水污染控制工程吸附法处理处理污水

1、吸附法处理污水吸附法处理污水主讲主讲：余玉操：余玉操一、吸附原理 当气体或液体与固体接触时，在固体表面上某些当气体或液体与固体接触时，在固体表面上某些成分被富集的过程。成分被富集的过程。 backback吸附1. 物理吸附：靠分子间力产生的吸附，可吸附多种吸附质，可物理吸附：靠分子间力产生的吸附，可吸附多种吸附质，可形成多分子吸附层。吸附形成多分子吸附层。吸附解吸是可逆过程，在低温下就能解吸是可逆过程，在低温下就能吸附。吸附。2. 化学吸附：由化学键力引起的吸附，吸能形成单分子吸附化学吸附：由化学键力引起的吸附，吸能形成单分子吸附层，并具有选择性，同时是不可逆的，在高温下才能吸附。层，并具有选

2、择性，同时是不可逆的，在高温下才能吸附。 二种吸附往往是相伴发生，而不能严格分开。二种吸附往往是相伴发生，而不能严格分开。二、吸附平衡1. 定义：当吸附质的吸附速率当吸附质的吸附速率= =解吸速率，即在解吸速率，即在单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则单位时间内吸附数量等于解吸的数量，则吸附质在溶液中的浓度吸附质在溶液中的浓度C C与在吸附剂表面与在吸附剂表面上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，上的浓度都不再变时，即达到吸附平衡，此时吸附质在溶液的浓度此时吸附质在溶液的浓度C C叫叫平衡浓度平衡浓度。 2.2. 吸附量吸附量q(g/g)q(g/g)吸附剂吸附能力的大小以吸附剂吸附能力的大小以吸

3、附量吸附量q q表示，表示，指单位重量的吸附剂所指单位重量的吸附剂所吸吸附的吸附质的重量附的吸附质的重量。式中：式中：V废水容积；废水容积；W活性炭投量，活性炭投量，gC0废水吸附质浓度（废水吸附质浓度（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) q=f(C、T)，当当T不变时，即不变时，即T恒定，则恒定，则q=f(C)，叫吸附等温线。叫吸附等温线。 WCCVq)(03.3. 吸附等温线吸附等温线在一定在一定T T下，下，q q随平衡浓度随平衡浓度C C变化的曲（变化的曲（q=f(C)q=f(C)）叫吸附等温线。用数学公式描述则叫吸附等温式。叫吸附等温线。

4、用数学公式描述则叫吸附等温式。4.4. 吸附等温式（三种）吸附等温式（三种） l 朗谬尔公式朗谬尔公式 l 表示表示I I型吸附等温线的有费兰德利希公式型吸附等温线的有费兰德利希公式 l 表示表示IIII型吸附等温线的有型吸附等温线的有BETBET公式公式 +1.朗格缪尔（Langmuir）吸附等温式k c1 + k1cqm k1c1 + k1cq m1 1 1q qm k1c qm取倒数变形得式中： 吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mgc到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、k1经验常数。2.弗劳德利希（Freundlich)吸附等温式1nq kcm1nlg q lg c

5、+ lg k两边取对数：式中： q吸附量吸附剂吸附的物质总量，mgm投加的吸附剂量，mgc到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/LK、n经验常数。 n值在正常条件下大于1。 3.BET公式（多层吸附）式中式中:qo单分子吸附层的饱和吸附量单分子吸附层的饱和吸附量,g/g Cs吸附质的饱和浓度吸附质的饱和浓度,g/L B常数；常数；C平衡浓度，平衡浓度，g/L SsCCBCCBCqq/) 1(1)(0+取倒数： BET公式包括了朗谬尔公式： 设 ， 且CCs，则BET公式可写成：令a=1/m，b=qo 朗谬尔式 SSCCBqBBqqCCC + + 0011)(mCBsmCCqmSCCmCSCCq

6、mSCSCCmSCCSCCqmSCq/10/1)/(10/1)/(1)(0/+ + + + + + acabcq+ + 1 BET公式可以适应更广泛的吸附现象。吸附量q是选择吸附剂和吸附设备的重要参数，q决定吸附剂再生周期的长短，q越大，再生周期越长，再生剂用量及其费用越小。q通过吸附试验来确定。 三、吸附速度通常吸附反应阶段速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定作用。吸附速度是指单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。吸附过程可分为3个阶段。吸附阶段颗粒外部扩散阶段孔隙扩散阶段吸附反应阶段吸附质从溶

7、液中扩散到吸附剂表面吸附质在吸附剂孔隙中继续向吸附点扩散吸附质被吸附在吸附剂孔隙内的吸附点表面四、影响吸附的因素衡量指标吸附能力吸附速度固体吸附剂用吸附量衡量单位质量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量1.吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度外部扩散速度与吸附剂的比表面积的大小成正比吸附剂颗粒直径越小，速度越快增加溶液与颗粒间的相对运动速度，可提高速度与溶液浓度成正比孔隙扩散速度吸附剂颗粒越小，速度越快2.影响吸附的因素1废水的pH值废水的pH值影响吸附剂及吸附质的性质。2共存物质物理吸附时吸附剂可吸附多种吸附质。一般共存多种吸附质时，吸附剂对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能

8、力差。3温度因为物理吸附过程是放热过程，温度升高吸附量减少，反之吸附量增加。4接触时间在进行吸附时，应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。集美大学 生物工程学院 刘启明五、吸附剂1.定义：具有较大的比表面积，较高的吸附容量，良好的吸附选择性、稳定性、耐磨性、耐腐蚀性、较好的机械强度，价廉宜得。l活性白土、漂白土、硅藻土l活性炭l硅胶l活性氧化铝l沸石l吸附树脂l腐殖酸类a、活性炭： 比表面积可达8002000m2/g，有很高的吸附能力。一般可制成粉末状或颗粒状。 粉末状活性炭吸附能力强，制备容易，价格降低，但再生困难，一般不能重复使用。 颗粒状活性炭价格较贵，

9、但可再生重复使用，并且使用时劳动条件较好，操作管理方便b. 腐植酸类吸附剂种类：天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，它们以直接使用或经简单处理后使用；将富含腐植酸的物质用适当的黏合剂制备成的腐植酸系树脂。腐植酸是一组芳香结构的，性质与酸性物质相似的复杂混合物。腐植酸对阳离子的吸附，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用。腐植酸类物质能吸附工业废水中的许多金属离子，如汞、铬、锌、镉、铅、铜等。腐植酸类物质在吸附重金属离子后,可以用H2SO4、HCl、NaCl等进行解吸。集美大学 生物工程学院 刘启明2.吸附剂的再生 用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到能重复使用的目的。l

10、 加热再生法：由脱水、干燥、炭化，活化、冷却等5步组成l 药剂再生法：无机酸或NaOH，有机溶剂（苯、丙酮等）l 化学氧化法：电解氧化法，O3氧化法，湿式氧化法。l 生物法：利用微生物的作用，将被活性炭吸附的有机物加以氧化分解。固定床六、 吸附工艺和设备操作方式连续式间歇式移动床流化床将废水和吸附剂放在吸附池内进行搅拌30min左右，然后静置沉淀，排除澄清液吸附剂固定填放在吸附柱(或塔)中在操作过程中定期地将接近饱和的一部分吸附剂从吸附柱中排出，并同时将等量的新鲜吸附剂加入柱中吸附剂在吸附柱内处于膨胀状态，悬浮于由下而上的水流中1.固定床吸附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

11、同。吸附剂填充在装置内，吸附时固定不动，水流穿过吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流式两种。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。2.移动床吸附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。3.流化床吸附原水由底部升流式通过床层，吸附