吸附平衡與吸附等溫線平衡吸附量平衡濃度二課件

第10章吸附Adsorption第10章第1節(jié)概述一、吸附

某種物質(zhì)(離子或分子)在另一種物質(zhì)表面或微孔內(nèi)積聚的現(xiàn)象。二、吸附劑和吸附質(zhì)

吸附劑：具有吸附性能的物質(zhì)。特點(diǎn)：多孔固體，比表面積大。

吸附質(zhì)：能被吸附劑吸附的物質(zhì)。第1節(jié)概述一、吸附三、吸附類型第1節(jié)概述吸附劑表面物理吸附分子間力無(wú)選擇性，分子引力隨分子量增大而增加；表面能降低，放熱;無(wú)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生?；瘜W(xué)吸附化學(xué)鍵力吸附劑與吸附質(zhì)之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。交換吸附靜電引力表面能降低，靠吸附質(zhì)離子與吸附劑表面帶電點(diǎn)上的靜電引力聚集在吸附劑表面，同時(shí)放出等當(dāng)量的同號(hào)離子。三、吸附類型第1節(jié)概述吸附劑表面物理吸附分子間力無(wú)選3

(一)吸附平衡當(dāng)溶液中吸附質(zhì)的濃度和吸附劑單位吸附量不再發(fā)生變化時(shí)，達(dá)到了吸附平衡。第1節(jié)概述四、吸附平衡與吸附等溫線平衡吸附量平衡濃度(一)吸附平衡第1節(jié)概述四、吸附平衡與4(二)平衡吸附模型

1、Freundlich吸附等溫式第1節(jié)概述式中：x—吸附量；

m—吸附劑量；

ρe—平衡濃度；

Kf、n—常數(shù)。(二)平衡吸附模型第1節(jié)概述式中：x—吸附5

2Langmuir吸附等溫式

模型要點(diǎn)：吸附劑表面活性點(diǎn)分布均勻,每點(diǎn)吸附一個(gè)分子或離子；單分子層吸附；吸附質(zhì)所占面積相同。第1節(jié)概述很低時(shí)，很高時(shí)，2Langmuir吸附等溫式第1節(jié)概述很低時(shí)，6

3BET吸附等溫式

模型要點(diǎn)：為多分子層吸附，每一層符合Langmuir吸附等溫式。第1節(jié)概述

直線形式：

當(dāng)、B＞＞1時(shí)，BET吸附等溫式變成Langmuir吸附等溫式。3BET吸附等溫式第1節(jié)概述直線形式：7(一)吸附劑的性質(zhì)

1物理性質(zhì)：孔的大小、比表面積；2表面化學(xué)特性：表面的極性。五、影響吸附的因素(二)吸附質(zhì)的性質(zhì)1溶解度；

2分子量；

3分子極性；第1節(jié)概述(一)吸附劑的性質(zhì)五、影響吸附的因素(二)吸附質(zhì)的性質(zhì)第8

(三)操作條件溫度：物理吸附、化學(xué)吸附；pH值：影響吸附質(zhì)的存在狀態(tài)和吸附劑表面特性。接觸時(shí)間：共存物質(zhì)：誘發(fā)物；干擾物；生物協(xié)同作用：繁殖微生物，有利于有機(jī)物的分解。第1節(jié)概述(三)操作條件第1節(jié)概述9由吸附平衡、吸附容量確定吸附劑的用量；選擇最佳的吸附劑；吸附劑的最佳吸附條件；不同吸附劑的吸附特性對(duì)比；混合吸附質(zhì)的競(jìng)爭(zhēng)吸附比較。第1節(jié)概述六、吸附模型的工程意義由吸附平衡、吸附容量確定吸附劑的用量；第1節(jié)概述六、10第2節(jié)吸附劑二、重要吸附劑

活性炭、活性炭纖維；

吸附樹(shù)脂；

特殊吸附劑：活性氧化鋁、硅膠、沸石分子篩；

其它吸附劑：褐煤、煤灰、煤灰渣等。一、吸附劑選擇原則

性能好：吸附量高，吸附速度快。再生效果好物化性能好價(jià)廉、來(lái)源廣第2節(jié)吸附劑二、重要吸附劑一、吸附劑選擇原則11動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)串聯(lián)級(jí)數(shù)吸附周期通水倍數(shù)m3/kg空塔流速v接觸時(shí)間t=h/v設(shè)備規(guī)模投資及運(yùn)行費(fèi)用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)水質(zhì)條件吸附時(shí)間飽和吸附量單位廢水吸附劑用量；

一

、設(shè)計(jì)參數(shù)的來(lái)源1借鑒同類設(shè)計(jì)參數(shù)

2進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)

吸附實(shí)驗(yàn)提供設(shè)計(jì)參數(shù)第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)最佳吸附劑選擇吸附類型確定動(dòng)串聯(lián)級(jí)數(shù)靜水質(zhì)條件一、設(shè)計(jì)參數(shù)的來(lái)源1借鑒同類設(shè)計(jì)參12二、靜態(tài)吸附試驗(yàn)第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)x/mρe吸附類型飽和吸附量二、靜態(tài)吸附試驗(yàn)第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)x/mρe吸附13第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)三、動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)(一)實(shí)驗(yàn)過(guò)程(二)吸附容量

q過(guò)程中發(fā)生吸附的區(qū)域第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)三、動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)(一)實(shí)驗(yàn)過(guò)程14(三)吸附帶

(2)吸附帶推進(jìn)速度S

式中：Q進(jìn)水量；C0進(jìn)水濃度dB填充密度B截面積

(1)吸附帶飽和分?jǐn)?shù)f

吸附帶中已吸附污染物吸附劑所占百分?jǐn)?shù)第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)(三)吸附帶(2)吸附帶推進(jìn)速度S(1)吸附帶飽和15第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)

(3)吸附帶高度

(4)q動(dòng)、q靜與吸附層高度H的關(guān)系第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)(3)吸附帶高度(4)q動(dòng)16第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)四、設(shè)計(jì)(一)工藝流程與設(shè)備廢水預(yù)處理吸附排放間歇式操作廢水和吸附劑在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中完成吸附固定床、流化床、移動(dòng)床去除廢水中影響吸附的雜質(zhì):懸浮物、油類、膠體混凝、沉淀、過(guò)濾第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)四、設(shè)計(jì)(一)工藝流程與設(shè)備廢水17排放懸浮物、油類、膠體;水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)混凝、沉淀、氣浮調(diào)節(jié)池中和第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)過(guò)濾吸附有機(jī)物膠體厭氧—好氧好氧曝氣生物濾池生物炭技術(shù)MBBR混凝沉淀(氣浮)催化氧化生化廢水預(yù)處理深度處理技術(shù)高效物化技術(shù)強(qiáng)化生物技術(shù)排放懸浮物、油類、膠體;混凝、沉淀、氣浮第3節(jié)吸附工固定床流動(dòng)床第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)固定床流動(dòng)床第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)19流化床第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)流化床第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)20

1吸附塔

塔徑1.0～3.5m；填充高度3.0～10m；填充層與塔徑比1～4。

2控制條件

容積速度：固定床<2m3/m3·h；移動(dòng)床<5m3/m3·h以下。

空塔流(線)速：固定床2.0～10.0m/h；移動(dòng)床10.0～30.0m/h。

接觸時(shí)間：10~50min(二)工藝設(shè)計(jì)第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)1吸附塔(二)工藝設(shè)計(jì)第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)21

3連續(xù)吸附串聯(lián)級(jí)數(shù)的確定

穿透曲線計(jì)算;

公式:

第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)3連續(xù)吸附串聯(lián)級(jí)數(shù)的確定第3節(jié)吸附工藝設(shè)計(jì)22

1原理

高溫下，吸附質(zhì)分子振動(dòng)，從吸附劑表面活性點(diǎn)脫附下來(lái)。高溫下，有機(jī)物分子成氣態(tài)分子逸出或成短鏈有機(jī)物。

2再生過(guò)程

脫水、干燥(100~150℃)、炭化(300~700℃)、活化(700~1000℃)。

3再生設(shè)備

立式多段再生爐、旋轉(zhuǎn)再生爐。第4節(jié)吸附劑的再生一、加熱再生1原理第4節(jié)吸附劑的再生一、加熱再生231原理

吸附質(zhì)與熔劑的親和力大于與吸附劑的親和力。

2常用再生劑

酸堿類、有機(jī)溶劑。吸附的酚、醋酸可用氫氧化鈉再生。吸附的DDT可用異丙醇再生。二、溶劑再生三、其它再生方法

氧化法、生物法等第4節(jié)吸附劑的再生1原理二、溶劑再生三、其它再生方法第4節(jié)吸附劑24第5節(jié)應(yīng)用及進(jìn)展給水處理

嗅、味的吸附凈化；微量污染物的吸附凈化。一、應(yīng)用廢水處理

典型有機(jī)污染物的吸附回收(酚、苯等)；組合工藝的達(dá)標(biāo)把關(guān)措施；活性炭生物強(qiáng)化技術(shù)；生物活性碳技術(shù)；高級(jí)氧化技術(shù)（催化劑載體）第5節(jié)應(yīng)用及進(jìn)展給水處理一、應(yīng)用廢水處理25混凝—砂濾—活性炭吸附工藝處理廢舊塑料清洗廢水混凝—砂濾—活性炭吸附工藝處理廢舊塑料清洗廢水水解-接觸氧化-氣浮-生物活性炭工藝處理印染廢水水解-接觸氧化-氣浮-生物活性炭工藝處理印染廢水第5節(jié)應(yīng)用及進(jìn)展深度處理方法，處理對(duì)象濃度低；處理的對(duì)象便于再生和回收；避免二次污染。二、注意事項(xiàng)第5節(jié)應(yīng)用及進(jìn)展深度處理方法，處理對(duì)象濃度低；二、注意事28例題例題:

進(jìn)水總有機(jī)碳為：100mg/L；出水容許濃度為：20mg/L；活性炭容重為：401g/L；柱中碳體積為1L。例題例題:29

求：

(1)吸附總有機(jī)碳量:終點(diǎn)Cb=90%C0,出水4300L。根據(jù)進(jìn)行圖解積分得：吸附總有機(jī)碳量為266.5g。

(2)終點(diǎn)活性炭吸附量266.5/401=0.66g/g;(3)穿透點(diǎn)活性炭吸附量130.5/401=0.33g/g;