环境工程原理-第八章-吸附..
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• 被吸附到固体表面的组分——称为吸附质 • 吸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 • 吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相的过程——称为解吸 • 吸附过程发生在——“气－固”或“液－固”非均相界面
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸附分离过程的适用范围： 吸附分离是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别
，即各组分在固相（吸附剂）与流体间分配不同的性质使混合物中 难吸附与易吸附组分分离。
适宜的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性，故特别适 用于用精馏、吸收等方法难以分离的混合物的分离，以及气体与液 体中微量杂质的去除。
吸附操作条件比Байду номын сангаас容易实现。 吸附操作缺点，主要是理论尚不够完善成熟。
第一节 吸附分离操作的基本概念
附其中杂质，得到洁白的产品。 • 环境领域： • 水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷 • 空气：脱湿，有害气体，脱臭
特别适合于低浓度混合物的分离
第一节 吸附分离操作的基本概念
应用
给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。
废水处理 典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)； 组合工艺的达标把关措施；
第二节 吸附剂
一、几种重常见吸附剂 活性炭、活性炭纤维； 吸附树脂； 特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛； 其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。
第二节 吸附剂
（一）活性炭
活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原 料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木 材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活 性炭。
第九章第一节第吸一附分节离操吸作的附基本分概离念 操作的基本概念
二、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）
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化工领域： • 产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液， 吸
第一节 吸附分离操作的基本概念
气体处理
①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理 的气体量不宜过大； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。
脱除水分、有机蒸汽、恶臭、 、2、等。
第二节 吸附剂
一、几种常用的吸附剂 二、吸附剂再生 三、吸附剂的性能要求 四、吸附剂选择的影响因素
⑴、化学吸附热与化学反应热相近，比物理吸附热大得多。如二氧化碳和 氢在各种吸附剂上的化学吸附热为83740J／和62800J／，而这两种气体的 物理吸附热约为25120J／和8374J／。 ⑵、化学吸附有较高的选择性。如氯可以被钨或镍化学吸附。物理吸附则 没有很高的选择性，它主要取决于气体或液体的物理性质及吸附剂的特性 。 ⑶、化学吸附时，温度对吸附速率的影响较显著，温度升高则吸附速率加 快，因其是一个活化过程，故又称活化吸附。而物理吸附即使在低温下， 吸附速率也可能较大，因它不属于活化吸附。 ⑷、化学吸附总是单分子层或单原子层，而物理吸附则不同，低压时，一 般是单分子层，但随着吸附质分压增大，吸附层可能转变成多分子层。
活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适宜于处理 含汞量低的废水。
第一节 吸附分离操作的基本概念
炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，
再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水的含酚量从0.1(生物处理后)降至0.005，氰从0.19
降至0.048，从85降至18。
第八章 吸附
第八章 吸附
第一节 吸附分离操作的基本概念 第二节 吸附剂 第三节 吸附平衡理论 第四节 吸附动力学 第五节 吸附操作与吸附穿透曲线
第一节 吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类 二、吸附分离操作的应用
第一节 吸附分离操作的基本概念
基本概念
• 吸附是固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面 能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而 停留在固体表面上 。
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：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，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸 分子间力 附 剂 化学键力 表 面 静电引力
物理吸附 化学吸附 交换吸附
特征
表面能降低， 为放热反应；
吸附无选择性， 分子引力随分 子量增大而增 加；
无化学反应发 生。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附 • 按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除 • 按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应
第二节 吸附剂
活性炭的优点：是吸附容量大，抗酸耐碱、化学稳定 性好，解吸容易，在高温下进行解吸再生时其晶体结构不 发生变化，热稳定性高，经多次吸附和解吸操作，仍能保 持原有的吸附性能。
炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 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
比表面积：500－1700 m2
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔 所提供的比表面积基本上不起作用。 活性炭细孔分布情况： 微孔：<2 ，占总比表面95％：主要支配吸附量 过渡孔：2-100，<5％：起通道和吸附作用 大孔：100-10000 ，不足1％：主要起通道作用，影 响吸 附速度。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。
• 如石灰吸附2 → 3 • 吸附热大，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
第一节 吸附分离操作的基本概念
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸附分离过程的适用范围： 吸附分离是利用混合物中各组分与吸附剂间结合力强弱的差别
，即各组分在固相（吸附剂）与流体间分配不同的性质使混合物中 难吸附与易吸附组分分离。
适宜的吸附剂对各组分的吸附可以有很高的选择性，故特别适 用于用精馏、吸收等方法难以分离的混合物的分离，以及气体与液 体中微量杂质的去除。
吸附操作条件比Байду номын сангаас容易实现。 吸附操作缺点，主要是理论尚不够完善成熟。
第一节 吸附分离操作的基本概念
附其中杂质，得到洁白的产品。 • 环境领域： • 水：脱色脱臭，有害有机物的去除，金属离子，氮、磷 • 空气：脱湿，有害气体，脱臭
特别适合于低浓度混合物的分离
第一节 吸附分离操作的基本概念
应用
给水处理 嗅、味的吸附净化； 微量污染物的吸附净化。
废水处理 典型有机污染物的吸附回收(酚、苯等)； 组合工艺的达标把关措施；
第二节 吸附剂
一、几种重常见吸附剂 活性炭、活性炭纤维； 吸附树脂； 特殊吸附剂：活性氧化铝、硅胶、沸石分子筛； 其它吸附剂：褐煤、煤灰、煤灰渣等。
第二节 吸附剂
（一）活性炭
活性炭是应用最为广泛的吸附剂。是由煤或木质原 料加 工得到的产品，通常一切含碳的物料，如煤、木 材、果核、秸秆等都可以加工成黑炭，经活化后制成活 性炭。
第九章第一节第吸一附分节离操吸作的附基本分概离念 操作的基本概念
二、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）
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化工领域： • 产品的分离提纯，如制糖品工业，用活性炭处理糖液， 吸
第一节 吸附分离操作的基本概念
气体处理
①常用于浓度低，毒性大的有害气体的净化，但处理 的气体量不宜过大； ②对有机溶剂蒸汽具有较高的净化效率； ③当处理的气体量较小时，用吸附法灵活方便。
脱除水分、有机蒸汽、恶臭、 、2、等。
第二节 吸附剂
一、几种常用的吸附剂 二、吸附剂再生 三、吸附剂的性能要求 四、吸附剂选择的影响因素
⑴、化学吸附热与化学反应热相近，比物理吸附热大得多。如二氧化碳和 氢在各种吸附剂上的化学吸附热为83740J／和62800J／，而这两种气体的 物理吸附热约为25120J／和8374J／。 ⑵、化学吸附有较高的选择性。如氯可以被钨或镍化学吸附。物理吸附则 没有很高的选择性，它主要取决于气体或液体的物理性质及吸附剂的特性 。 ⑶、化学吸附时，温度对吸附速率的影响较显著，温度升高则吸附速率加 快，因其是一个活化过程，故又称活化吸附。而物理吸附即使在低温下， 吸附速率也可能较大，因它不属于活化吸附。 ⑷、化学吸附总是单分子层或单原子层，而物理吸附则不同，低压时，一 般是单分子层，但随着吸附质分压增大，吸附层可能转变成多分子层。
活性炭有吸附汞和汞化合物的性能，但因其吸附能力有限，只适宜于处理 含汞量低的废水。
第一节 吸附分离操作的基本概念
炼油厂、印染厂废水的深度处理 某炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，
再经砂滤和活性炭过滤深度处理。 废水的含酚量从0.1(生物处理后)降至0.005，氰从0.19
降至0.048，从85降至18。
第八章 吸附
第八章 吸附
第一节 吸附分离操作的基本概念 第二节 吸附剂 第三节 吸附平衡理论 第四节 吸附动力学 第五节 吸附操作与吸附穿透曲线
第一节 吸附分离操作的基本概念
一、吸附分离操作的分类 二、吸附分离操作的应用
第一节 吸附分离操作的基本概念
基本概念
• 吸附是固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面 能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而 停留在固体表面上 。
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：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，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。
第一节 吸附分离操作的基本概念
吸 分子间力 附 剂 化学键力 表 面 静电引力
物理吸附 化学吸附 交换吸附
特征
表面能降低， 为放热反应；
吸附无选择性， 分子引力随分 子量增大而增 加；
无化学反应发 生。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 按吸附剂再生方法分类：变温吸附和变压吸附 • 按原料组成分类：大吸附量分离和杂质去除 • 按分离机理分类：位阻效应、动力学效应和平衡效应
第二节 吸附剂
活性炭的优点：是吸附容量大，抗酸耐碱、化学稳定 性好，解吸容易，在高温下进行解吸再生时其晶体结构不 发生变化，热稳定性高，经多次吸附和解吸操作，仍能保 持原有的吸附性能。
炭化：把原料热解成炭渣，温度：200－600度 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
比表面积：500－1700 m2
第二节 吸附剂
比表面积越大，吸附量越大：但应注意对一些大分子，微孔 所提供的比表面积基本上不起作用。 活性炭细孔分布情况： 微孔：<2 ，占总比表面95％：主要支配吸附量 过渡孔：2-100，<5％：起通道和吸附作用 大孔：100-10000 ，不足1％：主要起通道作用，影 响吸 附速度。
第一节 吸附分离操作的基本概念
• 化学吸附：又称活性吸附，是由吸附剂和吸附质之间发生化 学反应而引起的，其强弱取决于两种分子之间化学键力的大 小。
• 如石灰吸附2 → 3 • 吸附热大，一般在较高温下进行； • 具有选择性，单分子层吸附； • 化学键力大时，吸附不可逆。
第一节 吸附分离操作的基本概念