环境监测与治理技术教学课件PPT.ppt

邢台职业技术学院 环境监测与治理技术,第 7 章 吸 附 adsorption,第 1 节 概 述,一、吸附法 一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面的过程。即某种物质在另一种固体表面或微孔内积聚的现象。 二、吸附剂和吸附质 吸附剂：多属多孔固体物质，不仅有较大的外表面，还有很大的内表面，吸附作用主要靠在内表面上进行。 吸附质：能被吸附剂吸附的物质。 三、吸附机理 固体和液体一样，表面分子或离子由于受力不对称，而产生表面张力，具有表面能。当吸附质到其表面后，表面张力减小。,第 1 节 概 述,吸附剂表面的吸附力有三种。分子引力、化学键力、静电引力。 (1) 物理吸附 吸附剂和吸附质之间的分子引力产生的吸附。 表面能降低，为放热反应； 吸附无选择性，分子引力随分子量增大而增加； 无化学反应发生； (2) 化学吸附 吸附剂与吸附质之间由于化学键力发生了化学作用。 (3) 离子交换吸附 靠静电引力吸附质离子聚集在吸附剂表面的带电点上，同时放出等当量的同号离子。,第 1 节 概 述,吸附规律： 吸附过程是几种吸附的综合结果； 溶解度越小越易吸附； 极性相似易吸附； 温度升高对物理吸附不利，对化学吸附有利。 四、吸附平衡与吸附等温线 (一)吸附实验与吸附平衡 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，吸附 达到平衡，溶液中吸附质的浓度称 为平衡浓度。,第 1 节 概 述,(二) 吸附模型 1 freundlich吸附等温式 式中：x吸附量 m吸附剂量 平衡浓度； kf、n常数 直线形式：,第 1 节 概 述,2 langmuir吸附等温式 模型要点：吸附剂表面活性点分布均匀 ，每点吸附一个吸附质的分子或 离子；单 分子层吸附；吸附质所占面积相同。 x/m平衡吸附量； 直线形式： 低时， , 很高时， ,第 1 节 概 述,3 bet(branatter、emmett及teller)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。 直线形式： 当 、b1时， bet吸 附等温式变成langmuir吸附等温式。,第 1 节 概 述,(三) 吸附平衡影响吸附的因素 吸附剂的性质 物理性质：孔的大小、比表面积、表面化学特性 表面化学特性：经活化 ，表面的极性。 吸附质的性质 溶解度 分子量 分子极性 吸附质的浓度,第 1 节 概 述,操作条件 温度：吸附为放热过程，温度升高，吸附量下降 ph 值：影响着吸附质的存在状态和吸附剂的表面特性。 接触时间： 共存 物质：存在的物质中，有的能相互诱发吸附；有的独立被吸附；有的干扰吸附。做好水质的预处理 。 生物协同作用 ：吸附剂表面易繁殖微生物，有利于有机物的分解。,第 1 节 概 述,(四) 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； 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及混合吸附质的竞争吸附比较，指导动态吸附。,第 2 节 吸附剂,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。 二、重要吸附剂 1 活性炭、活性炭纤维 2 吸附树脂 3 特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛。 4 其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣、等,第 3 节 吸附方式与设计,一、吸附方式 (一) 静态吸附 也称间歇式操作，将一定量的吸附剂与废水搅拌、混合，达到吸附平衡后，分离吸附剂。用于水量小的处理过程或试验。 (二) 动态吸附 废水和吸附剂在相对运动过程中完成吸附。 采用的设备为固定床、流化床和移动床。 1 固定床 2 流化床 3 移动床,第 3 节 吸附方式与设计,第 3 节 吸附方式与设计,第 3 节 吸附方式与设计,二、吸附装置的设计 (一) 设计参数的来源 1 借鉴同类设计参数 2 进行静态、动态吸附试验 参数包括：吸附剂选择、处理单位废水吸附剂用量； 串联级数、吸附周期、通水倍数m3/kg 空塔流速v、接触时间 t = w/q = h/v 吸附及再生设备规模、 投资及运行费用。 (二) 动态吸附试验,第 3 节 吸附方式与设计,第 3 节 吸附方式与设计,1 吸附容量q 2 吸附带 (1) 吸附带饱和分数f 吸附带中已吸附污染物的 吸附剂所占百分数。,第 3 节 吸附方式与设计,(2) 吸附带的推进速度s 式中：q进水量； c0进水浓度 db 填充密度 b截面积 (3) 吸附带高度 3 q动、q静与吸附层高度h的关系,第 3 节 吸附方式与设计,(三) 工艺设计 1 吸附塔 塔径比1.03.5m；填充高度3.010m； 填充层与塔高比1：1 4：1。 2 控制条件 容积速度 ： 固定床 2m3/m3h； 移动床 5m3/m3h以下。 线 速 度： 固定床 2.010.0m/h； 移动床 10.030.0m/h。 3 连续吸附串联级数 n 的确定 根据穿透曲线进行计算：,第 3 节 吸附方式与设计,第5 节 吸附剂的再生,一、 加热再生 1 原理 在高温下，吸附质分子振动，从吸附剂表面活性点脱附下来。 在高温下，有机物分子成气态分子逸出或成短链有机物在水中溶解度升高。 2 再生工程 脱水、干燥(100150)、炭化(300700 )、活化(7001000 )。,第5 节 吸附剂的再生,3 再生设备 立式多段再生炉、旋转再生炉。 二、 溶剂再生 1 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。 三、其它再生方法 氧化法、生物法等,第6节 吸附法的应用,对印染废水、重金属废水、造纸废水、含油、酚废水国内外进行了吸附处理的研究，并得到了应用。 一、印染废水处理 印染废水多采用好氧生化法进行处理，为实现废水的深度处理，生化出水采用吸附法进行净化，以活性炭为吸附剂可使处理后的废水重复利用；以粉煤灰为吸附剂可进一步提高系统的出水水质。 二、重金属废水处理 采用活性炭处理含cr6+废水； 利用风化煤含氰废水、褐煤处理含镉废水、泥炭处理含多种重金属废水。美国用硼润土处理多种重金属废水。,第6节 吸附法的应用,na2s feso4 含汞废水(5100mg/l) 沉砂池 污泥焙烧回收汞 反应池 汞回收 沉淀池 活性炭再生 吸附塔 出水(0.010.05mg/l),第6节 吸附法的应用,三、应用条件及注意的问题 (一) 吸附法是一深度处理方法，处理的对象浓度低。 (二) 处理的对象便于再生和回收。 (三) 避免二次污染。 四、优缺点 效果好； 污染物易于回收； 吸附剂需要再生，工艺较复杂，运行费用较高。,例题,例题: 进水总有机碳为100mg/l，出水容许浓度200mg/l。 活性炭容重为401g/l