第四章物理化学处理法技术分析.ppt

第四章 物理化学处理法 本章学时：6 本章简介： 吸附与离子交换、膜分离、吹脱、萃取等。 去除的对象 吸附：离子、分子； 萃取：有机物、离子； 吹脱：挥发性污染物； 膜分离：有机物、离子、大分子、小分子、胶体。 污染物去除方式：分离 4.1 吸附(Adsorption ) 4．1.1 吸附的基本理论 一 吸附过程及分类 吸附既是一种处理技术，在其它所有的处理方法中几乎都存在吸附。水处理中界面存在的普遍性。 哪些其它处理技术中吸附很重要？（气浮、化学沉淀、混凝、光催化、催化氧化、微生物处理、中和、污泥调理） 吸附是多孔性固体物质吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除某些污染物，而使废水净化的方法。 吸附剂(absorbent) 吸附质(adsorbate)。 吸附剂与吸附质之间作用力，分为 分子间力：物理吸附(physical adsorption)、 化学反应：化学吸附(chemical adsorption) (络合吸附、氢键吸附、沉淀、加成等其它化学反应） 静电力：离子交换吸附(ion exchange adsorption) 磁力：磁力吸附 （1）物理吸附的特点 由分子间力或磁力引起的吸附为物理吸附。 分子间力 无选择性 主要发生在低温状态下，放热较小。 单分子层或多分子层吸附。 解吸容易。 影响的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。 磁力（磁场和磁体） （2）化学吸附的特点 常温下的化学反应引起的吸附称为化学吸附。 有选择性； 一般为单分子层吸附； 有许多是吸热； 通常需要一定的活化能（ )。 在低温时，吸附速度较小。 吸附牢固，解吸困难。 （3）离子交换吸附的特点 吸附力为静电引力 吸附质的离子替换出原先固定在这些带电点上的其它离子。 有一定的选择性（电荷不是点电荷） 吸附热与化学吸附相近 4.1.2 吸附剂 吸附剂研究全世界都很热！  一 吸附剂的性能和优秀吸附剂要求: （1）外形 （2） 化学稳定性 （3）粒径 （4） 吸附容量 （5）孔结构 （6） 吸附速度快 （7）机械强度 （8） 可再生性 （9）耐磨性 （10）生物稳定性 （11）水溶性 （12）生产的成本和环境代价 二 吸附剂 （1）活性炭 活性炭是一种非极性吸附剂。 是由含炭为主的物质为原料，经高温炭化和活化制得的疏水性多孔吸附剂。嗨，我的孔四通八达！ 粒状(granular activated carbon, GAC) 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。 粉状(powder activated carbon, PAC) 目前工业上大量采用的是粒状活性炭。 碘值 亚甲基蓝值 疏水性、表面的基团 （2）腐植酸系吸附剂 腐植酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复合混合物。 疏水区：物理吸附 腐植酸含有的活性基团有羟基、羧基、羰基、胺基、磺酸基、甲氧基等。 化学吸附。 腐值酸吸附剂的分类： 腐植酸类物质吸附剂两大类： 一类是天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等； 另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘结剂制成腐植酸系树脂，造粒成型，用于管式或塔式吸附装置。 （3） 化学吸附剂和表面改性吸附剂 （4）离子交换树脂 离子交换剂分为无机和有机两大类。 无机的离子交换剂有天然沸石和人工合成沸石。 有机的离子交换剂有磺化煤和各种离子交换树脂。 离子交换树脂 1．结构 * 母体（骨架，不溶于水） 根据组成母体的单体材料： 苯乙烯（最广泛）、丙烯酸、酚醛系列 * 活性基团：遇水电离，称为固定部分和活动部分具有交换性（可交换离子） 阳离子交换树脂可分为氢型和钠型。 阴离子交换树脂有氢氧型和氯型。 哪一种型式较好？ 3 离子交换树脂选用 （2） 交换容量 磺酸型阳离子交换树脂的理论交换容量或 全交换容量（mmol/g或mg/g)计算： 1g，交联剂含量8%，理论交换容量或全交换容量？ 聚乙烯苯磺酸量：（1-8%）g 苯乙烯磺酸链节的摩尔数：（1-8%）/184.6 =4.98mmol/g （3） 交联度：影响交换容量、空隙度、空隙大小、机械强度、耐磨性、离子渗入选择性和性扩散速率等； （4） 交换势： 通常从离子交换平衡常数来衡量；