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废水的物化处理方法

➢ 废水中的吸附是发生在固—液界面上的吸附: a.吸附剂:具有吸附能力的多孔性固体物质。
特点:多孔固体,比表面积大。
b.吸附质:废水中被吸附的物质。
1. 吸附法概述
1.2 吸附法功能-----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, 微
生物,余氯,臭味,色度等)
1.3 吸附法的特点
a.深度处理 b.可回收有用物料 c.进水预处理要求高 d.运转费用贵
2. 吸附原理
2.1 吸附的分类与机理
没有选择性
物理吸附
靠分子间力产生的吸附
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 由化学键力引起的吸附
有选择性
单分子层吸附
交换吸附 正负电荷间静电引力引起
表面化学性质和 化学性质影响大
1/n越小,吸附性能越好; 1/n=0.1-0.5,容易吸附; 1/n>2,则难吸附。 1/n较大则采用连续吸附,反之采用间 歇吸附。
3、B.E.T 等温式
假定发生多分子层吸附。第一层吸附是靠吸附剂与吸附质间 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:
移项,取倒数
式中 V——溶液体积,L; C0,Ce—— 分别为溶质的初始和平衡浓度,mg/L; W——吸附剂量,g.
4.吸附等温线
等温吸附规律--在一定T下,吸附量q与溶液浓度C之间的关系. 吸附等温式----表达等温吸附规律关系的数学式. 吸附等温线—根据等温吸附规律关系绘制出的垂线图。
2.2.2 吸附平衡与吸附等温式
2.3.3 吸附的影响因素
1.吸附剂的性质:
(1)吸附剂的种类:极性型,非极性型(物以类聚)
(2)颗粒大小:
物理性质
(3)比表面积:
(4)颗粒的细孔构造与分布:
化学性质
(5)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
2.吸附质的性质:
(1)溶解度——越低越容易吸附。 (2)浓度——吸附质的浓度较低时,提高C可增加吸
附量。 以后C↑,q增加很小,直至为一定值。
(3)吸附质分子的大小和不饱和度。
活性炭:易吸附分子直径较大的饱和化合物 合成沸石:易吸附分子直径小的不饱和化合物
3.操作条件的影响
(1)废水的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。
取倒数:
C 1 B1• C
(CS C )q Bq0 Bq0 CS
BET公式包括了朗谬尔公式:

B
,C
s且C<<Cs,则BET公式可写成:
m
q
CS / m • Cq0
CS / m • Cq0
(CS C )1 (CS / m) 1C / CS CS 1 (C / m C / CS )
1/ 1
m• CCຫໍສະໝຸດ 0 /m令a=1/m,b=qo
abc
q
1 ac
……朗谬尔式
BET公式可以适应更广泛的吸附现象。
※吸附量q是选择吸附剂和吸附设备的重要参 数,q决定吸附剂再生周期的长短,q越大, 再生周期越长,再生剂用量及其费用越小。 q通过吸附试验来确定。
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。
由图可见,Langmuir吸附等温 式大体上适用。
qe = K ce1/n
由图可见,Freundlich吸附等温式也 适用。
2.3 吸附动力学
2.3.1 吸附速度----单位重量吸附剂在单位时间内所吸附 的物质量,单位g/g.min.
V q/t
式中 q—吸附量,g/g; t--吸附时间,min.
1、Langmuir朗格缪尔等温式
Langmuir假设:(1)吸附剂表面均一,各处的吸附能相同; (2)吸附是单分子层的,当吸附剂表面为吸附质饱和时,其吸 附量达到最大值。
(3)被吸附分子之间没有作用力。
取倒数
2、Freundlich弗劳德利希吸附等温式
qe = K Ce1/n
K——Freundlich吸附常数; Ce——平衡浓度,mg/L。 n——常数,通常n>1.
1.颗粒外部扩散速度(液膜扩散),U=f(c、d、搅动) 溶液浓度C↑,则U↑ 颗粒直径d↓,则U↑ 加强搅动,则U↑
2.孔隙扩散速度,V=f(细孔大小与构造,吸附质的d) 吸附剂颗粒直径d↓,V↑。
✓ 思考:粉末状活性碳和粒状哪个速度快?
✓ d的大小对内、外部扩散都有很大影响。所以,粉末状活性炭比粒状 活性炭的吸附速度要快,接触时间短,设备容积小。
2.吸附平衡 当吸附质的吸附速率=解吸速率(即V吸附=V解吸),即在单 位时间内吸附数量等于解吸的数量,则吸附质在溶液中的 浓度C与在吸附剂表面上的浓度都不再变时,即达到吸附 平衡,此时吸附质在溶液的浓度C叫平衡浓度。
3.平衡吸附量:达到平衡时,单位吸附剂所吸附的物质的数量 (mg/g)。
q e=V(C0-Ce)/W
➢ 吸附速度V决定了废水和吸附剂的接触时间,V越大,则 接触时间越短,所需设备容积就越小,反之亦然。
2.3.2 吸附过程 一般分为3个阶段: 1.颗粒外部扩散:吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面(膜
扩散) 2.孔隙扩散:吸附质在孔隙内扩散 3.吸附反应:吸附质在吸附剂内表面上发生吸附
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。
吸附往往几种吸附综合作用的结果,可能存在以某种吸附为主。
2.2 吸附平衡与吸附等温式 2.2.1基本定义
1.吸附量q (g /g) 衡量吸附剂吸附能力的大小,达到吸附平衡时,单位重 量的吸附剂(g)所吸附的吸附质的重量(g)。
q V (C0 C) W
式中:V—废水容积; W—吸附剂用量,g; C0—废水吸附质浓度(g/L); C—吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度(g/L).
废水的物化处理方法
—吸附法 adsorption
学习内容
1. 吸附法概述 2. 吸附原理 3. 吸附剂 4. 吸附工艺过程及设备 5. 吸附剂的再生 6. 吸附法在废水处理中的应用
1. 吸附法概述
1.1 吸附的定义 在相界面上,物质的浓度自动发生累积或浓集的现象。
或者 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。
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