华南理工环境科学课件第十四章 吸附
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《吸附法修改版》课件
吸附法在化工领域的应用
总结词
利用吸附剂的吸附作用，将有机混合物中的一种或多种组分从混合物中分离出来，达到提纯的目的。
详细描述
吸附法在有机物分离与提纯中应用广泛，如利用活性炭、硅胶等吸附剂对有机混合物中的不同组分进行吸附，从而实现分离和提纯。该方法具有操作简便、分离效果好等优点。
VS
将催化剂负载在吸附剂上，提高催化剂的分散度和稳定性，从而提高催化反应的效率和选择性。
详细描述
在许多催化反应中，催化剂的分散度和稳定性对反应效果有很大影响。通过将催化剂负载在吸附剂上，可以有效地提高催化剂的分散度和稳定性，从而提高催化反应的效率和选择性。常见的催化剂载体有活性炭、硅胶、分子筛等。
总结词
利用吸附法实现药物的有效分离和纯化，提高药物的品质和产量。
在药物生产过程中，药物的分离和纯化是非常关键的环节。吸附法可以用于药物的分离和纯化，如利用特定的吸附剂将有效成分从复杂的药物混合物中分离出来，达到提高药物品质和产量的目的。该方法具有分离效果好、操作简便等优点。
吸附剂选择
针对不同废气成分和浓度，选择具有高吸附性能、耐热、耐腐蚀的吸附剂，以确保处理效果稳定可靠。
吸附剂再生
为了提高吸附剂的利用率和降低处理成本，可以采用热再生、化学再生等方法对吸附剂进行再生，延长其使用寿命。
废水处理
01
吸附法可用于处理工业废水中的重金属离子、有机污染物等有害物质。通过在废水中加入适量的吸附剂，如活性炭、树脂等，可以将有害物质吸附并从废水中分离出来，达到净化水质的目的。
总结词
利用吸附剂的吸附性能，实现煤层气的分离和提纯。
详细描述
煤层气是指煤层中蕴藏的天然气，其组分较为复杂，需要进行分离和提纯。吸附法利用吸附剂的吸附性能，将煤层气中的不同组分进行分离，从而实现煤层气的提纯和净化。这种方法具有较高的分离效率和较低的成本，是煤层气开发领域的重要技术手段。
总结词
利用吸附剂的吸附作用，将有机混合物中的一种或多种组分从混合物中分离出来，达到提纯的目的。
详细描述
吸附法在有机物分离与提纯中应用广泛，如利用活性炭、硅胶等吸附剂对有机混合物中的不同组分进行吸附，从而实现分离和提纯。该方法具有操作简便、分离效果好等优点。
VS
将催化剂负载在吸附剂上，提高催化剂的分散度和稳定性，从而提高催化反应的效率和选择性。
详细描述
在许多催化反应中，催化剂的分散度和稳定性对反应效果有很大影响。通过将催化剂负载在吸附剂上，可以有效地提高催化剂的分散度和稳定性，从而提高催化反应的效率和选择性。常见的催化剂载体有活性炭、硅胶、分子筛等。
总结词
利用吸附法实现药物的有效分离和纯化，提高药物的品质和产量。
在药物生产过程中，药物的分离和纯化是非常关键的环节。吸附法可以用于药物的分离和纯化，如利用特定的吸附剂将有效成分从复杂的药物混合物中分离出来，达到提高药物品质和产量的目的。该方法具有分离效果好、操作简便等优点。
吸附剂选择
针对不同废气成分和浓度，选择具有高吸附性能、耐热、耐腐蚀的吸附剂，以确保处理效果稳定可靠。
吸附剂再生
为了提高吸附剂的利用率和降低处理成本，可以采用热再生、化学再生等方法对吸附剂进行再生，延长其使用寿命。
废水处理
01
吸附法可用于处理工业废水中的重金属离子、有机污染物等有害物质。通过在废水中加入适量的吸附剂，如活性炭、树脂等，可以将有害物质吸附并从废水中分离出来，达到净化水质的目的。
总结词
利用吸附剂的吸附性能，实现煤层气的分离和提纯。
详细描述
煤层气是指煤层中蕴藏的天然气，其组分较为复杂，需要进行分离和提纯。吸附法利用吸附剂的吸附性能，将煤层气中的不同组分进行分离，从而实现煤层气的提纯和净化。这种方法具有较高的分离效率和较低的成本，是煤层气开发领域的重要技术手段。
华南理工环境科学课件第十四章 吸附
23
多组分体系的吸附(con’d)
假设：
吸附剂表面均一，混合溶液中的各种溶质在吸 附位置上发生竞争吸附，被吸附的分子之间的 相互作用可忽略不计 各种溶质以单组分体系的形式进行吸附。
m组分体系吸附中, 组分i的吸附量为：
qi ai bi ci 1 bjc j
j 1
24
m
吸附影响因素
28
吸附影响因素 – 吸附质性质
溶解度：越低越容易吸附 极性
极性吸附剂易吸附极性的吸附质 非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质
吸附质分子的大小和不饱和度：
活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物 合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物
吸附质的浓度：
浓度较低时，提高C可增加吸附量 到一定程度后，C↑，q增加很小，直至为一定值 29
吸附剂性质
比表面积、孔结构、表面化学性质
吸附质性质
溶解度、浓度、极性、分子大小和不饱和度
温度、共存物质、pH、接触时间
操作条件
25
吸附影响因素 – 吸附剂性质
比表面积
单位重量吸附剂的表面积。
吸附剂的粒径越小，或微孔 越发达，其比表面积越大。
比表面积越大，则吸附能越 强。
26
吸附影响因素 – 吸附剂性质 (con’d)
abce qe 1 bce
a: 吸附剂表面吸满单分子层时所能 吸附质最大物质的量 qe: 平衡吸附量，mg/g b: 吸附系数或吸附平衡常数 ce: 吸附质的平衡浓度，g/L 1/qe (ce/qe) 斜率： 1/ab (1/a) 1/a (1/ab) 1/ce (ce)
吸附PPT课件
步骤：脱水、干燥、炭化、活化、冷却
35
干燥、炭化、活 化在一个直接燃 烧立式多段再生 炉中进行。 第1、2段用于干 燥； 第3、4段用于炭 化； 第5、6段为活化
36
化学氧化法 1、湿式氧化法 2、电解氧化法 3、臭氧氧化法
溶剂再生法：常用的溶剂有酸、碱、苯、丙 酮、甲醇等。
生物法
37
吸附操作方式 1、静态吸附操作（间歇式）
吸附
1
概念
通俗说法：一种物质在另一种物质表面上进行自动累积 浓集的现象。
专业说法：利用多孔性固体物质的表 面吸附污水中的一种或多种污染物。
能起吸附作用的多孔性固体物质—吸附剂 被吸附物质—吸附质
2
应用范围
脱色、除臭、脱除重 金属、各种溶解性有 机物、放射性元素等。
3
地位
预处理 二级处理后的深度处理
硅藻土
32
● 活性氧化铝：
具有许多毛细孔道，比表面积 大，可作为吸附剂、干燥剂及催化剂 使用。
活性氧化铝除氟类似于阴离子交 换树脂，但对氟离子的选择性阴离子 树脂大。活性氧化铝吸附脱氟效果 好，容量稳定，每立方米活～5，Φ4～6 。
33
吸附剂的再生
13
练习：某化工厂每小时排出含 COD30mg/L的污水50m3,采用活性 炭吸附处理，将COD降至3mg/L。 吸附等温式为q=0.058c0.5，求每小 时所加的活性炭的量（g）。
14
吸附的影响因素
1、吸附剂 种类、比表面积、孔结构、颗粒大小、表面化学性 质等 2、吸附质 溶解度、结构 3、操作条件 温度、PH值、接触时间 4、生物协同作用
4
优点
适应范围广 处理效果好 可回收有用物料 吸附剂可重复使用
35
干燥、炭化、活 化在一个直接燃 烧立式多段再生 炉中进行。 第1、2段用于干 燥； 第3、4段用于炭 化； 第5、6段为活化
36
化学氧化法 1、湿式氧化法 2、电解氧化法 3、臭氧氧化法
溶剂再生法：常用的溶剂有酸、碱、苯、丙 酮、甲醇等。
生物法
37
吸附操作方式 1、静态吸附操作（间歇式）
吸附
1
概念
通俗说法：一种物质在另一种物质表面上进行自动累积 浓集的现象。
专业说法：利用多孔性固体物质的表 面吸附污水中的一种或多种污染物。
能起吸附作用的多孔性固体物质—吸附剂 被吸附物质—吸附质
2
应用范围
脱色、除臭、脱除重 金属、各种溶解性有 机物、放射性元素等。
3
地位
预处理 二级处理后的深度处理
硅藻土
32
● 活性氧化铝：
具有许多毛细孔道，比表面积 大，可作为吸附剂、干燥剂及催化剂 使用。
活性氧化铝除氟类似于阴离子交 换树脂，但对氟离子的选择性阴离子 树脂大。活性氧化铝吸附脱氟效果 好，容量稳定，每立方米活～5，Φ4～6 。
33
吸附剂的再生
13
练习：某化工厂每小时排出含 COD30mg/L的污水50m3,采用活性 炭吸附处理，将COD降至3mg/L。 吸附等温式为q=0.058c0.5，求每小 时所加的活性炭的量（g）。
14
吸附的影响因素
1、吸附剂 种类、比表面积、孔结构、颗粒大小、表面化学性 质等 2、吸附质 溶解度、结构 3、操作条件 温度、PH值、接触时间 4、生物协同作用
4
优点
适应范围广 处理效果好 可回收有用物料 吸附剂可重复使用
课堂讲稿吸附1.ppt
13
14
15
吸附树脂
最初的吸附树脂是酚-醛类缩合高聚物，以后出现了一 系列的交联共聚物，如聚苯乙烯、聚丙烯酯和聚丙烯 酰胺类的高聚物。这些大孔吸附树脂，有带功能团的 ，也有不带功能团的；有非极性的，也有强极性的很
多种类。吸附树脂的吸附性能是由其表面积、孔 径、骨架结构、功能团基本性质和它的极性所造 成的。吸附树脂再生容易，用水、稀酸、稀碱或 有机溶剂如低级酵、丙酮就可以再生。大孔吸附 树脂除了目前价格昂贵以外，比起活性炭说来， 它的物理化学性能稳定，品种较多，可根据不同 的要求选择使用
62
三 移动床吸附操作
63
64
65
66
67
68
• 例题 用连续逆流等温操作的移动床吸附器干燥空 气，吸附剂为硅胶。假设空气在27℃、 1atm(101.3Pa)下，从湿度为0.005(水、干空气质 量比)被干燥到最终湿度为0.0001，所加硅胶是干 的，其通过速率为2441kg／(m2 ·h)，干空气的通 过速率为4882kg／(m2 ·h)。在此操作条件下，吸 附等温线可视为直线，以Y*＝0.0185X 来描述。 试计算该移动床吸附器的吸附段的传质单元数。
Y＝mXn
联立操作线方程和平衡线方程，可求出固、液相的极限
浓度X1, Y1, 或固液比L/G：
X0＝0时
L/G
Y0 Y1 (Y1 /m)1/n
Y0
n<1 n=1
若要求溶液中吸附质浓度由 Y0降低到Y1，n减少，固液 Y1 比增加，通常认为n为2～10， 吸附性能好。
n>1 X
2.多级错流操作
L1, X0
69
70
71
72
73
74
75
14
15
吸附树脂
最初的吸附树脂是酚-醛类缩合高聚物，以后出现了一 系列的交联共聚物，如聚苯乙烯、聚丙烯酯和聚丙烯 酰胺类的高聚物。这些大孔吸附树脂，有带功能团的 ，也有不带功能团的；有非极性的，也有强极性的很
多种类。吸附树脂的吸附性能是由其表面积、孔 径、骨架结构、功能团基本性质和它的极性所造 成的。吸附树脂再生容易，用水、稀酸、稀碱或 有机溶剂如低级酵、丙酮就可以再生。大孔吸附 树脂除了目前价格昂贵以外，比起活性炭说来， 它的物理化学性能稳定，品种较多，可根据不同 的要求选择使用
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三 移动床吸附操作
63
64
65
66
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• 例题 用连续逆流等温操作的移动床吸附器干燥空 气，吸附剂为硅胶。假设空气在27℃、 1atm(101.3Pa)下，从湿度为0.005(水、干空气质 量比)被干燥到最终湿度为0.0001，所加硅胶是干 的，其通过速率为2441kg／(m2 ·h)，干空气的通 过速率为4882kg／(m2 ·h)。在此操作条件下，吸 附等温线可视为直线，以Y*＝0.0185X 来描述。 试计算该移动床吸附器的吸附段的传质单元数。
Y＝mXn
联立操作线方程和平衡线方程，可求出固、液相的极限
浓度X1, Y1, 或固液比L/G：
X0＝0时
L/G
Y0 Y1 (Y1 /m)1/n
Y0
n<1 n=1
若要求溶液中吸附质浓度由 Y0降低到Y1，n减少，固液 Y1 比增加，通常认为n为2～10， 吸附性能好。
n>1 X
2.多级错流操作
L1, X0
69
70
71
72
73
74
75
吸附课件
吸附工艺
固定床吸附
吸附剂在床中是固定的，料 液自上而下流过吸附剂。 固定床是最常用得吸 附分离设备，属间歇 操作。
吸附工艺
固定床吸附
穿透曲线
以吸附时间或吸附柱出水 总体积为横坐标，以出水 吸附质浓度为纵坐标所绘 制出的曲线。
吸附带
指正在发生吸附作用的那段填充层
吸附工艺
固定床吸附
出水浓度Cb为(0.90-0.95)Co时 所对应的出水总体积的穿透曲线上 的那一点。
吸附终点
C = C0
中极性大孔吸附树脂
单体
甲基丙烯酸酯
大孔吸附树脂
极性大孔吸附树脂
酰胺基团 硫氧基团 N-O基团
(硫氧基、酰胺、N-O基、磺酸基)
大孔吸附树脂
吸附性原理
树脂本身具有吸附性 吸附力是范德华力或氢键作用的结果 树脂为多孔性结构，具有分子筛的作用
筛选性原理
有机化合物根据吸附力的不同及分子量的 大小，在树脂的吸附机理和筛分原理作用 下实现分离。
吸附质 吸附剂
脱附：吸附的逆过程
概述
吸附的特点：
（1） 不用或少用有机溶剂 （2） 操作简便，安全 （3） 生产过程pH变化小 （4） 从稀溶液分离溶质 （5） 吸附剂对溶质的作用小 （6） 吸附平衡为非线性 （7）选择性差
吸附过程理论基础
基本概念
吸附剂：表面上能发生吸附作用的固体 吸附物：被吸附的物质 多孔吸附剂：外表面与内表面组成 非多孔吸附剂：比表面取决于外表面 吸附作用：物质从流体相浓缩到固体表面
吸附剂的孔结构如图7-6所示。吸附 剂内孔的大小和分布对吸附性能影响很 大。孔径太大，比表面积小，吸附能力 差；孔径太小，则不利于吸附质扩散， 并对直径较大的分子起屏蔽作用，
环境工程学原理吸附共121页
快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
环境工程学原理吸附
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
环境工程学原理吸附
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
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
吸附和吸收处理空气的原理与方法课件
d e f c a
b
d b a e c
7.吸附除湿型空调系统简介
1：蒸发冷凝器；2：热交换器；3：加热器；4除湿器
g
d c e f b
h
a i
除湿型新风空调系统工作原理和温湿图
全回风除湿型空调系统工作原理图和温湿图
1：蒸发冷凝器；2：热交换器；3：加热器；4除湿器
Dunkle型除湿空调系统工作原理图和温湿图 1：水蒸发器；2：次级换热器；3：初级换热器； 4除湿器；5加热器
d s 6 / sv sv S p / V p
2.等温吸附线(Adsortion Isotherms)
• 朗谬尔公式
q bp qm 1 bp
ห้องสมุดไป่ตู้
– 限制条件: 吸附分子间无相互作用,且为单层吸 附。 – 当bp>>1时，即整个表面被单分子层所覆盖 1或 q q
m
– 当bp<<1时，即亨利公式
除湿转轮用于新风全热回收
除湿转轮用于新风全热回收
空气蒸发冷却器
• 蒸发冷却是利用水蒸发吸热，具有冷却功 能这一众所周知的物理现象。
• 只要空气不是饱和的，利用循环水直接（ 或通过填料层）喷淋空气就可获得降温的 效果。 • 在允许条件下可以利用该空气作为送风以 降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发 冷却。
• 蒸发冷却空气处理方法主要只适用于东西 北地区。
空气蒸发冷却器的分类
• 直接蒸发冷却器、间接蒸发冷却器和复合 蒸发冷却器；
• 直接蒸发冷却器通过与水的直接接触来冷 却空气，或者通过一个展开的湿表面材料 来冷却。 • 在降低空气温度的同时，使空气的含湿量 和相对湿度有所增加，实现了加湿，等焓 过程。 • 适用于低湿度地区，如我国海拉尔——锡林 浩特——呼和浩特——西宁——兰州——甘
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正负电荷间静电引力引起； 离子电荷数和水合半径影响大。
7
吸附平衡
吸附质的吸附速率=脱附速率(即V吸附=V脱附) 吸附质在溶液中与在吸附剂表面上的浓度都不再
变化
平衡浓度：吸附平衡时，吸附质在溶液的浓度 (Ce,mg/L)
平衡吸附量：吸附平衡时，单位吸附剂所吸附的 物质的数量(qe,mg/g)
第十四章、吸附
第一节、吸附的基本原理 第二节、吸附剂及其再生 第三节、吸附的工艺过程及设备
1
第一节、吸附的基本原理
概述 吸附等温线 吸附等温式：
Langmuir, Freundlich, BET, 多组分体系
吸附影响因素
2
什么是吸附？
固体表面的分子或原子 围受力不均衡而具有剩 余的表面能，当某些物 质(吸附质)碰撞固体表面 时，受到这些不平衡力 的吸引而停留在固体表 面(吸附剂)上。
吸附质 酚 酚 甲酚 酰胺 醋酸 醋酸 醋酸戊酯
温度/◦C 20 70 20 20 50 70 20
K 17.18 2.19 2.00 0.97 0.08 0.04 4.80
n 0.23 0.47 0.48 0.4 0.66 0.49 0.49
19
e.g1: 某河水的CODMn为6mg/L，欲采用 投加活性炭的方法将其CODMn降至 2mg/L，处理水量为100m3/h, 求活性炭 的投加量(假设K=220, n = 2)。
1/ce (ce)
17
吸附等温式 – Freundlich吸附等温式
qe KCe1/ n
qe: 平衡吸附量，mg/g； ce: 吸附质的平衡浓度，g/L K: Freundlich吸附系数； n: 常数
两边取对数：
lgqe
• lgqe lgK 1/ nlgCe
斜率：1/n
lgK
lgce
18
活性炭在某些物质水溶液中的吸附
3
吸附的过程
吸附质扩散通过水膜而到 达吸附剂表面(膜扩散)；
吸附质在孔隙内扩散； 溶质在吸附剂内表面上发
生吸附。
4
吸附在水处理中的应用和特点
应用：
离子交换、膜分离等方法的预处理 二级处理后的深度处理手段 去除水中溶解态微量污染物：有机物、胶体
粒子、重金属离子、放射性元素、其他（微 生物、余氯、臭味、色度）
在低Ce区有拐点B，相当 于单分子层吸附的完成。
qe
在吸附剂孔径大于20 nm 时常遇到。
B Ce
12
III型等温线
在整个压力范围内凸向下， 曲线没有拐点B，此种吸附 甚为少见。
曲线下凸表明此种吸附所凭 借的作用力相当弱，吸附热 qe 等于或小于纯吸附质的溶解 热。
吸附质对固体不浸润时的吸
15
吸附等温式 – Langmuir吸附等温式
基本假设：
吸附的表面均匀，各处吸附能力相同； 忽略吸附粒子间的相互作用； 吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附
，一个吸附粒子只占据一个吸附中心，吸附是 单分子层的； 在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，从 而达到吸附平衡。
16
Langmuir吸附等温式 (con’d)
6
吸附的分类
物理吸附
分子间力(范德华力)引起，无选择性； 放热较小(约42kJ／mol或更少)，单分子层或多分子层吸附； 吸附剂的比表面积和细孔分布影响大。
化学吸附：
化学反应，形成牢固的化学键,有选择性 放热量较大，约84—420kJ／mol 单分子层吸附,表面化学性质和化学性质影响大。
交换吸附：
附，如水在石墨上的吸附即
Ce
属此例。
13
IV型等温线
低Ce区:与II型等温线类似凸 向上
较高Ce区: 吸附明显增加， 这可能是发生了毛细管凝聚
qeቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的结果
毛细管凝聚导致滞后现象、
即在脱附时得到的等温线与 吸附时得到的等温线不重合
B Ce
14
V型等温线:
qe
Ce
实际上比较少见 较高Ce区也存在毛细管凝聚与滞后。
特点：
处理效果好，可用于深度处理 可回收有用物料，吸附剂可再生使用 进水预处理要求高 运转费用贵
5
吸附机理
溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的 高度亲合力
溶质的溶解度越大，向表面运动的可能性越小 溶质的憎水性越大，向界面移动的可能性越大
溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引 力或化学键力。
ce为2mg/L时，活性炭的吸附容量为：
qe 220ce1/2 220 21/2 311
W Q(c ce ) 100 (6 2) 1.29kg / h
qe
311
20
吸附等温式 – BET吸附等温式
基本假设：
在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子， 同发生多分子层吸附；
不一定等第一层吸满后再吸附第二层； 每一单层可用Langmuir式描述 第一层吸附是靠吸附剂与吸附质间的分子引力 第二层以后是靠吸附质分子问的引力 两类引力不同，因此它们的吸附热也不同。总吸
qe
V (C0 Ce ) W
V: 废水体积，L W：吸附剂量，g C0, Ce: 溶质初始和平衡浓度，mg/L
8
吸附等温线
在一定温度下，平衡吸附量(qe)随平衡浓度(Ce) 变化的曲线。
C0, w1, Ce1
C0, w2, Ce1
C0, w3, Ce3
C0, w4, Ce4
吸附试验
C0, w5, Ce5
附量等于各层吸附量之和。
21
BET吸附等温式 (con’d)
qe
cs
Bac e
ce 1 B 1ce
/ cs
cs—吸附质的饱和浓度； B—常数，与吸附剂和吸附质的相互作用能有关。
令 b B ， 且C<<Cs，则BET公式可写成：
qei
V (C0 Cei ) Wi
9
吸附等温线的基本类型
10
Langmuir等温线 (I型等温线)
常见于含有微孔的一些材料 （活性炭、硅胶、沸石等）
非孔性吸附剂较为少见 。 平台可能对应的是吸附剂的
小孔完全被凝聚液充满，而 不是单层的吸附饱和。
11
II型等温线 (s型等温线)
相当于多分子层吸附。
qe
abce 1 bce
a: 吸附剂表面吸满单分子层时所能 吸附质最大物质的量
qe: 平衡吸附量，mg/g b: 吸附系数或吸附平衡常数 ce: 吸附质的平衡浓度，g/L
1 11
qe abce a
ce qe
1 ab
1 a ce
1/qe (ce/qe)
斜率： 1/ab (1/a)
1/a (1/ab)
7
吸附平衡
吸附质的吸附速率=脱附速率(即V吸附=V脱附) 吸附质在溶液中与在吸附剂表面上的浓度都不再
变化
平衡浓度：吸附平衡时，吸附质在溶液的浓度 (Ce,mg/L)
平衡吸附量：吸附平衡时，单位吸附剂所吸附的 物质的数量(qe,mg/g)
第十四章、吸附
第一节、吸附的基本原理 第二节、吸附剂及其再生 第三节、吸附的工艺过程及设备
1
第一节、吸附的基本原理
概述 吸附等温线 吸附等温式：
Langmuir, Freundlich, BET, 多组分体系
吸附影响因素
2
什么是吸附？
固体表面的分子或原子 围受力不均衡而具有剩 余的表面能，当某些物 质(吸附质)碰撞固体表面 时，受到这些不平衡力 的吸引而停留在固体表 面(吸附剂)上。
吸附质 酚 酚 甲酚 酰胺 醋酸 醋酸 醋酸戊酯
温度/◦C 20 70 20 20 50 70 20
K 17.18 2.19 2.00 0.97 0.08 0.04 4.80
n 0.23 0.47 0.48 0.4 0.66 0.49 0.49
19
e.g1: 某河水的CODMn为6mg/L，欲采用 投加活性炭的方法将其CODMn降至 2mg/L，处理水量为100m3/h, 求活性炭 的投加量(假设K=220, n = 2)。
1/ce (ce)
17
吸附等温式 – Freundlich吸附等温式
qe KCe1/ n
qe: 平衡吸附量，mg/g； ce: 吸附质的平衡浓度，g/L K: Freundlich吸附系数； n: 常数
两边取对数：
lgqe
• lgqe lgK 1/ nlgCe
斜率：1/n
lgK
lgce
18
活性炭在某些物质水溶液中的吸附
3
吸附的过程
吸附质扩散通过水膜而到 达吸附剂表面(膜扩散)；
吸附质在孔隙内扩散； 溶质在吸附剂内表面上发
生吸附。
4
吸附在水处理中的应用和特点
应用：
离子交换、膜分离等方法的预处理 二级处理后的深度处理手段 去除水中溶解态微量污染物：有机物、胶体
粒子、重金属离子、放射性元素、其他（微 生物、余氯、臭味、色度）
在低Ce区有拐点B，相当 于单分子层吸附的完成。
qe
在吸附剂孔径大于20 nm 时常遇到。
B Ce
12
III型等温线
在整个压力范围内凸向下， 曲线没有拐点B，此种吸附 甚为少见。
曲线下凸表明此种吸附所凭 借的作用力相当弱，吸附热 qe 等于或小于纯吸附质的溶解 热。
吸附质对固体不浸润时的吸
15
吸附等温式 – Langmuir吸附等温式
基本假设：
吸附的表面均匀，各处吸附能力相同； 忽略吸附粒子间的相互作用； 吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附
，一个吸附粒子只占据一个吸附中心，吸附是 单分子层的； 在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，从 而达到吸附平衡。
16
Langmuir吸附等温式 (con’d)
6
吸附的分类
物理吸附
分子间力(范德华力)引起，无选择性； 放热较小(约42kJ／mol或更少)，单分子层或多分子层吸附； 吸附剂的比表面积和细孔分布影响大。
化学吸附：
化学反应，形成牢固的化学键,有选择性 放热量较大，约84—420kJ／mol 单分子层吸附,表面化学性质和化学性质影响大。
交换吸附：
附，如水在石墨上的吸附即
Ce
属此例。
13
IV型等温线
低Ce区:与II型等温线类似凸 向上
较高Ce区: 吸附明显增加， 这可能是发生了毛细管凝聚
qeቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的结果
毛细管凝聚导致滞后现象、
即在脱附时得到的等温线与 吸附时得到的等温线不重合
B Ce
14
V型等温线:
qe
Ce
实际上比较少见 较高Ce区也存在毛细管凝聚与滞后。
特点：
处理效果好，可用于深度处理 可回收有用物料，吸附剂可再生使用 进水预处理要求高 运转费用贵
5
吸附机理
溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的 高度亲合力
溶质的溶解度越大，向表面运动的可能性越小 溶质的憎水性越大，向界面移动的可能性越大
溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引 力或化学键力。
ce为2mg/L时，活性炭的吸附容量为：
qe 220ce1/2 220 21/2 311
W Q(c ce ) 100 (6 2) 1.29kg / h
qe
311
20
吸附等温式 – BET吸附等温式
基本假设：
在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子， 同发生多分子层吸附；
不一定等第一层吸满后再吸附第二层； 每一单层可用Langmuir式描述 第一层吸附是靠吸附剂与吸附质间的分子引力 第二层以后是靠吸附质分子问的引力 两类引力不同，因此它们的吸附热也不同。总吸
qe
V (C0 Ce ) W
V: 废水体积，L W：吸附剂量，g C0, Ce: 溶质初始和平衡浓度，mg/L
8
吸附等温线
在一定温度下，平衡吸附量(qe)随平衡浓度(Ce) 变化的曲线。
C0, w1, Ce1
C0, w2, Ce1
C0, w3, Ce3
C0, w4, Ce4
吸附试验
C0, w5, Ce5
附量等于各层吸附量之和。
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BET吸附等温式 (con’d)
qe
cs
Bac e
ce 1 B 1ce
/ cs
cs—吸附质的饱和浓度； B—常数，与吸附剂和吸附质的相互作用能有关。
令 b B ， 且C<<Cs，则BET公式可写成：
qei
V (C0 Cei ) Wi
9
吸附等温线的基本类型
10
Langmuir等温线 (I型等温线)
常见于含有微孔的一些材料 （活性炭、硅胶、沸石等）
非孔性吸附剂较为少见 。 平台可能对应的是吸附剂的
小孔完全被凝聚液充满，而 不是单层的吸附饱和。
11
II型等温线 (s型等温线)
相当于多分子层吸附。
qe
abce 1 bce
a: 吸附剂表面吸满单分子层时所能 吸附质最大物质的量
qe: 平衡吸附量，mg/g b: 吸附系数或吸附平衡常数 ce: 吸附质的平衡浓度，g/L
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qe abce a
ce qe
1 ab
1 a ce
1/qe (ce/qe)
斜率： 1/ab (1/a)
1/a (1/ab)