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环境工程学

化学氧化再生的方法有很多,可分为以下几种:湿式氧化法、电解氧 化法及臭氧氧化法等。
(1) 湿式氧化法:湿式氧化法是在较高的温度和压力下用空气中的氧来 氧化污水溶液和悬浮的有机物及还原性无机物的一种方法。
(2) 电解氧化法:电解氧化法是将炭作为阳极进行水的电解,在活性炭 表面产生氧气将吸附质氧化分解。
对于物理吸附,通常吸附表面上的吸附过程进行得很快,所以 决定吸附过程速率的是内扩散过程和外扩散过程。
C 影响吸附的因素 吸附能力与吸附速度是衡量吸附过程的量。在污水处理中,吸附速度决定了污
水需要与吸附剂接触的时间,吸附速度快,则需要的接触时间就短,吸 附设备的容积就小。多孔性吸附剂的吸附过程基本分为颗粒外部扩散、 孔隙扩散、吸附反应三个阶段,吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔 隙扩散速度。
根据吸附剂表面与吸附质之间作用力的不同,吸附可分为物理吸附和 化学吸附两大类。 物理吸附:由于吸附剂与吸附质之间的分子间力的作用所产生的吸附。 化学吸附:一种发生在固体颗粒表面的化学反应。 由于吸附作用可以进行得相当完全,所以能有效地去除用一般手 段难以处理的气体或液体中的低浓度污染物。实际的吸附过程通常是几 种吸附综合作用的结果,但由于吸附质,吸附剂及其他因素的影响, 起主要作用的可能是某种吸附。
由于热运动的结果而脱离吸附剂的表面,回到混合气体中去,该过
程称为解吸过程。在一定温度下,当吸附速度与解吸速度相等时,
流体中吸附质浓度称为平衡浓度,而吸附剂对吸附质的吸附量为
平衡吸附量。吸附量是吸附平衡时,单位质量吸附剂上所吸附的
吸附质的质量,它表示吸附剂吸附能力的大小。
一定体积和一定浓度的吸附质溶液中,投加一定的吸附剂,经
搅拌混合直至吸附平衡,测定溶液中残余的吸附质浓度,则吸附量

q V (c0 c )
mj
式中 V—溶液体积,L;C0 ,C — 吸附质的初始浓度与平衡浓 度,Kg/L,mj吸附剂投加量,Kg.
B 吸附速率 吸附速率是指单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质
量。吸附速率决定了污水和吸附剂的接触时间,吸附速率快,所需 要的时间就短,需要的吸附设备容积就小。通常吸附质被吸附剂吸 附的过程分为三步:(1)吸附质从气流主体穿过颗粒层周围气膜扩
散至吸附剂颗粒的外表面,称为外扩散过程;(2)吸附质从吸附
剂颗粒的外表面通过颗粒上的微孔扩散进入颗粒内部,达到颗粒的
内表面,称为内扩散过程;(3)在吸附剂内表面上的吸附质被吸 附剂吸附,称为表面吸附过程。解吸时逆向进行,首先进行吸附
质的解吸,经内扩散传递至外表面,再从外表面扩散至流动相主体, 完成解吸。
有机溶剂
生物再生
常温
好养菌、厌氧菌
湿式氧化分解 电解氧化
180-220 常温
O2、空气、氧化剂 O2
a 加热再生 加热再生就是采用加热的方法来改变吸附平衡关系,以达到脱附和
分解的目的,这是比较常用的再生方法,几乎各种吸附剂都可以用加热 再生法恢复吸附能力。根据吸附剂的容量在等压下随温度升高而降低的特 点,用升高吸附剂温度的方法,使吸附质脱附再生。不同的吸附过程需 要不同的温度,吸附作用越强,解吸时需加热的温度越高。 b 化学氧化再生
1、吸附的内涵与类型

2、萃取原理及其设备


3、离子交换及其设备

4、膜分离技术与设备
1.1 吸附的内涵与类型
当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多个组分在固体表面处 产生积蓄,这一现象称为吸附净化。
用来实现吸附分离操作的设备称为吸附设备。吸附设备是分离和 纯化气体与气体,气体与液体,液体与液体混合物的重要操作单元。
例如:有的吸附在低温时主要是物理吸附,在高温时则是化学吸附。
表1 物理吸附与化学吸附的比较
项目 作用力 选择性 吸附层 吸附热 吸附速率 可逆性 温度
物理吸附 分子引力 一般无选择性 单分子或多分子层均可
较小 快,几乎不要活化能
较易解析 放热过程,低温有利于吸附
化学吸附 剩余化学键力
有选择性 只能形成单分子层
再生等方法。在选择再生方法时,主要考虑三方面的因素:吸附质
的理化性质、吸附机理和吸附质的回收价值。
表2 吸附剂再生方法分类
种类
处理温度/℃
主要条件
加热再生 药剂再生
加热脱附 高温加热再生
无机药剂
100-200 750-950 常温-80
有机药剂 常温-80
水蒸气、惰性气体 水蒸气、燃烧气体、CO2 HCl、H2SO4、NaOH、氧化剂
(3) 臭氧氧化法:利用强氧化剂臭氧,将吸附在活性炭上的有机物加 以分解,但由于经济指标等原因,此法实际应用不多。
c 其他方法 (1)药剂再生。药剂再生就是利用药剂将被吸附剂的物质解吸出来。 常用的溶剂有无机酸(HCl、H2SO4)、碱和有机溶剂(苯、丙酮、 甲醇、乙醇、卤代烃)等。 (2)生物再生。生物再生就是利用生物的作用,将被活性炭吸附的 有机物加以氧化分解。在再生周期长、处理水量不大的情况下,采 用此法。 (3)溶剂萃取。溶剂萃取就是选择合适的溶剂,使吸附质在该溶剂 中的溶解性能远大于吸附剂对吸附质的吸附作用,从而将吸附质溶 解下来。例如,活性炭吸附SO2后,用水洗涤,再进行适当的干燥 便可恢复吸附能力。 (4)降压或真空解吸再生。气体吸附过程与压力有关,压力升高时 有利于吸附,压力降低时解吸占优,因此,通过降低操作压力可使 吸附剂得到再生。
较大 慢,需要一定的活化能 化合键时,吸附不可逆 温度升高,吸附速度增加
1.2 吸附的基本理论
1.2.1 吸附平衡与吸附速率
A 吸附平衡
在一定条件下,当流体与吸附剂充分接触后,流体中的吸附质
将被吸附剂吸附,该过程称为吸附过程。随着吸附过程的进行,吸
附质在吸附剂表面上的数量逐渐增加,一部分已被吸附的吸附质,
1.3 吸附剂的种类
污水处理中采用的吸附剂种类有很多,常用的有活性炭、活化煤、 硫化煤、焦炭、木炭、沸石、硅藻土、腐殖质、木屑及其他合成吸附剂。
活性炭有粒状炭GAC和粉末炭PAC,粉末炭接触面积大,处理效果 好。
活性炭的特性: 1、细孔构造提供巨大的比表面积;
1.4 吸附剂的解吸再生
吸附剂的再生方法有加热再生、化学氧化再生、药剂再生和生物
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