第七讲吸附(Adsorption)介绍.PDF

水处理工程 第七讲 吸附 (Adsorption) 吸附的基本理论 吸附过程及分类 吸附是指利用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，从而使废水得到净化的方 法。 具有吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂(absorbent)。 而废水中被吸附的物质称为吸附质(adsorbate)。 吸附是一种界面现象，其作用发生在两个相的界面上。 原因是固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩 余的表面能。当某些物质碰撞固体表面时，受到这些 不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。 根据吸附剂与吸附质之间作用力的不同，吸附可分为 物理吸附(physical adsorption)、化学吸附(chemical adsorption)和 离子交换吸附(ion exchange adsorption) 三种类型。 物理吸附的特点 吸附剂和吸附质之间通过分子间力作用所发生的吸附为物 理吸附。 没有选择性。 吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而是多少能 在界面范围内自由移动。 物理吸附主要发生在低温状态下，放热较小。 可以是单分子层或多分子层吸附。 解吸容易。 影响物理吸附的主要因素是吸附剂的表面积和细孔分布。 化学吸附的特点 吸附剂和吸附质之间发生由化学键力引起的吸附称为 化学吸附。 有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有 吸附作用。 一般为单分子层吸附，分子不能在表面自由移动。 吸附时放热量较大；通常需要一定的活化能。 在低温时，吸附速度较小；高温有利于吸附。 吸附牢固，解吸困难。 离子交换吸附的特点 指吸附质的离子由于静电引力作用聚集在吸附 剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些 带电点上的其他离子。 吸附力为静电引力 有一定的选择性 吸附热与物理吸附相近 离子电荷越大，吸附越有利。 返回目录 吸附平衡与吸附容量 当废水和吸附剂充分接触后，一方面吸附质被吸附剂吸 附，另一方面一部分巳被吸附的吸附质由于热运动的结 果，能够脱离吸附剂的表面，又回到液相中去。前者称为 吸附过程，后者称为解吸过程(desorption)。 当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量 等于解吸数量时，则吸附质在液相中和吸附剂表面上的浓 度 都 不 再 改 变 ， 此 时 称 为 达 到 吸 附 平 衡 (adsorption equilibrium) 。 吸附平衡与吸附容量 ♣ 达到吸附平衡时吸附质在液相中的浓度称为平衡浓度 (equilibrium concentration)。 ♣ 吸附容量(adsorptive capacity)是指单位质量的吸附剂所 吸附的吸附质的质量，一般用q表示，单位mg/g 或g/g。 ♣ 如果用V表示废水体积；C 和C分别表示吸附前后吸附质 0 的浓度；W表示吸附剂的质量，则： V(C −C) 0 q W 吸附等温线 ♣ Langmuir吸附等温线： ♣ 单分子层吸附理论： ♣ 吸附剂表面均匀 ♣ 单分子层吸附 ♣ 气体分子间无相互作用 ♣ 吸附与脱附达到动态平衡 ap q K +p Langmuir吸附等