污水处理第四章物化处理.ppt

第四章 工业废水的物理化学处理 工业废水的物理化学处理 第三节 吸附 一、吸附本质 1、概念 吸附定义： 吸附是一种或几种物质（称为吸附质）在另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓集）的过程。 是一种相界面上的反应。可以发生在气－液界面、气－固、液－固。 在水处理中，主要讨论的是液－固界面。 固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质 液相中被吸附物质：吸附质 吸附法定义： 吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除的方法 第三节 吸附 一、吸附本质 1、原理： 吸附剂表面上的分子受力不均衡 ------ 存在剩余力场（即具有表面能）。 根据热力学第二定律，这种能力有自动变小的趋势。当溶液中的吸附质 ? 达到吸附剂表面时，致使界面上的分子受力变得均衡一些，从而降低了这种表面能。这就是吸附过程自动发生的一种推动力。 因此吸附的本质是物质从液相（或气相）到固相表面的一种传质现象。 第三节 吸附 二、吸附类型 根据吸附剂表面吸附力的不同，吸附可分为以下三种类型：物理吸附、化学吸附、离子交换吸附： ●物理吸附： 分子间的作用力所引起的。 ·吸附热较小，可在低温下进行。 ·过程是可逆的，易解吸 ·相对没有选择性。分子量越大，吸附量越大。 ·可形成单分子吸附层或多分子吸附层 第三节 吸附 二、吸附类型 ●化学吸附： 由化学键力引起的――产生化学反应。 如石灰吸附CO2 → CaCO3 ·吸附热大，一般在较高温下进行。 ·具有选择性，单分子层吸附 ·化学键力大时，吸附不可逆。 ●离子交换吸附： 静电引力 吸附质的离子→吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。 ·离子电荷越多，吸附越强。 ·离子水化半径越小，越易被吸附。 实际过程中物理和化学吸附是主要的，比较如下： 化学键大时，吸附不可逆 可逆，较易解析 可逆性 温度升高，吸附速度增加 放热过程，低温有利于吸附 温度 较慢，需要活化能 快，几乎不要活化能 吸附速度 较大，相当于化学反应热，83.7-418.7kj/mol 较小，?41.9kj/mol 吸附热 只能形成单分子吸附层 单分子或多分子吸附层 吸附层 有选择性 没有选择性 选择性 剩余化学键力 分子引力（范德华力） 作用力 化学吸附 物理吸附 吸附性能 第三节 吸附 三、吸附剂 具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂。有活性炭、活化煤、焦炭、煤渣。 活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂。 （1）活性碳的制造 原料：木材、煤，经高温炭化和活化而成。 炭化：温度300-400℃，将原料热解为碳渣。 活化：把碳渣造成发达的多孔结构 主要有两种活化方法： 气体法：通入水蒸气 药剂法：用氯化锌、硫酸等作为活化剂。 第三节 吸附 三、吸附剂 （2）活性炭的构造 吸附作用主要发生在细孔表面。 比表面积：每克吸附剂具有的总表面积。可达500-1700m2/g 吸附量除与比表面积有关外，还于细孔的形状和分布有关。 细孔的构造有；圆桶形，圆锥形，瓶形，平板形，毛细管形等。直径为1-10000 nm。 第三节 吸附 三、吸附剂 根据杜必宁的分类，细孔分为： A、 小孔（微孔）。半径在2nm以下，其表面积占比表面积的95%以上，对吸附量的影响最大。 B、中孔（过渡孔）。半径为2-100nm ,表面积占比表面积的5%以下。它为吸附质提供扩散通道，影响大分子物质的吸附。 C、大孔。半径为100-10000nm，表面积只有0.5-2m2/g，占比表面积不足1%，主要为吸附质提供扩散通道。 一般来说，吸附量主要受小孔支配，但对于分子量（或分子直径）较大的吸附质，小孔几乎不起作用。 所以，在实际应用中，应根据吸附质的直径大小和活性炭的孔径分布来选择合适的活性炭。 第三节 吸附 三、吸附剂 （3）活性炭的表面化学性质 吸附不仅与构造和细孔分布有关，还与其表面化学性质有关。 活性炭是非极性的，但在制造过程中，易于氢、氧结合而具有微弱的极性。 正因如此，它不仅可以去除水中的非极性物质，还可去除极性物质甚至微量的金属离子及化合物。 第三节 吸附 三、吸附剂 （4）活性炭的特点 A、具有良好的吸附性能和化学稳定性 B、可耐酸碱 C、能经受水浸、高温、高压作用 D、不易破碎，气流阻力小 E、粉状活性炭制造容易、成本低，但不易再生； 粒状活性炭成本较高，但操作管理和再生容