第13章 工业废水物理化学处理.ppt

2、化学吸附：是吸附剂和吸附质之间发生地化学作用，是由于化学键引起的，一般在较高温度下进行。 （1）化学反应，形成牢固的化学键 （2）放热量较大，约84—420kJ／mol （3）有选择性 （4）单分子层吸附 另外，物理和化学吸附往往是相伴发生的。大部分的吸附往往是几种吸附综合作用的结果。 13.3.2 吸附剂 1、活性炭的制造 炭化处理：生成类似石墨的多环芳香系物质。 活化处理 (是把热解的碳 渣变为多孔结构） 药剂法（ZnCI2、H2SO4、H3PO4） 气体法（水蒸气、CO2、空气活化剂） 2、活性炭的细孔构造和分布 有效半径1-1000nm。小孔半径2nm以下。过渡半径2-100nm。 大孔半径100-10000nm。 3、活性炭的表面化学性质 13.3.3 吸附等温线 1、吸附平衡 吸附过程 解吸过程 吸附量（吸附能力）：单位重量的吸附剂所吸附的吸附质的重量。 吸附等温线：吸附量随吸附质平衡浓度的提高而增加，把吸附量随平衡浓度而变化的曲线叫吸附等温线。 1、郎谬尔公式 Langmuir假设吸附剂表面均一，各处的吸附能相同；吸附是单分子层的，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附量达到最大值。 2、BET公式：表示吸附剂上有多层溶质分子被吸附的吸附模式。 qe = K ce1/n K——Freundlich吸附常数 n——常数，通常n1 一般认为，1/n 介于0.1~0.5，则易于吸附； 1/n2 时难以吸附。 3、费兰德利希经验公式 测定吸附等温线时，吸附剂的颗粒越大，则达到吸附平衡所需的时间就越长。 13.3.4 吸附速度 3个阶段 第一阶段为颗粒外部扩散阶段（与溶液浓度成正比，与吸附表面积成正比、搅拌过程） 第二阶段颗粒内部扩散阶段 第三阶段吸附反应阶段 第三阶段吸附速度很快，因此，吸附速度主要由液膜扩散速度和颗粒内部扩散速度来控制。 13.3.5 影响吸附的因素 1、吸附剂的结构 吸附剂的比表面积越大，吸附能力越强。 2、吸附质的性质 （1）溶解度 吸附质的溶解度越低，越容易被吸附。 （2）表面自由能 能够使液体表面自由能降低的越多的吸附质，也越容易被吸附。 （3）极性 极性的吸附剂易吸附极性，非极性的易吸附非极性的。 （4）吸附质分子的大小和不饱和度 如活性炭易吸附分子直径大的饱和化合物，而合成沸石易吸附分子 直径小的不饱和的化合物。 （5）吸附质的浓度 吸附质浓度较低时，由于吸附剂表面大部分是空着的，因此提高吸附质浓度会增加吸附量，但当浓度提高到一定程度后，再提高浓度时，吸附速度调很慢。 3、废水的pH 活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。 4、共存物质 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 吸附质时的吸附能力差。 5、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。温度对气相吸附影响较大，但对液相吸附影响较小。 6、接触时间 吸附平衡所需时间取决于吸附速度。吸附速度越快，达到吸附平衡所需 时间就越短。 13.3.6 吸附操作方式 1、静态吸附 在废水不流动的条件下，进行的吸附操作称为静态吸附操作。操作过程： 把一定数量的吸附剂投加到预处理的废水中，不断进行搅拌，达到吸附 平衡后，在用沉淀或过滤的方法使废水和吸附剂分开。 2、动态吸附 吸附是在废水流动的条件下进行的。 （1）吸附设备 1）固定床 吸附剂是固定的，故称为固定床吸附剂数量足够时，流出废水中 吸附质浓度为零。 使用一段时间后，出水中吸附质的浓度增加，此时应再生吸附剂。 2）移动床 废水从底部进入， 饱和炭从底部排出 再生吸附剂从顶部加入 故不需反冲洗 处理水从顶部排出 3）流化床 与固定和移动床比较，其特点是吸附剂在塔内处于膨胀状态或流化状态。 被处理的废水与活性炭基本上是逆流接触。膨胀状态使活性炭与水的接触面积增大。被处理的废水与活性炭基本上也是逆流接触 （2）穿透曲线和吸附容量的利用（对降流式固定床的研究） 1）穿透曲线 向降流式固定床连续通入待处理的废水，发现有的填充层呈现明显的吸附带，有的则无。 所谓吸附带是指在正在发生吸附作用的那段填充层。在这段下部的填充层几乎没有发生吸附作用，在其上部的填充层由于已达到饱和状态，所以也不再起吸附作用。 a是穿透点，b为吸附终点 2）吸附容量的利用（对出水吸附质浓度的测定来判断吸附剂的再生） 采用多床串联操作 采用升流式移动床操作 13.3.7 吸附剂的再生 所谓再生就是在吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下，用某 种方法将吸附的物质，从吸附剂的细孔中除去，以达到能够重复使用的 目的。 1、加热再生法 低温法（多采用水蒸气）：适用于吸附浓度较高的简单低分子量的碳氢化合物和芳香族