水处理工程技术 知识点3：吸附 吸附.pptx

吸附;吸附的分类 吸附平衡和吸附等温线 吸附的影响因素 吸附剂的再生 吸附工艺;;吸附:是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可发生在气固、液固两相之间。 吸附法:就是利用多孔性的固体物质，使水中一种或多种物质被吸附在固体表面上，从而予以回收或去除的方法。 ;被吸附到固体表面的组分——吸附质 吸附吸附质的多孔固体——吸附剂 吸附质附着到吸附剂表面的过程——吸附 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——解吸 吸附过程发生在“气-固”或“液-固”非均相界面 ;;吸附类型：吸附剂表面的吸附力可分为三种，即分子间引力（范德华力），化学键力和静电引力，因此吸附可分为三种类型： 物理吸附 化学吸附 离子交换吸附;物理吸附：亦称为范德华力吸附，是由于吸附质与吸附剂之间的静电力或分子间引力产生的吸附过程。物理吸附的特征表现在以下几个方面： 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当，一般在41.9kJ/mol以内），可在低温下进行； 过程是可逆的，易解吸； 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； 相对分子质量越大，分子引力越大，吸附量越大； 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。 ;化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键作用力的大小。 如石灰吸附CO2 → CaCO3 吸附热大（相当于化学反应热，一般为83.7-418.7kJ/mol）， 一般在较高温下进行； 具有选择性，单分子层吸附； 化学键作用力大时，吸附不可逆。 ;离子交换吸附：是指吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂表面原先固定在这些带电点上的其它离子被置换出来，等于吸附剂表面放出一个等当量离子。这种吸附实质上吸附剂的表面发生了离子交换反应。 物理吸附、化学吸附和离子交换吸附并不是孤立的，往往相伴发生。在污水处理中，大多数的吸附现象往往是上述三种吸附作用的综合结果。 ;;吸附平衡：吸附过程是吸附和解吸的一个可逆的平衡过程。 吸附量的计算：吸附剂吸附能力的大小以吸附容量(g／g)表示。所谓吸附容量是指单位重量的吸附剂(g)所吸附的吸附质的重量(g)。吸附量可用下式计算： qe －吸附剂的平衡吸附容量，g/g； V －溶液体积，L； C0 －溶液的初始吸附质浓度，g/L； Ce －吸附平衡时的吸附质浓度，g/L； W －吸附剂投加量， g。;弗兰德里希（Freunlich）方程： q ——平衡吸附量，kg/kg； k ——和吸附剂种类、特性、温度以及所用单位有关的常数； n ——常数，和温度有关； ? ——吸附质在液相中的平衡浓度, mg/L。 Freundlich方程为经验公式。 压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。; n一般大于1，n值越大，其吸附等温线与线性偏离越大。 当n10，吸附等温线几乎变成矩形，是不可逆吸附。;朗格谬尔（Langmuir)公式：基于单分子吸附层推导 ?：吸附质的平衡浓度，mg/L； q, qm：分别为吸附量和单分子层吸附容量，L/kg； K：Langmuir常数，与吸附剂和吸附质的性质和温度有关，该值越大表示吸附剂的吸附能力越强。 基本假设： 吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子吸附一个气体分子。 吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。 吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相。 吸附过程类似于气体的凝结过程，脱附类似于液体的蒸发过程 吸附在吸附剂表面的吸附质分子之间无作用力。;当ρ很小时，则：q=k1qm ρ 呈亨利定律，即吸附量与气体的平衡分压成正比。 当ρ ??时， q=qm 此时，吸附量与气体分压无关，吸附剂表面被占满，形成单分子层。 ;BET公式 由Brunaner, Emmett和Teller 3人提出的。基于多分子层吸附，在Langmuir公式基础上推导出来的。 ?——吸附质的平衡浓度，mg/L； ?0——吸附质的饱和浓度，mg/L； q,qm--分别为吸附量和饱和吸附容量 kb——常数，与温度、吸附热和冷凝热有关。;基本假设： 吸附分子在吸附剂上是按各个层次排列的。 吸附过程取决于范德华引力，吸附质可以在吸附剂表面一层一层地累叠吸附。 每一层吸附都符合Langmuir公式。 BET公式中的参数qm和kb可以通过实验测定。 通常只适用于比压（p/p0）约为0.05～0.35。 比压0.05，建立不起多层物理吸附平衡； 比压0.35，毛细凝聚变得显著，破坏多层物理吸附平衡;;吸附剂的性质 吸附剂的性质主要有比表面积、种类、极性、颗粒大小、细孔的构造和分布情况及表面化学性质等。 ;吸附质的