水处理工程吸附学习教案

1、会计学1水处理工程水处理工程(gngchng)吸附吸附第一页，共49页。WccVqee)(0第2页/共49页第二页，共49页。eeebcabcq1第3页/共49页第三页，共49页。型Ce没有极限值，但qe却有一个极限值,Langmuir型；型Ce有一个极限值Cs，称为饱和(boh)浓度，但qe却没有极限值，BET型；型Ce与对等的qe都没有极限值，Freundlich型；qeceqeceqececs第4页/共49页第四页，共49页。aab11aba11eq1eeqc eecc1(a)Langmuir模型acabqee1111abcaqceee11变换(binhun)式：据吸附(xf)实验数据，

2、按式作图可求出a、b值。当吸附量很小时，即当bce1时，qea,即平衡吸附量接近于定值，等温线趋于水平。eeebcabcq1第5页/共49页第五页，共49页。/) 1(1)(seeseeccBccBacqseeseeccaBBaBccqc) 1(1)(eecnKqlg1lglg第6页/共49页第六页，共49页。)(eseeccqcsecc/aBB1aB1cs值估计(gj)偏低cs值估计(gj)偏高(b)BET模型(mxng)需要知道饱和浓度CS的值,数据足够可以以此作图即得直线;对CS值进行估计，估值正确才能画出一条直线来平衡浓度很低时，可简化为Langmuir模式。/) 1(1)(seese

3、eccBccBacqeeebcabcq1eseseccBaccBq1第7页/共49页第七页，共49页。n1Klgeqlgeclg(c)Freundilich模型Freundilich在一般范围内与Langmuir式接近，但在高浓度时不像后者那样趋于定值；在低浓度时，也不会(b hu)还原为直线。第8页/共49页第八页，共49页。对于一组吸附实验数据，究竟采用哪一公式(gngsh)整理，并 求出相应的常数来，只能运用数学的方式来选择。通过作图，选用画出最好的直线的哪一个公式(gngsh)。都能应用的情况，选用最简单的公式(gngsh)。第9页/共49页第九页，共49页。mjjjiiiicbcba

4、q11水处理工程理论与应用(yngyng)日井出哲夫建筑工业出版社第10页/共49页第十页，共49页。第11页/共49页第十一页，共49页。 av av填充层单位容积的颗粒外表面积，填充层单位容积的颗粒外表面积，m2/m3m2/m3。第12页/共49页第十二页，共49页。膜扩散孔扩散吸附活性炭吸附过程(guchng)示意第13页/共49页第十三页，共49页。(7-14)第14页/共49页第十四页，共49页。第15页/共49页第十五页，共49页。(7-17)第16页/共49页第十六页，共49页。 假定在细孔内某一位置处表面吸附量与溶液假定在细孔内某一位置处表面吸附量与溶液(rngy)(rngy)

5、浓度之间呈平衡状态，则有浓度之间呈平衡状态，则有 (7-18) (7-18) 将上式代入式（将上式代入式（7-177-17）得）得 （7-197-19） 式中式中DiDi是以溶液是以溶液(rngy)(rngy)浓度为基准的颗粒内有效扩散系数，浓度为基准的颗粒内有效扩散系数，m2/h.m2/h.在溶质浓度很高，吸附前后浓度变化不大的条件下在溶质浓度很高，吸附前后浓度变化不大的条件下,Boyd,Boyd导出以下近似式估计颗粒内有效扩散系数和吸附速度导出以下近似式估计颗粒内有效扩散系数和吸附速度: : (7-20) (7-20) 第17页/共49页第十七页，共49页。 吸附速度的测定装置如图吸附速度

6、的测定装置如图7-87-8所示所示。将。将200200目以下的一定量的吸附剂加入目以下的一定量的吸附剂加入反应瓶反应瓶A A中，一边搅拌一边从中，一边搅拌一边从B B处注入处注入被吸附溶液，经过一段时间接触后，被吸附溶液，经过一段时间接触后，每隔一定时间取一次悬浮液进入每隔一定时间取一次悬浮液进入C C内，内，使吸附剂与溶液立即分离，测定液相使吸附剂与溶液立即分离，测定液相溶质溶质(rngzh)(rngzh)浓度，求出吸附量和去浓度，求出吸附量和去 除率；从而确定吸附速度。除率；从而确定吸附速度。第18页/共49页第十八页，共49页。第19页/共49页第十九页，共49页。第20页/共49页第二

7、十页，共49页。种类种类处理温度处理温度主要条件主要条件加热加热再生再生加热脱附加热脱附高温加热再生高温加热再生（炭化再生）（炭化再生）100200750950（400500）水蒸汽、惰性气体水蒸汽、惰性气体水蒸汽、燃烧气体、水蒸汽、燃烧气体、CO2药剂药剂再生再生无机药剂无机药剂有机药剂有机药剂(萃取萃取)常温常温80常温常温80HCl、H2SO4、NaOH、氧化氧化剂剂有机溶剂（苯、丙酮等）有机溶剂（苯、丙酮等）生物再生生物再生湿式氧化分解湿式氧化分解电解氧化电解氧化常温常温100200,加压加压常温常温好气菌、厌气菌好气菌、厌气菌O2、空气、氧化剂空气、氧化剂O2第21页/共49页第二十

8、一页，共49页。第22页/共49页第二十二页，共49页。第23页/共49页第二十三页，共49页。反应池1原水Q,c0W1 q1W1 q0反应池2c1W2 q2W2 q0反应池3c2W3 q3W3 q0Q,c3处理(chl)水第24页/共49页第二十四页，共49页。活性炭过滤器第25页/共49页第二十五页，共49页。第26页/共49页第二十六页，共49页。第27页/共49页第二十七页，共49页。搅拌式吸附池进水排空排污取样集水渠出水1-进水管；2-喷嘴；3-喉管；4-喇叭口；5-第一反应室；6-第二反应室；7-泥渣浓缩室；8-分离室4235678泥渣接触型吸附池第28页/共49页第二十八页，共4

9、9页。反应池1原水Q,c0反应池2c1反应池3c2Q,c3W, q1W, q4q2q3处理水新炭失效炭)()(011nnccQqqW经n级逆流吸附(xf)的总物料衡算式：操作(cozu)线方程第29页/共49页第二十九页，共49页。二、固定床吸附二、固定床吸附(xf)(xf) 在废水处理中常用固定床吸附装置。其构造与快滤池大致相同。吸附剂填充在装置内，吸附时固定不动，水流穿过在废水处理中常用固定床吸附装置。其构造与快滤池大致相同。吸附剂填充在装置内，吸附时固定不动，水流穿过(chun u)(chun u)吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流式两种。吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流式

10、两种。 降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别在处理降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别在处理(chl)(chl)含悬浮物较多的污水时，需定期进行反冲洗，有时还需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。含悬浮物较多的污水时，需定期进行反冲洗，有时还需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。 第30页/共49页第三十页，共49页。第31页/共49页第三十一页，共49页。1.穿透曲线穿透曲线（1）吸附带：指正在发生吸附作用的那段填充层，在吸附带）吸附带：指正在发生吸附作用的那段填充层，在吸附带 下部下部(xi b)的填充层几乎没有发生吸附作用，而在吸附带上部的填充层几乎没有发生吸附作用，而在吸附

11、带上部 的填充层已达到饱和状态，不再起吸附作用。的填充层已达到饱和状态，不再起吸附作用。（2）穿透曲线：以吸附时间或吸附柱出水总体积为横坐标，）穿透曲线：以吸附时间或吸附柱出水总体积为横坐标， 以出水吸附质浓度为纵坐标所绘制出的曲线。以出水吸附质浓度为纵坐标所绘制出的曲线。（3）穿透点：当出水吸附质浓度）穿透点：当出水吸附质浓度Ca为为(0.05-0.10)Co时所对时所对 应的出水总体积或吸附时间的穿透曲线上的那一点。应的出水总体积或吸附时间的穿透曲线上的那一点。（4）吸附终点：出水浓度）吸附终点：出水浓度Cb为为(0.90-0.95)Co时所对应的出时所对应的出 水总体积的穿透曲线上的那一

12、点叫吸附终点。水总体积的穿透曲线上的那一点叫吸附终点。第32页/共49页第三十二页，共49页。hC0C1hC0C2hC0C3C0C4C0C5CECBC3C4C5C0tBtE出水体积(tj)（或出流时间）饱和(boh)部分吸附(xf)部分未吸附部分穿透曲线第33页/共49页第三十三页，共49页。第34页/共49页第三十四页，共49页。 原水从下而上流过吸附层, 吸附剂由上而下间歇或连续移动。间歇移动床处理规模大时，每天从塔底定时卸炭12次，每次卸炭量为塔内总炭量的510 移动床较固定床能充分(chngfn)利用床层吸附容量，出水水质良好，且水头损失较小。由于原水从塔底进入，水中夹带的悬浮物随饱和

13、炭排出，因而不需要反冲洗设备，对原水预处理要求较低，操作管理方便。目前较大规模废水处理时多采用这种操作方式。 第35页/共49页第三十五页，共49页。第36页/共49页第三十六页，共49页。 原水由底部升流式通过床层，吸附剂由上部向下移动。由于吸附剂保持流化状态，与水的接触面积原水由底部升流式通过床层，吸附剂由上部向下移动。由于吸附剂保持流化状态，与水的接触面积(min j)(min j)增大，因此设备小而生产能力大，基建费用低。增大，因此设备小而生产能力大，基建费用低。 流化床操作控制要求流化床操作控制要求(yoqi)(yoqi)高，为防止吸附剂全塔混层，以充分利用吸附容量并保证处理效果，塔

14、内吸附剂采用分层流化。所需层数根据吸附剂的静活性、原水水质水量等决定。高，为防止吸附剂全塔混层，以充分利用吸附容量并保证处理效果，塔内吸附剂采用分层流化。所需层数根据吸附剂的静活性、原水水质水量等决定。 第37页/共49页第三十七页，共49页。第38页/共49页第三十八页，共49页。 在废水处理中，吸附法处理的主要对象是废水中用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物。包括木质素、氯或硝基(xio j)取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、除莠剂、DDT等。当用活性炭对这类废水进行处理时，它不但能够吸附这些难分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理

15、到可重复利用的程度。所以 吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应用。 在处理流程上，吸附法可与其他物理化学法联合，组成所谓物化流程,也可与生化法联合，如向曝气池投加粉状活性炭；利用粒状吸附剂作为微生物的生长载体或作为生物流化床的介质；或在生物处理之后进行吸附深度处理等。 第39页/共49页第三十九页，共49页。处理能力，m3/d1859567720378.516000除去的污染物染料杀虫剂酚多元醇炼油废水COD进水中有机物浓度，mgL200502004002500700250出水浓度，mgL无颜色酚11230流速，m3min1.320.360.50.2611接触时间，min40-4453752

16、02450活性炭规格，mm1240124O830830活性炭用量，m356.68吨塔36.8384-578(kg/d)260吨吸附床(池)尺寸，m292.4410.7(2个)3.259.31.24.63.63.67.8装置类型升沉式移动床升流式移动床串联降流固定床升流式移动床降流式吸附滤池表表7-4 7-4 部分工业废水吸附部分工业废水吸附(xf)(xf)处理实例处理实例第40页/共49页第四十页，共49页。思考题：1.活性炭为什么有吸附作用?什么物质(wzh)易为活性炭吸附?什么物质(wzh)难于吸附?2.为什么说活性炭在水中的吸附过程往往是物理吸附、化学吸附、离子交换吸附的综合作用过程？3

17、.吸附速度受哪些因素影响？第41页/共49页第四十一页，共49页。作业题：1.某化工厂每小时排出含COD30mg/L的废水50m3,先拟采用活性炭处理法，将COD含量降至3mg/L之后，作为(zuwi)工厂用水循环使用，静态试验在反应体积为1L的反应瓶中进行，废水静态试验结果如下：活性炭投加量 mg/L 50 100 150 200 250 500 剩余 COD 浓度 mg/L 18 11 7.5 5.0 3.5 1.0 另外，根据炭柱试验，求出了吸附带 厚度为1.04米，要求:(1)绘制吸附等温线，并求出表示溶液浓度和吸附量之间关系的计算式。（2）求出使用活性炭，并通过一级搅拌吸附装置进行处

18、理时的活性炭投加量。（3）将泥渣接触反应池作为搅拌池来使用，被处理水在池内停留时间为1小时，现在原水浓度急剧增加，COD增至60mg/L,按照（2）求得的活性炭投加量进行运转时，处理水质恶化到何种程度？假如要保持出水COD为3mg/L，求所需的活性炭投加量。假设平衡关系的浓度范围为0-60mg/L，而且可以利用(lyng)上述（1）中所求得的关系。第42页/共49页第四十二页，共49页。（4）用碳柱进行处理，炭柱的工作周期定为1000小时，如果采用双柱全饱和(boh)串联运行，即在碳柱退出运行进行再生，碳柱中碳的容量被完全消耗尽，试计算双柱串联所需碳柱尺寸及每个碳柱的工作时间。碳柱滤速12.5

19、m/h，活性炭填充密度为0.4kg/L。2.试推导当吸附等温线用Freundlich表示时的传质单元数Nof表达式。第43页/共49页第四十三页，共49页。例7-2 某化工厂每小时排出含COD30mg/L的废水50m3,拟采用活性炭吸附处理，将COD降至3mg/L之后(zhhu)，作为工厂用水循环使用。由吸附试验，得吸附等温式qe=0.058ce0.5；总传质系数kfav=54h-1。试计算：（1）采用一级搅拌吸附所需的活性炭投量；（2）采用二级逆流吸附，求所需的投炭量以及第一级出水浓度；（3）采用固定床吸附，当出水COD3mg/L时停止进水，设空塔速度为12.5m/h，炭密度为400kg/m

20、3,床层厚度3.5m。求Za、va、tB和f以及吸附塔尺寸。第44页/共49页第四十四页，共49页。解：由吸附(xf)等温式知，当ce=3mg/L时，其平衡吸附(xf)量qe=0.1mgCOD/mg炭。因此据式（7-1）得：由式7-35求出当1/n0.5,c2/c00.1时的c115mg/L，与c1对应的第一级平衡(pnghng)吸附量q10.22,按式（7-21）有为计算Za,需先计算吸附区传质单元数N0f。为此作出吸附等温线和操作(cozu)线，如图。已知cB=3mg/L，取cE=27mg/L，与c值对应的c*值（可计算）。据此得出1/(c-c*)对c在c-c*间的曲线如图。通过图解积分曲线下的面积，即得传质单元数为：LmgqccVWee/2701 . 0330)(0LmgqccQW/7 .