吸附平衡与吸附等温线平衡吸附量平衡浓度二课件

第10章吸附Adsorption第10章第1节概述一、吸附

某种物质(离子或分子)在另一种物质表面或微孔内积聚的现象。二、吸附剂和吸附质

吸附剂：具有吸附性能的物质。特点：多孔固体，比表面积大。

吸附质：能被吸附剂吸附的物质。第1节概述一、吸附三、吸附类型第1节概述吸附剂表面物理吸附分子间力无选择性，分子引力随分子量增大而增加；表面能降低，放热;无化学反应发生。化学吸附化学键力吸附剂与吸附质之间发生了化学反应。交换吸附静电引力表面能降低，靠吸附质离子与吸附剂表面带电点上的静电引力聚集在吸附剂表面，同时放出等当量的同号离子。三、吸附类型第1节概述吸附剂表面物理吸附分子间力无选3

(一)吸附平衡当溶液中吸附质的浓度和吸附剂单位吸附量不再发生变化时，达到了吸附平衡。第1节概述四、吸附平衡与吸附等温线平衡吸附量平衡浓度(一)吸附平衡第1节概述四、吸附平衡与4(二)平衡吸附模型

1、Freundlich吸附等温式第1节概述式中：x—吸附量；

m—吸附剂量；

ρe—平衡浓度；

Kf、n—常数。(二)平衡吸附模型第1节概述式中：x—吸附5

2Langmuir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1节概述很低时，很高时，2Langmuir吸附等温式第1节概述很低时，6

3BET吸附等温式

模型要点：为多分子层吸附，每一层符合Langmuir吸附等温式。第1节概述

直线形式：

当、B＞＞1时，BET吸附等温式变成Langmuir吸附等温式。3BET吸附等温式第1节概述直线形式：7(一)吸附剂的性质

1物理性质：孔的大小、比表面积；2表面化学特性：表面的极性。五、影响吸附的因素(二)吸附质的性质1溶解度；

2分子量；

3分子极性；第1节概述(一)吸附剂的性质五、影响吸附的因素(二)吸附质的性质第8

(三)操作条件温度：物理吸附、化学吸附；pH值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。接触时间：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。第1节概述(三)操作条件第1节概述9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；吸附剂的最佳吸附条件；不同吸附剂的吸附特性对比；混合吸附质的竞争吸附比较。第1节概述六、吸附模型的工程意义由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量；第1节概述六、10第2节吸附剂二、重要吸附剂

活性炭、活性炭纤维；

吸附树脂；

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。一、吸附剂选择原则

性能好：吸附量高，吸附速度快。再生效果好物化性能好价廉、来源广第2节吸附剂二、重要吸附剂一、吸附剂选择原则11动态实验串联级数吸附周期通水倍数m3/kg空塔流速v接触时间t=h/v设备规模投资及运行费用静态实验水质条件吸附时间饱和吸附量单位废水吸附剂用量；

一

、设计参数的来源1借鉴同类设计参数

2进行吸附实验

吸附实验提供设计参数第3节吸附工艺设计最佳吸附剂选择吸附类型确定动串联级数静水质条件一、设计参数的来源1借鉴同类设计参12二、静态吸附试验第3节吸附工艺设计x/mρe吸附类型饱和吸附量二、静态吸附试验第3节吸附工艺设计x/mρe吸附13第3节吸附工艺设计三、动态吸附实验(一)实验过程(二)吸附容量

q过程中发生吸附的区域第3节吸附工艺设计三、动态吸附实验(一)实验过程14(三)吸附带

(2)吸附带推进速度S

式中：Q进水量；C0进水浓度dB填充密度B截面积

(1)吸附带饱和分数f

吸附带中已吸附污染物吸附剂所占百分数第3节吸附工艺设计(三)吸附带(2)吸附带推进速度S(1)吸附带饱和15第3节吸附工艺设计

(3)吸附带高度

(4)q动、q静与吸附层高度H的关系第3节吸附工艺设计(3)吸附带高度(4)q动16第3节吸附工艺设计四、设计(一)工艺流程与设备废水预处理吸附排放间歇式操作废水和吸附剂在相对运动过程中完成吸附固定床、流化床、移动床去除废水中影响吸附的杂质:悬浮物、油类、胶体混凝、沉淀、过滤第3节吸附工艺设计四、设计(一)工艺流程与设备废水17排放悬浮物、油类、胶体;水质、水量调节混凝、沉淀、气浮调节池中和第3节吸附工艺设计过滤吸附有机物胶体厌氧—好氧好氧曝气生物滤池生物炭技术MBBR混凝沉淀(气浮)催化氧化生化废水预处理深度处理技术高效物化技术强化生物技术排放悬浮物、油类、胶体;混凝、沉淀、气浮第3节吸附工固定床流动床第3节吸附工艺设计固定床流动床第3节吸附工艺设计19流化床第3节吸附工艺设计流化床第3节吸附工艺设计20

1吸附塔

塔径1.0～3.5m；填充高度3.0～10m；填充层与塔径比1～4。

2控制条件

容积速度：固定床<2m3/m3·h；移动床<5m3/m3·h以下。

空塔流(线)速：固定床2.0～10.0m/h；移动床10.0～30.0m/h。

接触时间：10~50min(二)工艺设计第3节吸附工艺设计1吸附塔(二)工艺设计第3节吸附工艺设计21

3连续吸附串联级数的确定

穿透曲线计算;

公式:

第3节吸附工艺设计3连续吸附串联级数的确定第3节吸附工艺设计22

1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，有机物分子成气态分子逸出或成短链有机物。

2再生过程

脱水、干燥(100~150℃)、炭化(300~700℃)、活化(700~1000℃)。

3再生设备

立式多段再生炉、旋转再生炉。第4节吸附剂的再生一、加热再生1原理第4节吸附剂的再生一、加热再生231原理

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

酸碱类、有机溶剂。吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。吸附的DDT可用异丙醇再生。二、溶剂再生三、其它再生方法

氧化法、生物法等第4节吸附剂的再生1原理二、溶剂再生三、其它再生方法第4节吸附剂24第5节应用及进展给水处理

嗅、味的吸附净化；微量污染物的吸附净化。一、应用废水处理

典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)；组合工艺的达标把关措施；活性炭生物强化技术；生物活性碳技术；高级氧化技术（催化剂载体）第5节应用及进展给水处理一、应用废水处理25混凝—砂滤—活性炭吸附工艺处理废旧塑料清洗废水混凝—砂滤—活性炭吸附工艺处理废旧塑料清洗废水水解-接触氧化-气浮-生物活性炭工艺处理印染废水水解-接触氧化-气浮-生物活性炭工艺处理印染废水第5节应用及进展深度处理方法，处理对象浓度低；处理的对象便于再生和回收；避免二次污染。二、注意事项第5节应用及进展深度处理方法，处理对象浓度低；二、注意事28例题例题:

进水总有机碳为：100mg/L；出水容许浓度为：20mg/L；活性炭容重为：401g/L；柱中碳体积为1L。例题例题:29

求：

(1)吸附总有机碳量:终点Cb=90%C0,出水4300L。根据进行图解积分得：吸附总有机碳量为266.5g。

(2)终点活性炭吸附量266.5/401=0.66g/g;(3)穿透点活性炭吸附量130.5/401=0.33g/g;