深度处理技术——吸附技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
亲有机物的吸附剂。吸附容最大，热稳定性高，化学稳定性 好，解吸容易。
吸附剂的“极性” 与“非极性”
• 在化学中，极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的
不均匀性。如果电荷分布得不均匀，则称该键或分子为极性； 如果均匀，则称为非极性。物质的一些物理性质（如溶解性、 熔沸点等）与分子的极性相关。
• 分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性溶质易溶于极性
性炭技术将活性炭作为载体，通过富集或人工固定微生物， 在适当的温度及营养条件下，微生物在活性炭表面生长繁殖， 形成BAC。它可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降 解作用。
2、活性炭生物再生的机理
• (1)浓度梯度 • 细菌主要集中于炭颗粒的外表及邻近大孔中。活性炭表面与炭
分子质量在500〜3000的有机物去除效果最好，大部分比较 大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等都能够牢固吸附 在活性炭表面上或孔隙中，并且腐殖质、合成有机物也能被 活性炭吸附去除。
• 总有机碳（TOC)、总有机卤化物（TOX)和总三卤甲烷（TTHM)
等
4、影响活性炭去除效果的主要因素
①活性炭的性质 ②吸附质的性质 ③溶液pH值的影响 ④温度的影响
附吸附质的多孔固体称为吸附剂。
• 吸附质附着到吸附剂表面的过程称为吸附，
而吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的 过程成为解吸。
2、吸附平衡
平衡
吸附
解吸
当吸附速度和解吸速度相等时，吸附质在溶液中和吸附剂 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。
3、吸附分离操作的分类 按作用力性质分
深度处理技术
吸附技术
吸附是一种物质 在另一种物质表面 上进行自动累积或 浓集的现象。
何为吸附？
一、Biblioteka Baidu附法的基本理论
1、定义
• 吸附分离操作：通过多孔固体物料与某一
混合组分体系接触，有选择地使体系中的 一种或多种组分附着于固体表面，从而实 现特定组分分离的操作过程。
• 被吸附到固体表面的组分称为吸附质，吸
2、活性炭的吸附机理
①孔隙具有吸附势
②分子运动理论
• a.一切物体均由分子或原子组成，分子（原子） 间有间隙；
• b.分子（原子）是处于永不停息漫无规则的热 运动状态，分子间相互碰撞很频繁；
• c.分子间有相互作用力，一般表现为引力。
③碰撞分子的直径 与活性炭孔隙直径
要匹配
3、活性炭吸附的应用
• 活性炭吸附技术一般是用来去除水中的溶解有机物，对相对
液体中浸泡不会软化、膨胀或破碎，具有良好的机械强度。
活性氧化铝
天然沸石
• 沸石是一种矿石，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯
提（Axel Fredrik Cronstedt）在冰岛发现有一类天然硅铝酸 盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典 文zeolit）。此后，人们对沸石的研究不断深入。
第一节 吸附技术
二、活性炭吸附技术
• 1、活性炭的基本性质 • 活性炭化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，
且其密度比水小，是一种多孔的疏水性吸附剂。活性炭具有发 达的微孔构造和巨大的比表面积
• 由孔隙直径大小分为三类： • 大孔（Φ≥50nm)，约占总孔容积的10%〜30%； • 微孔（Φ≤2nm)约占总孔容积的60%〜90%； • 中孔又称过渡孔（2nm≤Φ≤50nm)，约占总孔容积的5%〜7%。
性、耐热性和化学稳定性较好，但不耐燃烧。
• 许多组分在炭分子筛上的平衡吸附常数接近，但在常温
下的扩散系数差别较大，炭分子筛可以利用不同组分扩 散系数的差别完成分离。
炭分子筛
活性氧化铝
• 由含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。含有无定
形凝胶和氢氧化物晶体形成的刚性骨架结构。
• 活性氧化铝无毒、坚硬，对多数气体和蒸汽稳定，在水或
溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂，也即“相似相溶”。
活性炭纤维
• 活性炭纤维是将活性炭编织成各种织物的一种吸附剂形式。
活性炭+纤维 以纤维为原料制活性炭
活性炭纤维
炭分子筛
• “分子筛”（Molecular sieve）的概念。表示可以在分
子水平上筛分物质的多孔材料。
• 炭分子筛由微晶炭构成，具有表面疏水的特性，耐酸碱
三、生物活性炭技术
1、生物活性炭（biological activated carbon，BAC)的概念
• 在活性炭上固定微生物，提高活性炭的吸附容量，延长活性
炭的使用寿命，增强对水中有机物的降解能力，这是生物活 性炭技术（Biological ActivatedCarbon, BAC ）。
• 利用活性炭吸附与生物降解的协同作用来处理废水。生物活
按原料组成成分分
大吸附量分离
杂质去除
4、吸附剂 （1）对吸附剂的要求
a.吸附容量大 b.选择性强。 c.稳定性好。 d.适当的物理特性。 e.价廉易得。
（2）常见吸附剂
活性炭
• 由煤或木质原料加工得到的产品，通常一切含碳的物料都可
以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。
• 活性炭具有大比表面积的特征，具有非极性表面，属疏水和
• 天然沸石是一类分布很广的硅酸盐类矿物。由通过共用氧连结
在一起的硅氧四面体和铝氧四面体三维格架组成。
天然沸石
特点：
种类多 分布广 储量大 价格低廉 杂质多 纯度低
沸石分子筛
• 人造沸石，也叫合成沸石。是人工合成的无机离子交换剂，
可用于水的软化、海水脱盐和纯水制造等。
• 沸石用作分子筛，可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸
石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此 “沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。
• 沸石分子筛的极性随着硅铝比的增加而逐渐减弱。低硅铝比
的沸石能对气体或液体进行脱水和深度干燥，而且在较高的 温度和相对湿度下仍具有较强的吸附能力。
沸石分子筛
网红净水器
谢谢
饮用水净化技术
环境工程系 曹喆 曾婧滢
物理吸附：
• 由于吸附质分子与吸 附剂表面分子间存在 的范德华力所引起的
化学吸附
• 由于吸附剂和吸附质 之间发生化学反应而 引起的。
离子交换吸附
按吸附剂再生方式分
变温吸附
• 吸附剂主要靠加热 法得到再生
变压吸附
• 改变系统的压力来再生。系 统加压时，吸附质被吸附剂 吸附，系统降低压力，则发 生解吸，再通过惰性气体的 清洗，吸附剂得到再生。
吸附剂的“极性” 与“非极性”
• 在化学中，极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的
不均匀性。如果电荷分布得不均匀，则称该键或分子为极性； 如果均匀，则称为非极性。物质的一些物理性质（如溶解性、 熔沸点等）与分子的极性相关。
• 分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性溶质易溶于极性
性炭技术将活性炭作为载体，通过富集或人工固定微生物， 在适当的温度及营养条件下，微生物在活性炭表面生长繁殖， 形成BAC。它可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降 解作用。
2、活性炭生物再生的机理
• (1)浓度梯度 • 细菌主要集中于炭颗粒的外表及邻近大孔中。活性炭表面与炭
分子质量在500〜3000的有机物去除效果最好，大部分比较 大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等都能够牢固吸附 在活性炭表面上或孔隙中，并且腐殖质、合成有机物也能被 活性炭吸附去除。
• 总有机碳（TOC)、总有机卤化物（TOX)和总三卤甲烷（TTHM)
等
4、影响活性炭去除效果的主要因素
①活性炭的性质 ②吸附质的性质 ③溶液pH值的影响 ④温度的影响
附吸附质的多孔固体称为吸附剂。
• 吸附质附着到吸附剂表面的过程称为吸附，
而吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的 过程成为解吸。
2、吸附平衡
平衡
吸附
解吸
当吸附速度和解吸速度相等时，吸附质在溶液中和吸附剂 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。
3、吸附分离操作的分类 按作用力性质分
深度处理技术
吸附技术
吸附是一种物质 在另一种物质表面 上进行自动累积或 浓集的现象。
何为吸附？
一、Biblioteka Baidu附法的基本理论
1、定义
• 吸附分离操作：通过多孔固体物料与某一
混合组分体系接触，有选择地使体系中的 一种或多种组分附着于固体表面，从而实 现特定组分分离的操作过程。
• 被吸附到固体表面的组分称为吸附质，吸
2、活性炭的吸附机理
①孔隙具有吸附势
②分子运动理论
• a.一切物体均由分子或原子组成，分子（原子） 间有间隙；
• b.分子（原子）是处于永不停息漫无规则的热 运动状态，分子间相互碰撞很频繁；
• c.分子间有相互作用力，一般表现为引力。
③碰撞分子的直径 与活性炭孔隙直径
要匹配
3、活性炭吸附的应用
• 活性炭吸附技术一般是用来去除水中的溶解有机物，对相对
液体中浸泡不会软化、膨胀或破碎，具有良好的机械强度。
活性氧化铝
天然沸石
• 沸石是一种矿石，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯
提（Axel Fredrik Cronstedt）在冰岛发现有一类天然硅铝酸 盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典 文zeolit）。此后，人们对沸石的研究不断深入。
第一节 吸附技术
二、活性炭吸附技术
• 1、活性炭的基本性质 • 活性炭化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，
且其密度比水小，是一种多孔的疏水性吸附剂。活性炭具有发 达的微孔构造和巨大的比表面积
• 由孔隙直径大小分为三类： • 大孔（Φ≥50nm)，约占总孔容积的10%〜30%； • 微孔（Φ≤2nm)约占总孔容积的60%〜90%； • 中孔又称过渡孔（2nm≤Φ≤50nm)，约占总孔容积的5%〜7%。
性、耐热性和化学稳定性较好，但不耐燃烧。
• 许多组分在炭分子筛上的平衡吸附常数接近，但在常温
下的扩散系数差别较大，炭分子筛可以利用不同组分扩 散系数的差别完成分离。
炭分子筛
活性氧化铝
• 由含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。含有无定
形凝胶和氢氧化物晶体形成的刚性骨架结构。
• 活性氧化铝无毒、坚硬，对多数气体和蒸汽稳定，在水或
溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂，也即“相似相溶”。
活性炭纤维
• 活性炭纤维是将活性炭编织成各种织物的一种吸附剂形式。
活性炭+纤维 以纤维为原料制活性炭
活性炭纤维
炭分子筛
• “分子筛”（Molecular sieve）的概念。表示可以在分
子水平上筛分物质的多孔材料。
• 炭分子筛由微晶炭构成，具有表面疏水的特性，耐酸碱
三、生物活性炭技术
1、生物活性炭（biological activated carbon，BAC)的概念
• 在活性炭上固定微生物，提高活性炭的吸附容量，延长活性
炭的使用寿命，增强对水中有机物的降解能力，这是生物活 性炭技术（Biological ActivatedCarbon, BAC ）。
• 利用活性炭吸附与生物降解的协同作用来处理废水。生物活
按原料组成成分分
大吸附量分离
杂质去除
4、吸附剂 （1）对吸附剂的要求
a.吸附容量大 b.选择性强。 c.稳定性好。 d.适当的物理特性。 e.价廉易得。
（2）常见吸附剂
活性炭
• 由煤或木质原料加工得到的产品，通常一切含碳的物料都可
以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。
• 活性炭具有大比表面积的特征，具有非极性表面，属疏水和
• 天然沸石是一类分布很广的硅酸盐类矿物。由通过共用氧连结
在一起的硅氧四面体和铝氧四面体三维格架组成。
天然沸石
特点：
种类多 分布广 储量大 价格低廉 杂质多 纯度低
沸石分子筛
• 人造沸石，也叫合成沸石。是人工合成的无机离子交换剂，
可用于水的软化、海水脱盐和纯水制造等。
• 沸石用作分子筛，可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸
石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此 “沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。
• 沸石分子筛的极性随着硅铝比的增加而逐渐减弱。低硅铝比
的沸石能对气体或液体进行脱水和深度干燥，而且在较高的 温度和相对湿度下仍具有较强的吸附能力。
沸石分子筛
网红净水器
谢谢
饮用水净化技术
环境工程系 曹喆 曾婧滢
物理吸附：
• 由于吸附质分子与吸 附剂表面分子间存在 的范德华力所引起的
化学吸附
• 由于吸附剂和吸附质 之间发生化学反应而 引起的。
离子交换吸附
按吸附剂再生方式分
变温吸附
• 吸附剂主要靠加热 法得到再生
变压吸附
• 改变系统的压力来再生。系 统加压时，吸附质被吸附剂 吸附，系统降低压力，则发 生解吸，再通过惰性气体的 清洗，吸附剂得到再生。