水污染控制工程吸附法處理處理污水教材

吸附法處理污水主講：余玉操一、吸附原理當氣體或液體與固體接觸時，在固體表面上某些成分被富集的過程。back吸附物理吸附：靠分子間力產(chǎn)生的吸附，可吸附多種吸附質，可形成多分子吸附層。吸附━解吸是可逆過程，在低溫下就能吸附。2.化學吸附：由化學鍵力引起的吸附，吸能形成單分子吸附層，并具有選擇性，同時是不可逆的，在高溫下才能吸附。二種吸附往往是相伴發(fā)生，而不能嚴格分開。二、吸附平衡定義：當吸附質的吸附速率=解吸速率，即在單位時間內吸附數(shù)量等于解吸的數(shù)量，則吸附質在溶液中的濃度C與在吸附劑表面上的濃度都不再變時，即達到吸附平衡，此時吸附質在溶液的濃度C叫平衡濃度。

吸附量q(g/g)吸附劑吸附能力的大小以吸附量q表示，指單位重量的吸附劑所吸附的吸附質的重量。式中：V—廢水容積；W—活性炭投量，gC0—廢水吸附質濃度（g/L）C—吸附平衡時水中剩余的吸附質濃度(g/L)

q=f(C、T)，當T不變時，即T恒定，則q=f(C)，叫吸附等溫線。

吸附等溫線在一定T下，q隨平衡濃度C變化的曲（q=f(C)）叫吸附等溫線。用數(shù)學公式描述則叫吸附等溫式。吸附等溫式（三種）

朗謬爾公式表示I型吸附等溫線的有費蘭德利希公式表示II型吸附等溫線的有BET公式γ=+1.朗格繆爾（Langmuir）吸附等溫式

k'c1+k1c=

qmk1c1+k1cq==

m111qqmk1cqm取倒數(shù)變形得式中：γ—吸附劑吸附的物質總量，mgm—投加的吸附劑量，mgc—到達平衡時溶液中被吸附物的濃度，mg/LK’、k1—經(jīng)驗常數(shù)。2.弗勞德利希（Freundlich)吸附等溫式1nq==kc

γm1nlgq=lgc+lgk兩邊取對數(shù)：式中：q－吸附量

γ—吸附劑吸附的物質總量，mg m—投加的吸附劑量，mg c—到達平衡時溶液中被吸附物的濃度，mg/L K、n—經(jīng)驗常數(shù)。n值在正常條件下大于1。

3.BET公式（多層吸附）式中:qo—單分子吸附層的飽和吸附量,g/gCs—吸附質的飽和濃度,g/L

B—常數(shù)；C—平衡濃度，g/L

取倒數(shù)：

BET公式包括了朗謬爾公式：設

，且C<<Cs，則BET公式可寫成：令a=1/m，b=qo

……朗謬爾式

BET公式可以適應更廣泛的吸附現(xiàn)象?！搅縬是選擇吸附劑和吸附設備的重要參數(shù)，q決定吸附劑再生周期的長短，q越大，再生周期越長，再生劑用量及其費用越小。q通過吸附試驗來確定。

三、吸附速度通常吸附反應階段速度非?？?，總的過程速度由第一、二階段速度所控制。在一般情況下，吸附過程開始時往往由膜擴散控制，而在吸附接近終了時，內擴散起決定作用。吸附速度是指單位重量的吸附劑在單位時間內所吸附的物質量。吸附過程可分為3個階段。吸附階段顆粒外部擴散階段孔隙擴散階段吸附反應階段吸附質從溶液中擴散到吸附劑表面吸附質在吸附劑孔隙中繼續(xù)向吸附點擴散吸附質被吸附在吸附劑孔隙內的吸附點表面四、影響吸附的因素衡量指標吸附能力吸附速度固體吸附劑用吸附量衡量單位質量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量1.吸附速度主要取決于外部擴散速度和孔隙擴散速度

外部擴散速度與吸附劑的比表面積的大小成正比吸附劑顆粒直徑越小，速度越快增加溶液與顆粒間的相對運動速度，可提高速度與溶液濃度成正比孔隙擴散速度吸附劑顆粒越小，速度越快2.影響吸附的因素1．廢水的pH值廢水的pH值影響吸附劑及吸附質的性質。2．共存物質

物理吸附時吸附劑可吸附多種吸附質。一般共存多種吸附質時，吸附劑對某種吸附質的吸附能力比只含該種吸附質時的吸附能力差。3．溫度

因為物理吸附過程是放熱過程，溫度升高吸附量減少，反之吸附量增加。4．接觸時間

在進行吸附時，應保證吸附質與吸附劑有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。集美大學生物工程學院劉啟明五、吸附劑1.定義：具有較大的比表面積，較高的吸附容量，良好的吸附選擇性、穩(wěn)定性、耐磨性、耐腐蝕性、較好的機械強度，價廉宜得?；钚园淄?、漂白土、硅藻土活性炭硅膠活性氧化鋁沸石吸附樹脂腐殖酸類a、活性炭：比表面積可達800—2000m2/g，有很高的吸附能力。一般可制成粉末狀或顆粒狀。粉末狀活性炭吸附能力強，制備容易，價格降低，但再生困難，一般不能重復使用。顆粒狀活性炭價格較貴，但可再生重復使用，并且使用時勞動條件較好，操作管理方便b.腐植酸類吸附劑種類：天然的富含腐植酸的風化煤、泥煤、褐煤等，它們以直接使用或經(jīng)簡單處理后使用；將富含腐植酸的物質用適當?shù)酿ず蟿┲苽涑傻母菜嵯禈渲? 腐植酸是一組芳香結構的，性質與酸性物質相似的復雜混合物。腐植酸對陽離子的吸附，包括離子交換、螯合、表面吸附、凝聚等作用。 腐植酸類物質能吸附工業(yè)廢水中的許多金屬離子，如汞、鉻、鋅、鎘、鉛、銅等。

腐植酸類物質在吸附重金屬離子后,可以用H2SO4、HCl、NaCl等進行解吸。集美大學生物工程學院劉啟明2.吸附劑的再生

用某種方法將被吸附的物質，從吸附劑的細孔中除去，以達到能重復使用的目的。加熱再生法：由脫水、干燥、炭化，活化、冷卻等5步組成藥劑再生法：無機酸或NaOH，有機溶劑（苯、丙酮等）化學氧化法：電解氧化法，O3氧化法，濕式氧化法。生物法：利用微生物的作用，將被活性炭吸附的有機物加以氧化分解。固定床六、吸附工藝和設備操作方式連續(xù)式間歇式移動床流化床將廢水和吸附劑放在吸附池內進行攪拌30min左右，然后靜置沉淀，排除澄清液 吸附劑固定填放在吸附柱

(或塔)中在操作過程中定期地將接近飽和的一部分吸附劑從吸附柱中排出，并同時將等量的新鮮吸附劑加入柱中吸附劑在吸附柱內處于膨脹狀態(tài)，懸浮于由下而上的水流中1.固定床吸附

在廢水處理中常用固定床吸附裝置。其構造與快濾池大致相同。吸附劑填充在裝置內，吸附時固定不動，水流穿過吸附劑層。根據(jù)水流方向可分為升流式和降流式兩種。

降流式固定床吸附出水水質好，但水頭損失較大，特別在處理含懸浮物較多的污水時，需定期進行反沖洗，有時還需在吸附劑層上部設表面沖洗設備。2.移動床吸附原水從下而上流過吸附層,吸附劑由上而下間歇或連續(xù)移動。間歇移動床處理規(guī)模大時，每天從塔底定時卸炭1～2次，每次卸炭量為塔內總炭量的5％～10％移動床較固定床能充分利用床層吸附容量，出水水質良好，且水頭損失較小。由于原水從塔底進入，水中夾帶的懸浮物隨飽和炭排出，因而不需要反沖洗設備，對原水預處理要求較低，操作管理方便。目前較大規(guī)模廢水處理時多采用這種操作方式。3.流化床吸附

原水由底部升流式通過床層，吸附劑由上部向下移動。由于吸附劑保持流化狀態(tài)，與水的接觸面積增大，