第9章 污水的物理化学处理

第9章污水的物理化学处理吸附法功能与特点吸附法基本原理吸附剂及其再生吸附工艺与设计吸附法废水处理应用9.1吸附一、吸附法功能与特点功能去除水中溶解态微量污染物。有机物胶体粒子重金属离子放射性元素其他（微生物、余氯、臭味、色度）特点深度处理可回收有用物料进水预处理要求高运转费用贵二、吸附法基本原理固体表面吸附不同相表（界）面剩余表面能溶质浓集吸附剂吸附质解吸或脱附1、吸附机理及分类引起吸附的原因范德华力化学键力静电引力吸附的分类物理吸附化学吸附交换吸附物理吸附分子间力(范德华力)引起没有选择性放热较小，约42kJ／mol或更少多分子层吸附吸附剂的比表面积和细孔分布影响大化学吸附化学反应，形成牢固的化学键放热量较大，约84—420kJ／mol有选择性单分子层吸附表面化学性质和化学性质影响大交换吸附正负电荷间静电引力引起吸附剂表面带电点离子置换离子电荷数和水合半径影响大2、吸附平衡与吸附等温式平衡吸附量式中V——溶液体积，LCo、Ce——分别为溶质的初始和平衡浓度，mg／Lm——吸附剂量，g2.2吸附平衡与吸附等温式吸附试验吸附等温线吸附等温式Langmuir吸附等温式理论假设：吸附剂表面均一吸附是单分子层的Langmuir吸附等温式eeebC1abCqa1C1ab1q1ee＋式中a、b——常数Ce——平衡浓度，mg/LLangmuir吸附等温式Langmuir吸附等温式B.E.T吸附等温式假定发生多分子层吸附。在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子，而且不一定等第一层吸满后再吸附第二层。第一层吸附是靠吸附剂与吸附质问的分子引力，而第二层以后是靠吸附质分子间的引力。总吸附量等于各层吸附量之和。式中a，B——常数；Cs——吸附质饱和浓度，mg/LCe——平衡浓度，mg/L。1)(Ce/Cs)-(B1Ce)-(CsBaCqeeB.E.T吸附等温式B.E.T吸附等温式Freundlich吸附等温式指数形式的经验式。式中K，n——常数；Ce——平衡浓度，mg/L。一般认为，1／n值介于0.1～0.5之间时易于吸附，而＞2时难以吸附。n1eeKCq吸附等温式直线式吸附等温式直线图三、影响吸附的因素吸附剂结构的影响比表面积孔结构大孔100nm2nm过渡孔100nm微孔2nm表面化学性质表面含氧官能团的性质－COOH、－OH等有助于对极性分子的吸附吸附质性质的影响对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加，(通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小).如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸的次序而增加。活性炭处理废水时，对芳香族化合物的吸附效果较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。实际废水体系的吸附质往往不是单一的，它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。操作条件的影响吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于解吸。溶液的pH值影响到溶质的存在状态(分子、离子、络合物），也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学特性，进而影响到吸附效果。国内用太原8＃炭吸附Cd—CN络合物的试验结果如图所示。四、吸附动力学吸附速度单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附别表面(膜扩散)；第二阶段为吸附质在孔隙内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸附阶段反应速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控制。在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定作用。。