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吸附 1 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现象 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 能起吸附作用的多孔性固体物质 吸附剂 被吸附物质 吸附质 2 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 3 地位 预处理二级处理后的深度处理 4 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 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 5 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 交换吸附物理吸附化学吸附 6 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 7 物理吸附特点 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 8 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 9 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表面 又回到液相中 这是解吸过程 当吸附速度和解吸速度相等时 即达到吸附平衡 10 11 12 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 13 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 0 058c0 5 求每小时所加的活性炭的量 g 14 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 15 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 16 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 17 l 活性炭 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质 可以耐强酸 强碱 能经受水浸 高温 高压作用 不易破碎 活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔 通常活性炭的比表面积高达500 1700m2 g 这是活性炭吸附能力强 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 18 0 1 m2 10 3 0 1 m 2 10 3 m 大孔 过渡孔 微孔 19 制作过程 高温炭化活化 800 900 木材 煤 果壳炭渣活性炭隔绝空气 600 活化剂 ZnCl2 20 21 硅胶 SiO2 nH2O 硅胶的表面保留着羟基 是硅胶的吸附活性中心在200 以上羟基会脱去 失去活性 应用 吸附大极性有机物 OO Si O Si OH OO 22 筛分 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 起到筛分分子的作用 分子筛结晶铝硅酸金属盐的水合物 其化学通式为 Mx m AlO2 x SiO2 y zH2O 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 23 a A型 b X型两种常用沸石分子筛的结构 24 大孔吸附树脂 不含交换基团的 具有大孔结构的高分子吸附剂 1 选择性好 2 解吸容易 3 机械强度好 4 流体阻力小 5 反复使用 6 可适用于各种产品 优点 25 大孔吸附树脂 非极性大孔吸附树脂中等极性大孔吸附树脂极性大孔吸附树脂 分类 26 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 27 大孔吸附树脂 中极性大孔吸附树脂 甲基丙烯酸酯 单体 28 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 29 30 31 32 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 33 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 34 干燥 炭化 活化在一个直接燃烧立式多段再生炉中进行 第1 2段用于干燥 第3 4段用于炭化 第5 6段为活化 35 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 36 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 37 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 38 39 40 41 42 4