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当代给水与废水处理原理 第三章 活性炭吸附3-1 活性炭的性能 3-2 吸附等温线3-3 Langmuir公式的推导 3-4 吸附公式的应用3-5 吸附柱的设计 第四章 传质及曝气 气一液传质模型 曝气设备的充氧能力 第五章 常规分离过程与膜分离 凝聚与絮凝沉淀试验 浓缩池 滤床过滤 膜分离 活性炭吸附 1 凝聚与絮凝 2 膜分离 3 1.活性炭是一种多孔碳，堆积密度低，炭粒中有更细小的孔——毛细管，比表面积大，能与气体（杂质）充分接触，具有很强的吸附能力，起净化作用。 2.活性炭的制造 活性炭的制作分碳化及活化两步。 碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热，一般温度在600℃以下。 活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热。 一、活性炭吸附 ①使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体； ②使原材料分解成碎片，并重新结合成稳定的结构。 碳 化 的 作 用 在活化过程中，烧掉了碳化时吸附的碳氢化合物，把原有空隙边上的碳氢原子烧掉，起了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿。 活 化 的 作 用 3.碳化及活化的作用 4.活性炭的影响因素 ◆与活性炭吸附能力最直接的因素是表面的氧化物复体的性能。 ◆活性炭表面氧化物的成分主要受活化过程的影响。 ◆酸性氧化物使活性炭具有极性的性质，因之倾向于吸附极性较强的化合物。 ◆活性炭表面的金属离子部位带有正电荷，吸引力强，可以增加活性炭吸附的速率。 5.吸附等温线 指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。 对于同一种活性炭，实验证明x/m的值是ρe和温度T的函数， x/m=f（ρe，T） x-被吸附的杂质质量；m-活性炭的质量；ρe-平衡浓度 当温度T不变时，x/m仅是ρe的函数，即 x/m=f（ρe） 按此过程得一组x/m对ρe 所画出的曲线称为吸附等温线，因为它们是在等温条件下得到的。 常见的吸附等温线有三种类型，每种类型对应于一种吸附公式，如下图所示。 ★Langmuir公式为： ★BET公式为： ★Freundlich公式为： 改性活性炭（表面官能团性质及数量发生变化) 以去除有机污染物为目的的改性方向应为:减少表面内酯基及羧基等含氧官能团的含量,增加活性炭表面的疏水性。 活性炭工艺与其它手段的结合 活性炭起的是辅助性的作用，主体是生物法、催化剂的应用等。活性炭与膜联用能解决单独使用膜过滤引起的膜阻塞和膜污染问题。利用活性炭对进水进行必要的前处理,以减少水中的有机物、无机物、微生物等在膜表面和膜内孔积累,极大延长了膜的使用寿命；而膜的存在又可以克服单独使用活性炭出水中细菌数偏高的问题。 吸附等温线的意义：确定活性炭对水中某种成分的吸附能力。温度不同活性炭的吸附能力不同，所以，如果不确定等温线，就无从比较吸附能力。 1.水处理工程中的说法： 凝聚：是由压缩双电层机理作用，胶体失去稳定性的过程； 剧烈搅拌，瞬间完成，混合设备。 絮凝：是吸附架桥作用,由天然高分子物质作用使脱稳胶体通过吸附、卷带和桥连而相互聚集为更大絮体的过程； 需要一定时间，搅拌强度从强—弱，絮凝设备。 混凝：水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程，是凝聚和絮凝的总称。 二、凝聚与絮凝 2.混凝现象的四种机理 压缩双电层作用 向溶液中投入电解质，离子浓度增高，扩散层的厚度将减小，ζ电位降低，胶粒得以迅速凝聚。 吸附和电荷中和作用 胶粒表面对带异号电荷有强烈的吸附作用，中和了它的部分电荷，减少了静电斥力，易与其他颗粒接近而互相吸附。 吸附架桥作用 高分子物质与胶粒相互吸附，而使胶粒凝聚为大的絮凝体。 沉淀物网捕作用 混凝剂金属盐投加量大，迅速形成金属沉淀物，水中的胶粒可被这些沉淀物网捕。 微孔过滤、超滤、反渗透以压力差作为驱动力；渗析以浓度差作为驱动力；电渗析利用离子交换膜对水中离子的选择性，以电位差作为驱动力。 目前给水废水处理常用的膜分离方法：电渗析、超滤、反渗透。 超滤可以在无需清除滤膜上所累积的固体颗粒的条件下保持过滤通量稳定不变。超滤技术的关键是膜。 利用反渗透原理可以推导出海水淡化所需的最低理论耗能量。 三、膜分离法 两者区别： 膜不同：反渗透过滤精度高。 超滤膜较疏松，透水量大，除盐率低，一般用超滤分离高分子和低分子有机物以及无机离子等，能够分离的溶质分子至少要比溶剂的分子大10倍，在这种系统中渗透压已经不起作用了。 反渗透膜