3第二章 环境工程学.ppt

吸附的特征 3、交换吸附 　吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面带电点，同时吸附剂也放出等当量离子。离子带电荷多，吸附强；电荷相同，水化半径小，吸附力强。 三种吸附作用往往相伴发生，水处理中的吸附大部分是综合作用的结果。 活性炭的性质 1、孔的大小 活性炭是以含炭物质经高温炭化和活化而成，活化时造成内部孔隙十分发达。一般孔径40埃为微孔，40~100埃为过渡孔，100埃为大孔。活性炭的吸附量主要由微孔支配，因微孔的表面积占总表面积的95%以上。 吸附剂的性质 2、比表面积 活性炭的比表面积一般500~1700m2/g。炭的粒径越小，或微孔越发达，则比表面积越大，吸附量就越大。 3、炭的表面化学性质 　活化时能使炭的表面产生微弱极性，有利于产生离子交换吸附或络合反应，提高处理效果。要求吸附容量大，速度快，机械强度好。 吸附剂的性质 常用吸附剂 广义上，一切固体表面都具有吸附作用。实际上，只有多孔物质和尺度很小的物质因为有巨大的表面积，才有明显的吸附能力。 　 废水中处理中常用的吸附剂：活性炭，磺化煤、活化煤、沸石、活性粘土、硅藻土、焦炭、木炭、木屑等，以活性炭应用最广。 常用吸附剂 活性炭：用含炭为主的原料(木材、煤)，经高温炭化和活化而制成的疏水性吸附剂， 外观黑色、有粉状和粒状、棒状等。 　活性炭晶格间有许多不同形状和大小的细孔，吸附作用主要发生的细孔表面，比表面积500～1700m2/g。 　吸附量与比表面积、细孔构造和分布、表面化学性质有关。 活性炭 活性炭 车载负离子活性炭空气清净器 制造过程示意图： 炭化 →破碎、造粒 原料 活化→洗涤→ 捏合成型→炭化 粉状碳成品 →干燥→筛分 粒状碳成品 活性炭的制造 高温炭化 活化,800~900℃ 木材、煤、果壳 炭渣 活性炭 隔绝空气，600℃ 活化剂：ZnCl2 活性炭类型： 粉末状活性炭 粒状活性炭（园柱状、球状），粒径2~4mm 棒状活性炭：Φ50mm，L=255mm 吸附质的性质 能使液体表面张力降低越多的吸附质，越易被吸附； 吸附质浓度的影响可由吸附等温线看出。 吸附质的溶解度、表面自由能、分子大小和不饱和程度、极性等均对吸附有影响。 吸附等温线 由于吸附是一种表面化学过程，因此研究吸附可从两方面进行：化学平衡和化学反应速度。 吸附等温线实际上是吸附达到动态平衡时的平衡浓度表达式。 一、吸附平衡 二、吸附剂的吸附量 三、吸附等温线 吸附平衡 吸附速度=解吸速度 吸附是可逆的，存在吸附和解吸两个过程。 当吸附质在吸附剂表面达到动态平衡时，吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面的浓度都不再改变（是否相等？），此时溶液中的吸附质浓度称为平衡浓度。 吸附剂的吸附量 吸附剂吸附能力的大小用吸附量表示：单位重量的吸附剂吸附的吸附质的重量。 　吸附量q（g/g）按下式计算： 吸附剂的吸附量 式中： V——水的体积，L； C0——原水中吸附质浓度，g/L； C——平衡水中的残余吸附质浓度，g/L； M——活性炭投加量，g 吸附等温线 温度一定的条件下，V、C0一定时，改变投炭量，吸附的平衡浓度和吸附量均发生相应改变。 表示吸附等温线的方程为等温吸附式，常用两种 1、Freundlich费兰德利希等温吸附公式 2、Langmuir朗谬尔等温吸附公式 Freundlich等温吸附公式 Freundlich等温吸附公式 根据图2-68可知： 式中：K，n——常数 Freundlich等温吸附公式是一个经验公式 ，适合于污染物浓度低 Langmuir等温吸附公式 Langmuir等温吸附公式 根据分子运动学说，通过一些假设而推导的单分子层吸附公式如下： 式中：a，b—常数 线性化： 吸附操作方