第 10 章 吸 附 Adsorption

第1节 概 述 一、吸附 二、吸附剂和吸附质 特点：多孔固体，比表面积大。 吸附质：能被吸附剂吸附的物质。 第1节 概 述 一、吸附 某种物质(离子或分子) 在另一种物质表面或微孔内积聚的现象。 二、吸附剂和吸附质 吸附剂：具有吸附性能的物质。 特点：多孔固体，比表面积大。 吸附质：能被吸附剂吸附的物质。

第1节 概 述 吸附剂表面 三、吸附类型 物理吸附 分子间力 化学吸附 化学键力 交换吸附 静电引力 无选择性，分子引力随分子量增大而增加； 第1节 概 述 三、吸附类型 物理吸附 分子间力 无选择性，分子引力随分子量增大而增加； 表面能降低，放热; 无化学反应发生。 吸附剂表面 化学吸附 化学键力 吸附剂与吸附质之间发生了化学反应。 交换吸附 静电引力 表面能降低，靠吸附质离子与吸附剂表面带电点上的静电引力聚集在吸附剂表面，同时放出等当量的同号离子。

第1节 概 述 四、吸附平衡与吸附等温线 平衡浓度 当溶液中吸附质的浓度和吸附剂单位吸附量不再发生变化时，达到了吸附平衡。 平衡吸附量 第1节 概 述 四、吸附平衡与吸附等温线 平衡浓度 (一) 吸附平衡 当溶液中吸附质的浓度和吸附剂单位吸附量不再发生变化时，达到了吸附平衡。 平衡吸附量

第1节 概 述 (二) 平衡吸附模型 1、Freundlich吸附等温式 式中：x—吸附量； m—吸附剂量； ρe—平衡浓度； 第1节 概 述 (二) 平衡吸附模型 1、Freundlich吸附等温式 式中：x—吸附量； m—吸附剂量； ρe—平衡浓度； Kf、n—常数。

第1节 概 述 2 Langmuir吸附等温式 模型要点： 吸附剂表面活性点分布均匀,每点吸附一个分子或 离子； 单分子层吸附； 第1节 概 述 2 Langmuir吸附等温式 模型要点： 吸附剂表面活性点分布均匀,每点吸附一个分子或 离子； 单分子层吸附； 吸附质所占面积相同。 很低时， 很高时，

第1节 概 述 3 BET吸附等温式 模型要点：为多分子层吸附，每一层符合Langmuir吸附等温式。 直线形式： 第1节 概 述 3 BET吸附等温式 模型要点：为多分子层吸附，每一层符合Langmuir吸附等温式。 直线形式： 当 、B＞＞1时， BET吸 附等温式变成Langmuir吸附等温式。

第1节 概 述 五、影响吸附的因素 (一) 吸附剂的性质 1 物理性质：孔的大小、比表面积； 2 表面化学特性：表面的极性。 第1节 概 述 五、影响吸附的因素 (一) 吸附剂的性质 1 物理性质：孔的大小、比表面积； 2 表面化学特性：表面的极性。 (二) 吸附质的性质 1 溶解度； 2 分子量； 3 分子极性；

第1节 概 述 温度：物理吸附、化学吸附； pH 值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。 接触时间： 共存物质：诱发物；干扰物； 第1节 概 述 (三) 操作条件 温度：物理吸附、化学吸附； pH 值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。 接触时间： 共存物质：诱发物；干扰物； 生物协同作用：繁殖微生物，有利于有机物的分解。

第1节 概 述 六、吸附模型的工程意义 由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量； 选择最佳的吸附剂； 吸附剂的最佳吸附条件； 第1节 概 述 六、吸附模型的工程意义 由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量； 选择最佳的吸附剂； 吸附剂的最佳吸附条件； 不同吸附剂的吸附特性对比；混合吸附质的竞争吸附比较。

第 2 节 吸附剂 一、吸附剂选择原则 二、重要吸附剂 性能好：吸附量高，吸附速度快。 再生效果好 物化性能好 价廉、来源广 第 2 节 吸附剂 一、吸附剂选择原则 性能好：吸附量高，吸附速度快。 再生效果好 物化性能好 价廉、来源广 二、重要吸附剂 活性炭、活性炭纤维； 吸附树脂； 特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛； 其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。

第 3 节 吸附工艺设计 静 动 吸 态 态 附 实 实 实 验 验 验 一 、设计参数的来源 提供设计参数 最佳吸附 剂选择 吸附类型 第 3 节 吸附工艺设计 一 、设计参数的来源 提供设计参数 1 借鉴同类设计参数 2 进行吸附实验 静 态 实 验 水质条件 吸附时间 饱和吸附量 单位废水吸附剂用量； 动 态 实 验 串联级数 吸附周期 通水倍数m3/kg 空塔流速v 接触时间 t = h/v 设备规模 投资及运行费用 最佳吸附 剂选择 吸附类型 确定 吸 附 实 验

第 3 节 吸附工艺设计 x/m ρe 二 、静态吸附试验 吸附类型 饱和吸附量

第 3 节 吸附工艺设计 过程中发生吸附的区域 三 、动态吸附实验 (一) 实验过程 (二) 吸附容量 q

第 3 节 吸附工艺设计 (1) 吸附带饱和分数f (2) 吸附带推进速度S (三) 吸附带 吸附带中已吸附污 染物吸附剂所占百分数 第 3 节 吸附工艺设计 (三) 吸附带 (1) 吸附带饱和分数f 吸附带中已吸附污 染物吸附剂所占百分数 (2) 吸附带推进速度S 式中：Q 进水量； C0 进水浓度 dB 填充密度 B 截面积

第 3 节 吸附工艺设计 (3) 吸附带高度 (4) q动、q静与吸附层高度H的关系

第 3 节 吸附工艺设计 四、设计 废水 预处理 吸 附 排放 间歇式操作 (一) 工艺流程与设备 去除废水中影 响吸附的杂质: 第 3 节 吸附工艺设计 四、设计 间歇式操作 (一) 工艺流程与设备 废水 预处理 吸 附 排放 废水和吸附剂在相对 运动过程中完成吸附 固定床、流化床、移动床 去除废水中影 响吸附的杂质: 悬浮物、油类、胶 体 混凝、沉淀、过滤

第 3 节 吸附工艺设计 生化 废水 预处理 过 滤 吸 附 排放 混凝沉淀(气浮) 催化氧化 高效物化技术 强化生物技术 厌氧—好氧 第 3 节 吸附工艺设计 混凝沉淀(气浮) 催化氧化 生化 废水 预处理 深度处理技术 有机物胶体 厌氧—好氧 好氧 过 滤 吸 附 高效物化技术 强化生物技术 排放 悬浮物、油类、胶体; 水质、水量调节 混凝、沉淀、气浮 调节池 中和 曝气生物滤池 生物炭技术 MBBR

第 3 节 吸附工艺设计 流动床 固定床

第 3 节 吸附工艺设计 流化床

第 3 节 吸附工艺设计 1 吸附塔 (二) 工艺设计 塔径1.0～3.5m；填充高度3.0～10m；填充层与塔径比1～4。 2 控制条件 第 3 节 吸附工艺设计 (二) 工艺设计 1 吸附塔 塔径1.0～3.5m；填充高度3.0～10m；填充层与塔径比1～4。 2 控制条件 容积速度：固定床< 2m3/m3·h； 移动床< 5m3/m3·h以下。 空塔流(线)速：固定床 2.0～10.0m/h； 移动床 10.0～30.0m/h。 接触时间：10~50min

第 3 节 吸附工艺设计 3 连续吸附串联级数的确定 穿透曲线计算; 公式:

第 4 节 吸附剂的再生 一、加热再生 1 原理 高温下，吸附质分子振动，从吸附剂表面活性点脱附下来。 高温下，有机物分子成气态分子逸出或成短链有机物。 2 再生过程 脱水、干燥(100~150℃)、炭化(300~700 ℃)、活化(700~1000 ℃)。 3 再生设备 立式多段再生炉、旋转再生炉。

第 4 节 吸附剂的再生 二、溶剂再生 1 原理 三、其它再生方法 吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。 2 常用再生剂 1 原理 吸附质与熔剂的亲和力大于与吸附剂的亲和力。 2 常用再生剂 酸碱类、有机溶剂。 吸附的酚、醋酸可用氢氧化钠再生。 吸附的DDT可用异丙醇再生。 三、其它再生方法 氧化法、生物法等

第 5节 应用及进展 一、应用 给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。 废水处理 典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)； 组合工艺的达标把关措施； 活性炭生物强化技术； 生物活性碳技术； 高级氧化技术（催化剂载体）

混凝—砂滤—活性炭吸附工艺处理废旧塑料清洗废水

水解-接触氧化-气浮-生物活性炭工艺处理印染废水

第 5节 应用及进展 二、注意事项 深度处理方法，处理对象浓度低； 处理的对象便于再生和回收； 避免二次污染。

例题 例题: 进水总有机碳为：100mg/L； 出水容许浓度为：20mg/L； 活性炭容重为：401g/L； 柱中碳体积为1L。

例题 求： (1) 吸附总有机碳量: 终点Cb=90%C0,出水4300L。 根据 进行图解积分得： 吸附总有机碳量为266.5g。 根据 进行图解积分得： 吸附总有机碳量为266.5g。 (2) 终点活性炭吸附量266.5/401=0.66g/g; (3) 穿透点活性炭吸附量130.5/401=0.33g/g; (4) 串联级数

作业 1、活性炭为什么具有很强的吸附作用？什么物质易 为活性炭吸附？ 2、什么叫吸附等温线？有什么实用意义？ 3、简述活性炭的再生方法和机理。 4、如何绘制动态吸附的穿透曲线？有什么实用价值？ 5、何为吸附柱的穿透点？到达穿透点时，吸附柱处于什么状态？