42吸附

吸附概念通俗说法：一种物质在另一种物质表面上进行自动累积浓集的现象。专业说法：利用多孔性固体物质的表面吸附污水中的一种或多种污染物。能起吸附作用的多孔性固体物质—吸附剂被吸附物质—吸附质应用范围脱色、除臭、脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。地位预处理二级处理后的深度处理优点适应范围广处理效果好可回收有用物料吸附剂可重复使用缺点对进水预处理要求极高运转费用较贵系统庞大、操作较麻烦吸附原理主要原因：溶质对水的疏水特性；溶质对固体颗粒的高度亲和力。第二种原因：溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华力或化学键力。吸附类型交换吸附物理吸附化学吸附交换吸附离子交换，见4.3节溶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。物理吸附特点吸附过程无化学反应，可在低温下进行过程为放热，但放热量较小吸附选择性不强，且牢固程度不如化学吸附，容易发生解吸化学吸附特点吸附过程一般在较高温度下进行，放热量较大；有选择性；比较稳定，化学键力大时不可逆。吸附平衡：污水与吸附剂接触后，一方面吸附质被吸附剂吸附，这是吸附过程；另一方面一部分已被吸附的吸附质因热运动而脱离吸附剂表面，又回到液相中，这是解吸过程。当吸附速度和解吸速度相等时，即达到吸附平衡。例：用活性炭吸附水中色素的试验方程式为：q=3.9c0.5。今有100L溶液，起初色素浓度为0.05g/L，欲将色素除去90%，要加多少活性炭（g）。练习：某化工厂每小时排出含COD30mg/L的污水50m3,采用活性炭吸附处理，将COD降至3mg/L。吸附等温式为q=0.058c0.5，求每小时所加的活性炭的量（g）。吸附的影响因素1、吸附剂种类、比表面积、孔结构、颗粒大小、表面化学性质等2、吸附质溶解度、结构3、操作条件温度、PH值、接触时间4、生物协同作用吸附剂满足的要求吸附能力强吸附选择性好吸附平衡浓度低容易再生与再利用化学稳定性好机械强度好来源广及价格低廉常用吸附剂：活性炭、磺化煤、沸石、焦炭、硅藻土、木炭、木屑、活性白土、腐殖酸、大孔径吸附树脂。l.活性炭活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达500～1700m2/g，这是活性炭吸附能力强，吸附容量大的主要原因。活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物存在，也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中掺入一些具有催化作用的金属离子可以改善处理效果。0.1µm2×10-3～0.1µm2×10-3µm大孔过渡孔微孔制作过程高温炭化活化,800~900℃木材、煤、果壳炭渣活性炭隔绝空气，600℃活化剂：ZnCl2硅胶（SiO2·nH2O）1.硅胶的表面保留着羟基，是硅胶的吸附活性中心2.在200℃以上羟基会脱去，失去活性应用吸附大极性有机物||OO||—Si—O—Si—OH||OO||筛分：将比其孔径小的分子吸附到空穴内部，而把比孔径大的分子排斥在其空穴外，起到筛分分子的作用分子筛结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为：Mx/m[(AlO2)x·(SiO2)y]·zH2O。分子筛是一种具有网状晶体结构的硅铝酸盐，具有均匀的晶穴，孔径分布非常均一，具有选择筛分分子作用（a）A型（b）X型两种常用沸石分子筛的结构大孔吸附树脂不含交换基团的,具有大孔结构的高分子吸附剂。（1）选择性好（2）解吸容易（3）机械强度好（4）流体阻力小（5）反复使用（6）可适用于各种产品优点大孔吸附树脂1.非极性大孔吸附树脂2.中等极性大孔吸附树脂3.极性大孔吸附树脂分类大孔吸附树脂非极性大孔吸附树脂苯乙烯--------二乙烯苯交联、聚合大孔吸附树脂中极性大孔吸附树脂甲基丙烯酸酯单体大孔吸附树脂极性大孔吸附树脂酰胺基团硫氧基团N-O基团(硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)●沸石：是一网架状铝硅酸盐火山岩矿物。由于含有移动性较大的氧离子和水分子，可进行阳离子交换和吸附性质。（1）可对有机物吸附去除（水中极性分子更易被去除）；（2）通过离子交换去除水中氨氮，并可再生处理；（3）可作为水质软化、去除水中重金属离子，可用食盐水再生。硅藻土●硅藻土：硅藻土是一种硅质岩石，主要分布在中国、美国、丹麦、法国等国。硅藻土由无定形的SiO2组成。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色，质软，多孔而轻，工业上常用来作为保温材料、过滤材料、填料、研磨材料、水玻璃原料、脱色剂及催化剂载体等。性能：多孔性、较低的浓度、较大的比表面积、相对的不可压缩性及化学稳定性，被广泛用于冶金、化工建材、石油、食品、环境保护等工业。用水冲洗既可再生。具有许多毛细孔道，比表面积大，可作为吸附剂、干燥剂及催化剂使用。活性氧化铝除氟类似于阴离子交换树脂，但对氟离子的选择性阴离子树脂大。活性氧化铝吸附脱氟效果好，容量稳定，每立方米活性氧化铝吸氟6400克。活性氧化铝球直径为Φ2～3，Φ3～5，Φ4～6。●活性氧化铝：吸附剂的再生概念：在吸附剂本身结构不发生或很少发生变化的情况下，用某种方法把吸附质从吸附剂孔隙中除去，恢复吸附能力的过程。方法：加热再生法、化学氧化法、溶剂再生法、生物法加热再生法：目前最常用最有效的再生方法。原理：在高温下，吸附质分子易于从吸附剂活性中心点脱离；同时，吸附的有机物在高温下能氧化分解，或以气态分子，或断裂成断链，降低了吸附剂对它的吸附能力。步骤：脱水、干燥、炭化、活化、冷却干燥、炭化、活化在一个直接燃烧立式多段再生炉中进行。第1、2段用于干燥；第3、4段用于炭化；第5、6段为活化化学氧化法1、湿式氧化法2、电解氧化法3、臭氧氧化法溶剂再生法：常用的溶剂有酸、碱、苯、丙酮、甲醇等。生物法吸附操作方式1、静态吸附操作（间歇式）过程：一定量的吸附剂投入污水，不断进行搅拌达到吸附平衡后，再用沉淀或过滤的方法使污水与吸附剂分开。常用设备：水池、水桶缺点：适合于间歇排放小规模的污水处理；处理规模大时，需建较大的混合池和固液分离装置；再生工艺较复杂。吸附操作方式2、动态吸附操作过程：穿透曲线。常用设备：固定床、流化床、移动床。作业：一、计算题：略二、名词解释：吸附、吸附容量三、填空题1、吸附有、、三种类型，其中有选择性。2、常用的吸附剂有、、、、。3、活性炭的再生有、、、四种方法。4、动态吸附常用设备有、、。四、简答题1、吸附剂的选择要求。2、吸附过程有哪些影响因素？