid cation resins) 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本Na2Ca)RSO(CaNaRSO2,H2Ca)RSO(CaHRSO2,23232323用氯化钠再生钠型用盐酸再生氢型Na2Ca)RCOO(CaRCOONa2,H2Ca)RCOO(CaRCOOH2,2222用氢氧化钠再生钠型用盐酸再生氢型 强碱性强碱性阴离子交换剂阴离子交换剂 (Strong-base anion resins) 弱碱性阴离子交换剂弱碱性阴离子

14、交换剂(Weak-base anion resins) CI2SO)NRR(SONClRR2,OH2SO)NRR(SONOHRR2,423243423243用氯化钠再生氯型用氢氧化钠再生氢氧型CISORNHSOClRNHOHSORNHSOOHRNH2)(2,2)(2,423243423243用氯化钠再生氯型用氢氧化钠再生氢氧型上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 交换过程交换过程 外扩散（慢）外扩散（慢） ； 内扩散（慢）内扩散（慢） ； 进行离子交换反应（快）；进行离子交换反应（快）； 内扩散；内扩散； 外扩散；外扩散；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本

15、4.4.2 4.4.2 离子交换法离子交换法基本原理基本原理 RH + M+ = RM + H+ 交换交换 交换交换 饱和饱和 树脂树脂 离子离子 树脂树脂 平衡状态平衡状态 时有：时有： ;在树脂相中的浓度平衡时在树脂相中的浓度平衡时在液相中的浓度平衡时在液相中的浓度平衡时离子交换选择系数HRHMRMHHMMKMRHHRMK上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4.3 4.4.3 离子交换剂离子交换剂4.4.3.1 4.4.3.1 离子交换剂分类离子交换剂分类离子交换剂离子交换剂有机类有机类无机类无机类天然沸石天然沸石

16、合成沸石合成沸石天然天然合成合成 RSO3H、RSO3Na RCOOH、RCOONa R-R3OH、 R-R3Cl R-NH3OH、R-NH3Cl4.4.3.2 4.4.3.2 离子交换剂的交换能力影响因素离子交换剂的交换能力影响因素（1）离子交换树脂的选择性）离子交换树脂的选择性 1）强酸阳树脂的选择顺序：）强酸阳树脂的选择顺序： Fe3+Cr3+ Al 3+ Ca2+ Mg2+ K+ =NH+4 Na Li + 2）弱酸阳树脂的选择顺序：）弱酸阳树脂的选择顺序： H+ Fe3+Cr3+ Al 3+ Ca2+ Mg2+ K+ =NH+4 Na Li + 3）强碱阴树脂的选择顺序：）强碱阴树脂

17、的选择顺序： Cr2O72- SO42- NO3- Cl- OH- F- HCO3- HSiO3- 4）弱碱阴树脂的选择顺序：）弱碱阴树脂的选择顺序： OH- Cr2O72- SO42- NO3- Cl- HCO3-上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（2）废水水质对交换能力的影响）废水水质对交换能力的影响 1）悬浮物和油脂）悬浮物和油脂 2）有机物）有机物 3）高价金属离子）高价金属离子 4）pH值：弱酸、碱离子交换树脂值：弱酸、碱离子交换树脂 5）水温：）水温：732#阳树脂阳树脂110 C，717#阴树脂阴树脂60 C, 6）氧化剂：）氧化剂：O2、Cl2、H2Cr2O

18、7上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（3）离子交换树脂的物理化学特性）离子交换树脂的物理化学特性 A、物理性能、物理性能 外观：透明或半透明球体；外观：透明或半透明球体； 粒度：粒度：0.31.2mm； 密度：密度：1.04-1.3gmL。 含水率：含水率：50左右；左右； 交联度：交联度：8-12； 机械强度：年损耗量机械强度：年损耗量37%； 耐热性：贮藏和使用温度为耐热性：贮藏和使用温度为5-40。 导电性：干树脂不导电，湿树脂可以导电；导电性：干树脂不导电，湿树脂可以导电；上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首

19、页记事本记事本 B、化学性能、化学性能 酸碱性：酸碱性： 选择性：化合价、离子极性、离子半径；选择性：化合价、离子极性、离子半径；4.4.3.3 4.4.3.3 离子交换树脂的保存和使用离子交换树脂的保存和使用 （1）保存：温度：）保存：温度：0-400C，饱和食盐水；，饱和食盐水； （2）使用：）使用： 新树脂：新树脂： 水、水、5%HCl、2-4%NaOH清洗清洗2次，次， 每次每次4-8小时；小时； 转型处理：转型处理： 阳树脂（阳树脂（HCl）、阴树脂（）、阴树脂（ NaOH ）上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4.3.4 4.4.3.4 离子交换树脂的鉴别离子

20、交换树脂的鉴别上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本操作操作1取未知树脂样品取未知树脂样品,置于置于30ml试管中试管中操作操作2加加1mol/LHCl 15mL,摇摇1-2min,重复重复2-3次次操作操作3水洗水洗2-3次次操作操作4加加10%CuSO4(含含1%H2SO4) 5mL,摇摇1min,放放5min检查检查浅绿色为阳树脂浅绿色为阳树脂 不变色为阴树脂不变色为阴树脂操作操作5加加5mol/L氨氨2mL,摇摇1min,水洗水洗 加加1mol/LNaOH 5mL摇摇1min, 水洗水洗,加酚酞加酚酞,水洗水洗检查检查深蓝深蓝 颜色不变颜色不变 红色红色 不变色不变色结

21、果结果强酸性强酸性 弱酸性弱酸性 强碱性强碱性 弱碱性弱碱性阳树脂阳树脂 阳树脂阳树脂 阴树脂阴树脂 阴树脂阴树脂4.4.3.5 4.4.3.5 离子交换树脂的再生离子交换树脂的再生（1）再生方法）再生方法 用酸、碱再生；用酸、碱再生； 用中性盐再生；用中性盐再生； 用络合剂（焦磷酸钾）洗脱再生；用络合剂（焦磷酸钾）洗脱再生；（2）再生工艺）再生工艺 顺流再生：再生剂流向与交换时水流方向相同；顺流再生：再生剂流向与交换时水流方向相同； 逆流再生：再生剂流向与交换时水流方向相反；逆流再生：再生剂流向与交换时水流方向相反； 上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本4.4.4 4.4.

22、4 离子交换的工艺过程和设备离子交换的工艺过程和设备 (1) 离子交换的工艺过程离子交换的工艺过程 交换阶段交换阶段 反冲洗阶段反冲洗阶段 松动树脂层，使再生液能均匀渗入层中松动树脂层，使再生液能均匀渗入层中; 冲走的破碎粒子和截留的污物冲走的破碎粒子和截留的污物; 再生阶段再生阶段 清洗阶段清洗阶段 洗涤残留的再生液和再生时出现的反应产物洗涤残留的再生液和再生时出现的反应产物;上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本 (2) (2) 离子交换设备离子交换设备 单床单床多床多床 混合床混合床移动床移动床连续床连续床流动床流动床

23、固定床固定床动态法动态法静态法静态法离子交装置离子交装置复床复床4.4.5 4.4.5 离子交换在水处理中的应用离子交换在水处理中的应用 (1)(1)水的软化与除盐水的软化与除盐 2RH + Ca(HCO2RH + Ca(HCO3 3) )2 2 = R = R2 2Ca + 2COCa + 2CO2 2 +2H +2H2 2O O 2RH + Mg(HCO 2RH + Mg(HCO3 3) )2 2 = R = R2 2Mg + 2COMg + 2CO2 2 +2H +2H2 2O O 2RH + CaCl 2RH + CaCl2 2 = R = R2 2Ca + 2HClCa + 2HCl

24、 2RH + MgSO 2RH + MgSO4 4 = R = R2 2Mg + HMg + H2 2SOSO4 4 Ca Ca2+2+ R R2 2CaCa RH + Mg RH + Mg2+2+ = R = R2 2Mg + HMg + H+ + Na Na+ + RNa RNa 2ROH + SO 2ROH + SO4 42-2- = R = R2 2SOSO4 4 + 2OH + 2OH- - ROH + Cl ROH + Cl- - = RCl + OH = RCl + OH- -上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本（2 2）离子交换处理含铬废水）离子交换处理含铬废

25、水(Cr(Cr3+3+、CrCr2 2O O7 72-2-、CrOCrO4 42-2-) )； 三价铬的交换（阳柱）三价铬的交换（阳柱） 3RH + Cr3RH + Cr3+3+ = R = R3 3Cr + 3HCr + 3H+ + 六价铬的交换（阴柱）六价铬的交换（阴柱） 2ROH + CrO2ROH + CrO4 42- 2- = R= R2 2CrOCrO4 4 + 2OH + 2OH- - 2ROH + Cr 2ROH + Cr2 2O O7 72-2- = R = R2 2CrCr2 2O O7 7 + 2OH + 2OH- - 阳柱、阴柱的再生阳柱、阴柱的再生 2R2R3 3Cr

26、 + 3HCr + 3H2 2SOSO4 4 = 6RH + Cr = 6RH + Cr2 2(SO(SO4 4) )3 3 R R2 2CrOCrO4 4 + 2NaOH = 2ROH + Na + 2NaOH = 2ROH + Na2 2CrOCrO4 4 R R2 2CrCr2 2O O7 7 + 4NaOH = 2ROH + 2Na + 4NaOH = 2ROH + 2Na2 2CrCr2 2O O7 7 + H+ H2 2O O上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本工艺流程工艺流程（3 3）离子交换处理含汞废水；）离子交换处理含汞废水； 阳离子交换树脂对阳离子交换树脂

27、对HgHg2+2+、CHCH3 3HgHg+ + 用盐酸再生；用盐酸再生； （4 4）离子交换处理含锌废水；）离子交换处理含锌废水； 6RSO6RSO3 3Na + ZnSONa + ZnSO4 4 =(RSO =(RSO3 3) )2 2Zn + NaZn + Na2 2SOSO4 4（交换）（交换） (RSO(RSO3 3) )2 2Zn + NaZn + Na2 2SOSO4 4 = 2RSO = 2RSO3 3Na + ZnSONa + ZnSO4 4（再生）（再生）上页上页下页下页 结束结束返回返回首页首页记事本记事本3-1 3-1 活性炭的性能活性炭的性能活性炭的来源活性炭的来源

28、活性炭几乎可以用含有碳的任何物质做原料来制造，这包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、蔗渣、骨、石油焦、皮革废物、纸厂废物等等。第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附碳化的定义碳化的定义 碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热，一般温度在600以下。有时原材料先经无机盐溶解处理后再碳化。活化的定义活化的定义 活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。当氧化过程的温度在800-900时，一般用蒸汽或二氧化碳为氧化剂；当氧化温度在600以下时，一般用空气做氧化剂。活性炭的制作活性炭的制作 活性炭的制作分碳化及活化两步。第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附使原材料分解放出水气

29、、一氧化碳、二氧化碳及氢使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体；等气体；使原材料分解成碎片，并重新结合成稳定的结构。使原材料分解成碎片，并重新结合成稳定的结构。 碳碳 化化 的的 作作 用用 在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有空隙边上的碳氢原子烧掉，起了扩大孔隙的作把原有空隙边上的碳氢原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。活化使活性炭变成一用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。活化使活性炭变成一种良好的多孔结构。种良好的多孔结构。 活活 化化 的的 作作 用用 第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附活性炭的影响因素活性炭

30、的影响因素 与活性炭吸与活性炭吸附能力最直接附能力最直接的因素是表面的因素是表面的氧化物复体的氧化物复体的性能。最简的性能。最简单的复体可以单的复体可以认为是一氧化认为是一氧化碳和二氧化碳碳和二氧化碳的复体。的复体。活性炭表面活性炭表面氧化物的成分氧化物的成分主要受活化过主要受活化过程的影响。程的影响。 酸性氧化物酸性氧化物使活性炭具有使活性炭具有极性的性质，极性的性质，因之倾向于吸因之倾向于吸附极性较强的附极性较强的化合物。化合物。 活性炭表面的金属离子部位带有正电荷，对那些带有过剩电子部位的分子有吸附力，可以增加活性炭吸附的速率。 第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附 活性炭的吸附作用活性炭

31、的吸附作用 对芳族化合物的吸附非极性的链烷化合物在活性炭表面的吸附。 有关极性分子氨基酸及蛋白质的吸附资料极少 活性炭对于吸附无机物也有一定的潜力活性炭的吸附性能是由于它的表面基团类型、比表面积和孔径的分布决定的。第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附3-2 3-2 吸附等温线吸附等温线 吸附吸附 等温等温 线的线的 类型类型第一种类型的等温线， 没有极限值，但 却有一极限值 ，这种类型的吸附试验资料可用Langmuir公式处理。 ex m0()x m第二类型的等温线， 有一个极限值 ，称为饱和浓度，但x/m却没有极限值。这种类型的等温线可用Branauer和Emmett及Teller（简称BET

32、）公式处理。se第三类型的等温线， 和 都没有极限值，可用Freundlich公式处理。ex m第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附 常见的吸附等温线有三种类型，每种类型对应于一种吸常见的吸附等温线有三种类型，每种类型对应于一种吸附公式，如下图所示。附公式，如下图所示。第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附处理吸附等温线的公式处理吸附等温线的公式 Langmuir公式为：公式为：0()1eeb x mxmbBET公式为：公式为： Freundlich公式为：公式为： 1nfexKmseeseBmxBmx) 1(1)()/(0第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附3-3 Langmuir 3-3 Lang

33、muir 公式的推导公式的推导 推导的假定推导的假定 只考虑在单只考虑在单层内的平衡层内的平衡关系关系 被吸附的物被吸附的物质只有一层质只有一层分子厚分子厚 被吸附物质被吸附物质的颗粒和水的颗粒和水分子一样大分子一样大 每个被吸附每个被吸附颗粒占面积颗粒占面积 0第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附LangmuirLangmuir公式推导的图示公式推导的图示第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附Langmuir公式推导公式推导：在达到平衡时，存在下列关系在达到平衡时，存在下列关系: : 未被吸附的物质颗粒数目+被吸附的水分子数目=被吸附物质颗粒的数目+未被吸附的水分子数目得到得到Langmuir公式

34、为公式为：0()1eeb x mxmb第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附3-4 3-4 吸附公式的应用吸附公式的应用求吸附公式求吸附公式Langmuir中的常数中的常数 每个吸附公式都包含了两个常数，这些常数可以通过数学方法处每个吸附公式都包含了两个常数，这些常数可以通过数学方法处理试验数据得出，最常用的是图解法。用某一种活性炭做吸附试验所理试验数据得出，最常用的是图解法。用某一种活性炭做吸附试验所得的数据往往只符合一个吸附公式，这可在图解法中很清楚地看出来。得的数据往往只符合一个吸附公式，这可在图解法中很清楚地看出来。图图1 1中中 小于小于1 1 ，图，图2 2中中 大于大于1 1。cc第

35、三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附BETBET公式的图解法如下：公式的图解法如下：求求FreundlichFreundlich公式的常数：公式的常数：第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附3-5 3-5 吸附柱的设计吸附柱的设计活性炭吸附柱设计的类型 重力固定床 压力固定床 流化床 第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附 kaka代表单位体积活性炭在单位时间内所吸收的杂质量。代表单位体积活性炭在单位时间内所吸收的杂质量。 活性炭的容量传质系数可以通过实验得出。活性炭的容量传质系数可以通过实验得出。 当这个系数已知后，就能够确定吸附柱所需要的活性炭总体积。当这个系数已知后，就能够确定吸附柱所需要的活性炭总

36、体积。但这需要知道吸附柱的吸附容量、吸附柱的吸附过程曲线与容积传质但这需要知道吸附柱的吸附容量、吸附柱的吸附过程曲线与容积传质系数三者间的关系。系数三者间的关系。 容量传质系数容量传质系数 为了更方便的研究，我们将单位容积活性炭所具有的吸附面积为了更方便的研究，我们将单位容积活性炭所具有的吸附面积a a与与反应速率反应速率k k相乘，得到一个组合参数相乘，得到一个组合参数kaka，称为容量传质系数，其纲量为，称为容量传质系数，其纲量为: :第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附求活性炭的容量传质系数求活性炭的容量传质系数 活性炭的容量传质系数活性炭的容量传质系数kaka，一般通过用初始有机物浓度，

37、一般通过用初始有机物浓度1 1的水样，的水样，每升加活性炭每升加活性炭mgmg做吸附试验，由吸附试验可以得出下列物料衡算关系：做吸附试验，由吸附试验可以得出下列物料衡算关系： 在时刻在时刻t t水样中有机物的减少速率水样中有机物的减少速率= =在时刻在时刻t t活性炭吸附有机物的增活性炭吸附有机物的增加速率，即加速率，即eCdmkadt 对上式积分得对上式积分得: : 由此式可以绘成如右图所由此式可以绘成如右图所示的直线，由直线的斜率示的直线，由直线的斜率可求出可求出kaka值来。值来。tmkacee303. 2lg1第三章第三章 活性炭吸附活性炭吸附吸附柱的泄漏和衰耗过程吸附柱的泄漏和衰耗过程 如果将出水的有机物浓度与吸附柱的产水量与相应的运行时间的如果将出水的有机物浓度与吸附柱的产水量与相应的运行时间的关系绘成曲线，则得下图的吸附过程曲线。关系绘成曲线，则得下图的吸附过程曲线。 图中表示了出水有机图中表示了出水有机物浓度从零开始逐渐增加物浓度从零开始逐渐增加的过程。的过程。允许的最高出水浓度则允许的最高出水浓度则称为吸附柱的泄漏浓度。称为吸附柱的泄漏浓度。相应的运行时间称为吸相应的运行时间称为吸