环境工程原理第九章吸附
环境工程原理第九章吸附习题
第九章吸附一、基本概念吸附、吸附剂、吸附质、等温吸附方程、穿透曲线、穿透点、穿透时间二、填空1、根据吸附剂与吸附质之间的作用力性质不同，吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附过程是可逆的，化学吸附过程往往是不可逆的。
通常情况下物理吸附平衡吸附量随温度的上升而减小。
2、气-固物理吸附时，平衡吸附量与吸附质的平衡分压呈正相关，与温度呈负相关。
3、气-固物理吸附具有代表性的等温吸附方程有：Freundlich、Langmuir和BET方程，Freundlich、Langmuir公式的线性表达式分别是：q=kp1/n，1/q=[1 /(k1q m)](1/p)+1/q m。
4、接触过滤吸附中单级吸附的物料衡算方程（或操作线方程）为：G(ρ0-ρ1)=L(ｘ1-ｘ0)或ρ1 =_—（L/G）ｘ1+（L/G）ｘ0 +ρ0当吸附剂的初始吸附量为零时，操作线方程为：ρ1 =_—（L/G）ｘ1+ρ0 若吸附平衡符合Freundlich方程，L/G=(ρ0-ρ1)/(kρ11/n).5、二级错流吸附，吸附平衡符合Freundlich方程，在ｘ0=0的情况下，两级吸附吸附物料衡算方程分别为：L1/G=(ρ0-ρ1)/(kρ11/n)，L2/G=(ρ1-ρ2)/(kρ21/n)，总物料衡算方程为：（L1+ L2）G=(ρ0-ρ1)/(kρ11/n)+(ρ1-ρ2)/(kρ21/n)要使吸附剂用量之和最小，（ρ1/ρ2）1/n-ρ0/ρ1n=1-1/n6、m级逆流吸附，整个系统的物料衡算方程为：G(ρ0-ρm)=L(ｘ1-ｘm+1)三、计算题：例题9.5.2例题9.5.3 （已知吸附平衡符合Freundlich 方程，X=640Y1/2.22）例题9.5.4，9.5.5习题9.1-9.4。
环境工程原理第九章 吸附
缺点： 由于吸附剂是固体，难于实现连续操作；吸附剂
的吸附容量小，再生频繁，不适用分离高浓度体系等，
这些使吸附操作的应用受到了一定的限制。
三、吸附分离操作的应用
• 吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合 物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中 的痕量杂质。
日常生活： 木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）
随着p增大，吸附量q随之增加。但p增加到一定程度后，q不再变化。 Freundlich方程为经验公式。
压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。
弗兰德里希等温线
相对吸附量
相对压力
• n一般大于1，n值越大，其吸附等温线与线性偏离越大。 • 当n>10，吸附等温线几乎变成水平线，是不可逆吸附。
（二）按吸 附剂再生方 法分类：
吸附
变温吸附（TSA)
几乎专门用于处理量较小的物料的分 离，吸附剂主要靠加热法得到再生。
变压吸附(PSA)
系统加压时发生吸附，系统减压时 发生解吸。广泛用于大通量气体混 合物的分离。 被吸附组分的质量分数大 于10%
（三）按原料组成 吸附 分类： （四）按分离 机理分类：
——需要进行试验研究
本节思考题
(1)常用的吸附剂有哪些。
(2)吸附剂的主要特性是什么。 (3)简述几种吸附剂的制备、结构和应用特性：活 性炭、活性炭纤维、炭分子筛、硅胶、活性氧 化铝和沸石分子筛。
第三节 吸附平衡
本节的主要内容
一、单组分气体吸附 二、双组分气体吸附
三、液相吸附
吸附平衡与平衡吸附量
活化：形成发达的细孔。两种办法:
气体法：通入水蒸气，温度在800－1000度； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等
同济大学《环境工程原理》复习重点及期末考试真题整理
同济大学《环境工程原理》复习重点及期末考试真题整理目录《环境工程原理》复习提纲 (1)同济大学《环境工程原理》期末考试试题一 (10)同济大学《环境工程原理》期末考试试题二 (13)同济大学《环境工程原理》期末考试试题三 (16)同济大学《环境工程原理》期末考试试题四 (19)同济大学《环境工程原理》期末考试试题五 (22)同济大学《环境工程原理》期末考试试题六 (25)同济大学《环境工程原理》期末考试试题七 (28)同济大学《环境工程原理》期末考试试题八 (31)同济大学《环境工程原理》期末考试试题九 (34)同济大学《环境工程原理》期末考试试题十 (37)《环境工程原理》各章重点问题总结 (40)《环境工程原理》复习提纲第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3. 简述土壤污染治理的技术体系。
4. 简述废物资源化的技术体系。
5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。
5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算1.进行质量衡算的三个要素是什么？2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。
3.质量衡算的基本关系是什么？4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
环境工程原理《吸附》习题及答案
环境工程原理《吸附》习题及答案1 、 25℃，101.3kPa 下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下： q/[ g(气体)•g(活性炭)-1] 0 0.1 0.2 0.3 0.35 气体的平衡分压 /Pa2671600560012266试判断吸附类型，并求吸附常数。
如果25℃，101.3kPa 下，在1L 的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa ，向容器中放入2g 活性炭，密闭。
忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下图1由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir 或Freundlich 型。
由11111m mq q k p q =+，整理数据如下 1/q 10 5 3.3 2.86 1/p0.003740.000620.000180.00008作1/q 和1/p 的直线图2由ln 1/ln ln q n p k =+，整理数据如下：ln p 5.59 7.38 8.63 9.41 ln q-2.30-1.61-1.20-1.05作ln q 和ln p 的直线图3由以上计算可知，用Freundlich 等温方程拟合更好一些。
同时计算参数如下： 1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为1/30.016q p = 题设条件下，甲醛的物质的量为120000.0010.00488.314298pV n RT ⨯===⨯mol 质量为0.0048300.144m =⨯=g假设达到吸附平衡时吸附量为q ，则此时的压力为()0.14428.314298/300.001q p -⨯⨯=将1/30.016q p =代入，可以求得89p =Pa所以此时甲醛的平衡分压已经很低，如果忽略的话，可以认为此时容器内的压力为101.31289.3-=kPa2、 现采用活性炭吸附对某有机废水进行处理，对两种活性炭的吸附试验平衡数据如下：平衡浓度COD /(mg•L -1) 10050010001500200025003000A 吸附量/ [mg•g(活性炭)-1]55.6 192.3 227.8 326.1357.1378.8 394.7B 吸附量/[mg•g(活性炭)-1]47.6 181.8 294.1 357.3398.4 434.8476.2 试判断吸附类型，计算吸附常数，并比较两种活性炭的优劣。
环境工程原理复习资料
第四章、质量传递1、传热过程主要有两种：强化传热、削弱传热2、热传递主要有三种方式：热传导、对流传热、辐射传热3、热传导：通过分子、原子和电子的振动、位移和相互碰撞发生的热量传递过程4、对流传热：流体中质点发生相对位移而引起的热量传递过程（流体与固体壁面之间的热传递过程）5、自然对流传热：流体内部温度的不均匀分布形成密度差，在浮力的作用下流体发生对流而产生的传热过程。
6、强制对流传热：由于水泵、风机或其他外力引起流体流动而产生的传热过程。
7、辐射传热的过程：物体将热能变为辐射能，以电磁波的形式在空中传播，当遇到另一个物体时，又被物体全部或者部分吸收而变成热能。
（不需要任何介质作媒体，可以在真空中传播）8、导热系数：反映温度变化在物体中传播的能力。
9、气体的导热系数随温度的升高而增高，在气体中氢气的导热系数最高。
10、液体的导热系数随温度的升高而减小（水和甘油除外）11、晶体的导热系数随温度的升高而减小（非晶体相反）12、多孔性固体的导热系数与孔隙率、孔隙微观尺寸以及其中所含流体的性质有关，干燥的多孔性固体导热性很差，通常作为隔热材料，但材料受潮后，由于水比空气的导热系数大得多，其隔热性能将大幅度下降，因此，露天保温管道必须注意防潮。
14、对流传热与热传导的区别：对流传热存在流体质点的相对位移，而质点的位移将是对流传热速率加快。
15、影响对流传热的因素：物理特征、几何特征、流动特征16、湍流边界层内，存在层流底层、缓冲层和湍流中心三个区域，流体处于不同的流动状态。
17、传热边界层：壁面附近因传热而使流体温度发生变化的区域（存在温度梯度的区域）18、传热过程的阻力主要取决于传热边界层的厚度19、普兰德数：分子动量传递能力和分子热量传递能力的比值20、对流传热系数大小取决于流体物性、壁面情况、流动原因、流动状况、流体是否相变等21、对流传热微分方程式可以看出，温度梯度越大，对流传热系数越大22、求解湍流传热的对流传热系数有两个途径：量纲分析法并结合实验、应用动量传递与热量传递的类似性建立对流传热系数与范宁摩擦因子之间的定量关系23、自然对流：在固体壁面与静止流体之间，由于流体内部存在温差而造成密度差，是流体在升浮力作用下流动。
环境工程学节 离子交换和吸附
树脂 类型
有效 pH范
围
强酸性离 子交换树
脂
1~14
弱酸性离 子交换树
脂
强碱性离子 交换树脂
弱碱性离 子交换树
脂
5~14
1~12
0~7
7
7
（二）离子交换树脂的性质
2. 交换容量
定量表示树脂交换能力的大小，单位为mol/kg(干 树脂)或mol/L(湿树脂)；
交
全交换
换
容量
容 量
工作交 换容量
一定量的树脂所具有的活性 基团或可交换离子的总数量
树脂在给定工作条件下实际 的交换能力
8
（二）离子交换树脂的性质
3. 交联度 交联度较高的树脂，孔隙较低，密度较大，离子
扩散速度较低，对半径较大的离子和水合离子的交换 量较小，浸泡在水中时，水化度较低，形变较小，也 就比较稳定，不易破碎。
4. 交换势
水中交换离子的交换势大，交换离子越容易取代 树脂上的可交换离子，也就表明交换离子与树脂之间 的亲和力越大。
A、 小孔（微孔）：孔径在2nm以下，其表面积占总表面 积的95%以上，吸附量主要由小孔支配。
B、中孔（过渡孔）：孔径为2-100nm ,表面积占比表面积 的5%以下。它为吸附质提供扩散通道，影响大分子物质的吸 附。
C、大孔：孔径为100-10000nm，表面积只有0.5-2m2/g， 占比表面积不足1%，主要为吸附质提供扩散通道。
31
（一）吸附剂
1. 活性炭
※实际应用中，应根据吸附质分子的大小和活性炭
的细孔分布来选择合适的活性炭。
32
（一）吸附剂
1. 活性炭 （3）活性碳的表面化学性质
活性炭是非极性的，但在制造过程中， 处于微晶体边缘的碳原子由于共价键不饱 和，易与氢、氧结合形成各种含氧官能团 ，具有微弱的极性。
环境工程原理知识重点归纳(最新整理)
第一章绪论1.“环境工程学”的主要研究对象是什么？2. 去除水中的溶解性有机污染物有哪些可能的方法？它们的技术原理是什么？3. 简述土壤污染治理的技术体系。
4. 简述废物资源化的技术体系。
5. 阐述环境净化与污染控制技术原理体系。
6. 一般情况下，污染物处理工程的核心任务是：利用隔离、分离和（或）转化技术原理，通过工程手段（利用各类装置），实现污染物的高效、快速去除。
试根据环境净化与污染防治技术的基本原理，阐述实现污染物高效、快速去除的基本技术路线。
第二章质量衡算与能量衡算第一节常用物理量1．什么是换算因数？英尺和米的换算因素是多少？2．什么是量纲和无量纲准数？单位和量纲的区别是什么？3．质量分数和质量比的区别和关系如何？试举出质量比的应用实例。
4．大气污染控制工程中经常用体积分数表示污染物的浓度，试说明该单位的优点，并阐述与质量浓度的关系。
5．平均速度的涵义是什么？用管道输送水和空气时，较为经济的流速范围为多少？第二节质量衡算1.进行质量衡算的三个要素是什么？2.简述稳态系统和非稳态系统的特征。
3.质量衡算的基本关系是什么？4.以全部组分为对象进行质量衡算时，衡算方程具有什么特征？5.对存在一级反应过程的系统进行质量衡算时，物质的转化速率如何表示？第三节能量衡算1．物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量的变化与环境的关系如何？2．什么是封闭系统和开放系统？3．简述热量衡算方程的涵义。
4．对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变化如何表现？5．对于不对外做功的开放系统，系统能量能量变化率可如何表示？第四章热量传递第一节热量传递的方式1.什么是热传导？2.什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自然对流传热的实例。
3.简述辐射传热的过程及其特点4.试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空气处于流动状态。
5.若冬季和夏季的室温均为18℃，人对冷暖的感觉是否相同？在哪种情况下觉得更暖和？为什么？第二节热传导1. 简述傅立叶定律的意义和适用条件。
水质工程学吸附全解课件
06
吸附过程的经济技术评估与 案例分析
经济技术评估方法与指标
评估方法
吸附过程的经济技术评估主要包 括生命周期成本分析、投资回报 率分析、成本效益分析等。
评估指标
主要的评估指标包括每吨水的处 理成本、设备运行效率、设备维 护费用、设备使用寿命等。
吸附工艺的经济技术评估
工艺选择
根据原水水质、处理要求和场地条件 等因素，选择合适的吸附工艺，并进 行技术经济比较。
03
吸附平衡与动力学
吸附平衡
01
02
03
定义
吸附平衡是指在水处理过 程中，吸附剂与水中污染 物通过相互作用达到动态 平衡的状态。
平衡机制
吸附平衡主要受污染物在 水中的溶解度、吸附剂的 表面性质、以及水中的pH 值等因素影响。
吸附等温线
描述了在不同温度和压力 条件下，吸附剂对污染物 的吸附量与溶液中污染物 浓度的关系曲线。
03
固定床吸附设备
利用固定床层进行吸附，适用于大流量、低 浓度污染物的处理；
05
02
物理吸附设备
利用吸附剂的多孔性和高比表面积，通过物 理吸附去除水中的污染物；
04
按结构
可分为固定床吸附设备和移动床吸附 设备；
06
移动床吸附设备
利用移动床层进行吸附，适用于高浓度污染物 的处理。
常用吸附工艺流程
01
02
03
04
原水进入吸附塔前，需进行预 处理，以去除大颗粒物和悬浮
物；
预处理后的水进入吸附塔，与 吸附剂接触，污染物被吸附；
吸附后的水经过排放口排出， 或进行后续处理；
吸附剂可通过空气吹脱或水洗 脱方式进行再生。
吸附塔的设计与优化
环境工程原理思考题总结
物质的转化速率如何表示？
第三节 能量衡算
本节思考题
（1）物质的总能量由哪几部分组成？系统内部能量 的变化与环境的关系如何？
（2）什么是封闭系统和开放系统？ （3）简述热量衡算方程的涵义。 （4）对于不对外做功的封闭系统，其内部能量的变
化如何表现？ （5）对于不对外做功的开放系统，系统能量变化率
第二节 物理吸收
本节思考题
(1)亨利定律有哪些表达形式，意义如何，常数之 间的关系如何？
(2)如何通过相平衡曲线判断传质方向，其物理意 义何在？
(3)举例说明如何改变平衡条件来实现传质极限的 改变。
(4)吸收过程有哪几个基本步骤？
第二节 物理吸收
本节思考题
(5)双膜理论的基本论点是什么？ (6)吸收速率与传质推动力和传质阻力的关系，有
同点。 (3)使用转子流量计时读数为什么需要换算？ (4)测定气体的流量计能否用来测量液体？ (5)简述转子流量计的安装要求。
第四章 热量传递
第一节 热量传递的方式
本节思考题
(1)什么是热传导？ (2)什么是对流传热？分别举出一个强制对流传热和自
然对流传热的实例。 (3)简述辐射传热的过程及其特点。 (4)试分析在居室内人体所发生的传热过程，设室内空
么影响。
第二节 重力沉降
本节思考题
(1)简要分析颗粒在重力沉降过程中的受力情况。 (2)层流区颗粒的重力沉降速度主要受哪些因素影响？ (3)影响层流区和湍流区颗粒沉降速度的因素有何不同，
原因何在？ (4)流体温度对颗粒沉降的主要影响是什么？ (5)列出你所知道的环境工程领域的重力沉降过程。 (6)分析说明决定降尘室除尘能力的主要因素是什么。 (7)通过重力沉降过程可以测定颗粒和流体的哪些物性
吸附原理及应用PPT课件
C = C0
交界层
C=0
L
0
1.0
C/C0
吸附
冲洗 洗脱
吸附
冲洗
洗脱
y 时间/体积
固定床内的浓度分布曲线
yF
时间
y
0
0
l
床层长度
q = f (y)
时间
• 指正在发生吸附作用的那段填充层，
吸附区 和 平衡区
yF
y
0
(1)物理吸附：溶质吸与附吸过附剂程之理间论由根于底范
德吸华附力的而分产类生的吸附。 (2)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反 响，形成牢固的吸附化学键和外表络合 物。 (3)交换吸附：溶质的离子由于静电引力 作用聚集在吸附剂外表的带电点上，并 置换出原先固定在这些带电点上的其他 离子。
固体内局部子所受分子间的作用力是对称的，而固体外表 分子所受力是不对称的。向内的一面受内局部子的作用力 较大，而外表向外一面所受的作用力较小， 因而当气体分子或溶液中溶质分子在运动过程中碰到固体 外表时就会被吸引而停留在固体外表上。
非
定向力 极性分子的永久偶极静电力
共
诱导力 极性分子与非极性分子之间的吸引力
价
色散力 非极性分子之间的引力〔瞬间偶极〕
作 用
氢键力 介于库仑引力与范德华引力之间的特殊 分子间定向作用力
吸附质和吸附剂之间的作用力－范德华 力
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
吸附过程理论根底
一种特殊的分子间作用力，介于库仑引力与范德华引力 之间的特殊定向力，比诱导力、色散力都有大
〔三〕操作条件
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温 有利于脱附.
吸附工艺和设备
间歇式
操 作 方 式
环境工程原理_名词解释
n
质量比：混合物 中 某组分的质量 与 惰性组分质量 之比 X m ；
mA A
m mA
摩尔比：混合物 中 某组分的物质 的量 与 惰性组分 物质的量 之比 n ； X
A A
Байду номын сангаас
n nA
流量：单位时间 流过 流动截面 的 流体体积 ； 流速：单位时间 内流体在 流动方 向上 流过的 距 离 。 4.沉降分离包括： 重力沉降、离心沉 降、点沉降、惯性 沉降和扩散沉降 。 重力沉降和离心沉 降：利用分离颗粒 与流体之间存在的 密度差，在 重力或 离心力 的作用下 使颗粒和流体之间 发生相对运动；
1.按过滤机理分： 表面过滤和深层过 滤 2.按促使流体流动 的推动力分： 重力过滤：在水位 差的作用下被过滤 流态对分离的影 的混合液通过过滤 响： 层流边界层和 介质进行过滤，如 湍流边界层都会发 水处理中的快滤 生分离，在相同逆 池。 压梯度下，层流边 真空过滤：在真空 界层比湍流边界层 下过滤，如水处理 更容易发生分离， 中的真空过滤机。 由于层流边界层中 第五章 质量传递 压力差过滤：在加 近壁处速度随 y 的 传质机理：①分子 压条件下过滤，如 增长缓慢，逆压梯 扩散（慢） ：由分子 水处理中的压滤滤 度更容易阻滞靠近 的热运动引起；涡 池。 壁面的低速流体质 流扩散（快） ：由流 离心过滤：使被分 点，湍流边界层的 体微团的宏观运动 离的混合液旋转， 分离点延迟产生。 引起。 在所产生的惯性离 阻力损失起因： （1） 单向扩散 ：只有气 心力的作用下，使 内摩擦造成的摩擦 相组分从气相向液 流体通过周边的滤 阻力（2）物体前后 相传递，而没有物 饼和过滤介质，从 压强差造成的形体 质从液相想气相作 而实现与颗粒物的 阻力 相反方向的传递， 分离。 摩擦阻力：边界层 这种现象可视为单 主要特征：随着过 内的流动状态，边 向扩散（氨被水吸 滤过程的进行，流 界层的厚度 收） 。原理：P186 体中的固体颗粒被 形体阻力：物体前 等分子扩散： 在一 截留在过滤介质表 后压强差，边界层 些双组份混合体系 面并逐渐积累成滤 分离，尾流区域的 的传质过程中，当 饼层。 大小 体系总浓度保持均 滤饼层厚度：随过 阻力损失的影响因 匀不变时，组分 A 滤时间的增长而增 素： （ 流 动 的 雷 诺 在分子扩散的同时 厚，其增加速率与 数、物体的形状、 伴有组分 B 向相反 过滤所得的滤液的 表面粗糙度等） 摩 方向的分子扩散， 量成正比。 擦阻力：边界层内 且组分 B 扩散的量 过滤速度：由于滤 的流动状态，边界 与组分 A 相等，这 饼层厚度的增加， 层的厚度；形体阻 种传质过程就叫等 因此在过滤过程中 力：物体前后压强 分子扩散。 是变化的。 差，边界层分离， 第七章 过滤 比表面积等于混合 尾流区域的大小。 过滤过程 ：混合物 颗粒的比表面积的 （1）流态的影响： （非均相）的分离： 颗粒粒径 湍流时，摩擦阻力 液体或气体通过过 颗粒 i 的等体积当 较层流时大。但与 滤介质，固体颗粒 量直径 ：各筛上筛 层流时相比，分离 被截留下来，而流 留物的平均直径 点后移，尾流区较 体通过过滤介质， 颗粒床层的当量直 小，形体阻力将减 从而实现固液或固 径： 与床层空隙体
环境工程原理--吸附
本章主要内容
第一节
第二节 第三节 第四节
概述
吸附平衡 吸附速率 吸附操作及计算
第一节 吸附分离操作的基本概念
•一：吸附操作------利用多孔固体物质选择性的吸附流体中的
一种或多种组分，从而使流体混合物得以分离的方法。 •被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 •用于吸附的多孔固体物质——称为吸附剂 •吸附质附着到吸附剂表面的过程——吸附 吸附质从吸附剂表面脱离的过程——解吸或脱附 •吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面 吸收质的传递方向：
假设： • 吸附分子在吸附剂上是按各个层次排列的。 • 吸附过程取决于范德华引力，吸附质可以在吸附剂表面一 层一层地累叠吸附。 • 每一层吸附都符合Langmuir公式。
q
kb pq m p ( p p0 )[(1 ( kb 1) ] p0
(9.3.6)
p0——吸附质组分的饱和蒸气压
q=f(q,T)
单分子层吸附等温线 不同温度下NH3在木炭上的吸附等温线
具有代表性的等温吸附方程
1. 朗格谬尔（langmuir)公式
q=kө=kbp/(1+bp)
q—平衡吸附量
p—吸附质分压 ө —覆盖度，即吸附剂表面被吸附质分子覆盖的比例 ，量纲为一 k，b —为常数 ө=V/vm V，vm —分别为气体分压为p时吸 附剂覆盖单层 分子时被吸附气体在标准状况下的体积。
在溶剂的吸附作用忽略不计时，可以认为是单组分吸附。
2. 吸附等温线测定方法： 假设溶剂不被吸附，或者液体混合物是溶质的稀溶液 ,则V不变，测定溶液与吸附剂接触前后的浓度变化 达到吸附平衡时：
V：液体容积， m：吸附剂质量
q = V(C0-C*)/m
环境工程原理第九章吸附习题备课讲稿
环境工程原理第九章吸附习题第九章吸附一、基本概念吸附、吸附剂、吸附质、等温吸附方程、穿透曲线、穿透点、穿透时间二、填空1、根据吸附剂与吸附质之间的作用力性质不同，吸附过程可以分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附过程是可逆的，化学吸附过程往往是不可逆的。
通常情况下物理吸附平衡吸附量随温度的上升而减小。
2、气-固物理吸附时，平衡吸附量与吸附质的平衡分压呈正相关，与温度呈负相关。
3、气-固物理吸附具有代表性的等温吸附方程有：Freundlich、Langmuir和BET方程，Freundlich、Langmuir公式的线性表达式分别是：q=kp1/n，1/q=[1/(k1q m)](1/p)+1/q m。
4、接触过滤吸附中单级吸附的物料衡算方程（或操作线方程）为：G(ρ0-ρ)=L(ｘ1-ｘ0)或ρ1 =_—（L/G）ｘ1+（L/G）ｘ0 +ρ0当吸附剂的初始吸附量为零1时，操作线方程为：ρ1 =_—（L/G）ｘ1+ρ0 若吸附平衡符合Freundlich方程，L/G=(ρ0-ρ1)/(kρ11/n).5、二级错流吸附，吸附平衡符合Freundlich方程，在ｘ0=0的情况下，两级吸附吸附物料衡算方程分别为：L1/G=(ρ0-ρ1)/(kρ11/n)，L2/G=(ρ1-ρ2)/(kρ21/n)，总物料衡算方程为：（L1+ L2）G=(ρ0-ρ1)/(kρ11/n)+(ρ1-ρ2)/(kρ21/n)要使吸附剂用量之和最小，（ρ1/ρ2）1/n-ρ0/ρ1n=1-1/n6、m级逆流吸附，整个系统的物料衡算方程为：G(ρ0-ρm)=L(ｘ1-ｘm+1)三、计算题：例题9.5.2例题9.5.3 （已知吸附平衡符合Freundlich 方程，X=640Y1/2.22）例题9.5.4，9.5.5习题9.1-9.4。
胡洪营《环境工程原理》(第2版)配套辅导用书-第九章 吸附【圣才出品】
第九章 吸附9.1 复习笔记【知识框架】吸附分离操作的分类 吸附分离操作的基本概念吸附分离操作的应用 常用吸附剂的主要特性吸附剂几种常用的吸附剂 单组分气体吸附吸附平衡 双组分气体吸附 液相吸附吸附剂颗粒外表面界膜传质速率吸附剂颗粒内表面扩散速率吸附动力学 内表面扩散阻力控制时的吸附过程外表面结膜阻力和内表面扩散阻力同时存在的吸附过程 外表面界膜控制时的吸附过程单级吸附 接触过滤吸附 多级吸附吸附操作与吸附穿透曲线 逆流多级吸附 固定床吸附吸附【重点难点归纳】一、吸附分离操作的基本概念1．吸附分离操作的分类（见表9-1）表9-1 吸附分离操作的分类分类依据类型概念按作用力性质物理吸附当吸附剂表面分子与吸附质分子间的引力大于流体相内部分子间的引力时，吸附质分子就被吸附在固体表面上，这种吸附又称范德华吸附2．吸附分离操作的应用（见表9-2）表9-2 吸附分离操作的应用应用方面具体实例气体或溶液的脱水及深度干燥空气除湿等气体或溶液的除臭、脱色及溶二、吸附剂1．常用吸附剂的主要特性①吸附容量大；②选择性强；③稳定性好；④适当的物理特性；⑤价廉易得。
工业上常用的吸附剂的种类、性质及用途见表9-3。
表9-3 吸附剂的种类、性质及用途2．几种常用的吸附剂（见表9-4）表9-4 常见吸附剂的物化性质及吸附效果吸附剂种类物化性质吸附效果活性炭具有非极性表面，属疏水和亲有机物的吸附剂吸附容量大，热稳定性高，化学稳定性好，解吸容易活性炭纤维是将活性炭编织成各种织物的一种吸附剂活性炭纤维的吸附能力比一般活性炭要高1～10倍，对恶臭的脱除最为有效，特别是对丁硫醇的吸附量比颗粒活性炭高出40倍。
在废水处理中，活性炭纤维也比颗粒活性炭去除污染物的能力强炭分子筛具有接近分子大小的超微孔，由微晶炭构成，具有表面疏水的特性，耐酸碱性、耐热性和化学稳定性较好，但不耐燃烧对同系化合物或有机异构体的选择系数较低，选择分离能力较弱；经过严格加工的炭分子筛孔能对分子尺寸小于孔径的分子进行筛分三、吸附平衡1．单组分气体吸附（1）吸附平衡理论在一定条件下吸附剂与吸附质接触时，吸附质会在吸附剂上发生凝聚，同时凝聚在吸附剂表面的吸附质也会向气相中逸出。
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环境工程原理第九章吸附
1.引言
吸附是环境工程中一种常见的处理技术，它利用固体表面与溶质之间
的相互作用力，将溶质从溶液中去除。
吸附过程是一个动力学过程，它包
括吸附平衡和吸附速率两个方面。
本章将重点介绍吸附原理及其在环境工
程中的应用。
2.吸附原理
吸附是一种表面现象，它是在固体表面上形成一个液体或气体分子层
的过程。
吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指分子在吸附剂表面上凝聚形成薄层的过程。
物理吸附的
主要作用力是范德华力，范德华力是由于电子云的不规则运动而引起的，
它的作用范围很短，只有几个分子层的距离。
物理吸附的吸附热一般在
20-60 kJ/mol之间。
化学吸附是指溶质分子在吸附剂表面上与吸附剂形成化学键的过程。
化学吸附的主要作用力是化学键，它的作用范围比范德华力要长，可以达
到几个分子层的距离。
化学吸附的吸附热一般在80-400 kJ/mol之间。
吸附过程是一个动态平衡过程，它可以用等温吸附线来描述。
等温吸
附线是指在一定温度下，吸附系统中吸附剂表面上吸附物浓度与溶液中吸
附物浓度之间的关系。
等温吸附线分为等温吸附线和等温吸附线两种类型。
等温吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在饱和蒸气中，记录吸
附剂表面上吸附物的浓度和蒸气中吸附物的浓度之间的关系。
等温吸附线
一般呈现为S型曲线，这是由于吸附过程的初始阶段存在物理吸附和化学
吸附两个阶段的共存，随着吸附物浓度的增加，物理吸附的贡献逐渐减小而化学吸附的贡献逐渐增加。
等量吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在不同浓度的溶液中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和溶液中吸附物的浓度之间的关系。
等量吸附线和等温吸附线相似，都呈现为S型曲线。
3.吸附过程的影响因素
吸附过程受多种因素的影响，主要包括吸附剂的性质、溶质的性质、溶液的性质和操作条件等。
吸附剂的性质是影响吸附过程的主要因素之一、吸附剂的孔径大小、比表面积和表面官能团等特征决定了它的吸附性能。
孔径大小对吸附剂的吸附能力有很大影响，较小的孔径能提高吸附剂的选择性，较大的孔径则有助于更大分子的扩散。
比表面积越大，吸附剂的吸附能力越强。
不同的官能团对不同的溶质具有不同的吸附活性。
溶质的性质是影响吸附过程的另一个重要因素。
溶质的分子大小、形状、极性和化学性质都会影响它在吸附剂表面的吸附能力。
较小的溶质分子能更容易地进入吸附剂的孔隙中，极性溶质会与吸附剂之间的电荷相互作用，而非极性溶质则更容易通过范德华力与吸附剂相互作用。
溶液的性质也会影响吸附过程。
溶液中溶质的浓度、pH值、温度和离子强度等因素都会影响吸附过程。
溶质浓度的增加会增加吸附剂表面上吸附物的浓度，从而增强吸附过程。
pH值的改变会影响吸附剂表面的电荷性质，从而改变吸附过程。
温度的升高会增加溶质和吸附剂分子的热运动，从而加快吸附速率。
离子强度的增加会增加溶质与溶剂之间的离子相互作用，从而减小吸附过程。
4.吸附在环境工程中的应用
吸附在环境工程中有着广泛的应用。
下面以有机污染物的吸附处理为
例进行介绍。
有机污染物的吸附处理是通过选择合适的吸附材料将溶液中的有机污
染物吸附到吸附剂表面，达到去除有机污染物的目的。
常用的吸附材料包
括活性炭、纳米材料和天然吸附剂等。
活性炭是一种常用的吸附剂，它具
有较大的比表面积和丰富的孔隙结构，能够有效地吸附有机污染物。
纳米
材料具有较高的比表面积和吸附能力，可以高效地吸附有机污染物。
天然
吸附剂如藻类、细菌和真菌等也具有较好的吸附性能。
有机污染物的吸附处理过程受到吸附剂的选择、吸附剂用量、溶液浓
度和操作条件等因素的影响。
选择合适的吸附剂是保证吸附性能的关键，
吸附剂的孔径和比表面积应与目标有机污染物相匹配。
吸附剂的用量应适当，过多的吸附剂会增加处理成本，而过少的吸附剂则会降低吸附效果。
溶液浓度越高，吸附效果越好。
操作条件的优化可以提高吸附过程的效率，如温度的提高、pH值的调整和离子强度的控制等。
有机污染物的吸附处理是一种简单、高效和经济的方法，它在环境工
程中有着广泛的应用前景。
吸附剂的选择和吸附过程的优化将是未来研究
的重点。
希望通过对吸附原理的深入研究和工程实践的不断总结，进一步
提高吸附技术的应用效果，为环境保护做出更大的贡献。