水污染控制技术-吸 附

2. 弗兰德利希(Freundlich)
等温线
弗兰德利希等温线中X/M和C的含义 与兰格缪尔等温线中的相同，而常数 k与n取决于一些环境因素。取上式两 边的对数，即可重写为直线形式。 根据lg(X/M)对应lgC做一条直线，这 条直线的截距为lgK，斜率为1/n。 1/n越小，吸附性能越好。一般认为 1/n=0.1～0.5时，吸附处理出水水质 较好；1/n>2时，出水水质较差。但 当1/n较大时，由于吸附质平衡浓度 较高，故吸附量较大，吸附能力发挥 得也越充分，这种情况最好采用连续 式吸附操作。当1/n较小时，多采用 间歇式吸附操作。
（2）沉淀池
该厂含汞废水量每天有10—20m3，沉淀池能容纳1—2天的废水总量。沉淀池的作用，一是调节水量 和水质；二是将泥砂、杂质以及一部分汞化物 (如氧化汞、硫化汞) 沉淀下来。
（3）吸附池
有两个，每个能容纳约40m3废水，废水流人池1#到40m3后停止进水，用3—4个大气压力的压缩空气 搅拌30min，然后静置二个小时，取水样测量含汞浓度，若小于0．03 mg/L，则直接排放；若大于0．05 mg/L，还要进入池2#进一步吸附净化，操作条件同池1#。一般经过2—3次吸附处理后就能达到排放标淮。 第一个池子吸附了95％以上的汞，第二、三次吸附的汞量较少，出水也较干净了。
（二）吸附剂的再生
吸附
1. 加热再生法
（1）低温法 适于吸附浓度较高的简单低分子量的碳氢化合物和芳香族有机物的活性炭的再生 （2）高温法 适用于水处理粒状炭的再生
2. 药剂再生法
（1）无机药剂再生法 （2）有机溶剂再生法 （3）氧化再生法 ①湿式氧化法。吸附饱和的粉状炭可采用湿式氧化法进行再生。饱和炭用高压泵经换热器和水 蒸气加热器送入氧化反应塔。在塔内被活性炭吸附的有机物与空气中的氧反应，进行氧化分解， 使活性炭得到再生。再生后的炭经热交换器冷却后，再送入再生贮槽。 ②电解氧化法。将炭作阳极，进行水的电解，在活性炭表面产生的氧气把吸附质氧化分解。 ③臭氧氧化法。利用强氧化剂臭氧，将被活性炭吸附的有机物加以氧化分解。 ④生物氧化法。利用微生物的作用，将吸附在活性炭上的有机物氧化分解。
（三）吸附工艺
吸附
1．吸附操作 （1）静态吸附
静态吸附，又称静态间歇式吸附。是指在水不流动的条件下进行的吸附操作， (2) 动态吸附
动态吸附，又称动态连续式吸附。是在水流动条件下进行的吸附操作。
（四）应用实例
吸附
1. 含汞废水 图4-5是某工厂用活性炭处理含汞废水流程的示意图。该厂含汞废水经硫化钠置换反应沉淀处理后，
仍含有金属汞和汞化物(加氯化高汞等)。含汞量约在1mg/L，高峰时达2—3 mg/L，而该地允许排放标准 是0.05 mg/L，所以来用活性炭间歇式吸附池进一步处理，处理构筑物主要由三个池子组成。
吸附
图4-5 某工厂水排入反应池后，加入硫化钠，与含汞废水起置换反应后流入沉淀池。加硫酸亚铁和石灰的目的是 为了去除六价铬。
吸附
吸附剂与被吸附物之间的平衡关系用吸附等温线阐明。本节仅叙 述了兰格缪尔(Langmuir)与弗兰德利希(Freundlich)两种等温线。
1. 兰格缪尔(Langmuir)等温线
在兰格缪尔等温线的推导中，假定溶质是作为单分子层吸附在吸 附剂的表面，这是最经常使用的吸附等温线，以下列关系式给出： X——被吸附溶质的重量(被吸附物)(毫克) M——吸附剂重量(克)； K——平衡常数(厘米3吸附剂／毫克吸附物)， C——溶质的平衡浓度(毫克／升)； b——常数，代表每单位重量吸附剂所覆盖的单分子层(毫克被吸 附物／克吸附剂)。 上式绘制的X/M对应C的典型图形示于图4-2。
吸附
(四）吸附的影响因素
吸附
1. 吸附剂的性质 2. 吸附质的性质 3. 吸附过程的操作条件
二、吸附剂 （一）吸附剂种类
1. 活性炭 2. 其它吸附剂 （1）树脂吸附剂 （2）腐殖酸类吸附剂
吸附
工业应用的吸附剂必须满足以下要求： ① 吸附选择性好； ② 吸附容量大； ③ 吸附平衡浓度低； ④ 机械强度高； ⑤ 化学性质稳定； ⑥ 容易再生和再利用； ⑦ 制作原料来源广泛，价格低廉。
(三) 吸附平衡和吸附等温线
吸附
吸附过程是吸附和解吸的一个可逆的平衡过程。当废水与吸附剂充分接触后，一方面溶液中的吸附质被吸附剂吸 附，另一方面，由于热运动的结果使一部分已被吸附的吸附质脱离吸附剂的表面，又回到液相中去。这种吸附质 被吸附剂吸附的过程称为吸附过程；已被吸附的吸附质脱离吸附剂的表面又回到液相中去的过程称为解吸过程。 当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时，则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂 表面上的浓度都不再改变而达到平衡，即达到动态的吸附平衡。此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。
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（二） 吸附的分类
吸附
3. 离子交换吸附 离子交换吸附是指吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂表面原先固定在这些带电
点上的其它离子被置换出来，等于吸附剂表面放出一个等当量离子。这种吸附实质上吸附剂的表面发生了离子交换反应。 在吸附质浓度相同的条件下，离子所带电荷越多，吸附越强。而对于电荷相同的离子，其水化半径越小，越易被吸附。
吸附
（二） 吸附的分类
1. 物理吸附 (1) 物理吸附是一种放热反应 (2) 由于物理吸附是分子间力引起的，所以吸附热较小，一般在41.9kJ/mol以内。 (3) 没有特定的选择性。 (4) 影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积。
（二） 吸附的分类
吸附
2. 化学吸附 (1) 吸附热大，相当于化学反应热，吸附热一般为83.7418.7kJ/mol。 (2) 有选择性，一种吸附剂只能对一种或几种吸附质发生吸附作用，且只能形成单分子层吸附。 (3) 化学吸附比较稳定，当吸附的化学键力较大时，吸附反应为不可逆。 (4) 吸附剂表面的化学性能、吸附质的化学性质以及温度条件等，对化学吸附有较大的影响。
污水的物理处理 技术
——吸附
一、吸附原理
（一） 基本原理
吸附
吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的过程，它可发生在气液、气固、液固两相之间。在相界面上，物 质的浓度自动发生累积或浓集。在水处理中，主要利用固体物质表面对水中物质的吸附作用。
吸附处理可作为离子交换、膜分离技术处理系统的预处理单元，用以分离去除对后续处理单元有毒害作 用的有机物、胶体和离子型物质，还可以作为三级处理后出水的深度处理单元，以获取高质量的处理出水， 进而实现废水的资源化应用。
吸附
2. 三硝基甲苯(TNT炸药)废水 用粉末状工业用活性炭与混凝剂一起使用，来沉淀处理含TNT的废水。活性炭用量为废水中TNT
的10-20倍，明矾用量为20 mg/L (废水)。间歇式操作，用机械或压缩空气搅拌10min，静置沉淀2h。 3. 染料废水
如某化工厂用硫化染料废液制造大苏打，先用活性炭进行脱色。废液含硫代硫酸钠18％-20％，活 性炭用量为废液量的0.1％-0.2％，可视废液色泽而定