吸附剂和吸附质吸附剂

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第 3 节 吸附工艺设计
二 、静态吸附试验
编号 项目
1
废水体积
V
废水浓度
Co
吸附剂量(m) m1
ρe
ρe1
(x/m)
(x/m)1
吸附类型 饱和吸附量
x/m
2
3
·······n
V
V
·······V
Co
Co
·······Co
m2
m3
·······mn
ρe2
ρe3
·····ρen
(x/m)2 (x/m)3 ····(x/mρe)n
原水浓度C0
10 8 6 4 2
0
10
A
B
20
30
40
处理水量（L）
❖ 表面能降低，放热; ❖ 无化学反应发生。
❖ 吸附剂与吸附质之间发 生了化学反应。
❖ 表面能降低，靠吸附质 离子与吸附剂表面带电 点上的静电引力聚集在 吸附剂表面，同时放出 等当量的同号离子。
第1节 概 述
四、吸附平衡与吸附等温线 (一) 吸附平衡
平衡浓度
当溶液中吸附质的 浓度和吸附剂单位吸附 量不再发生变化时，达 到了吸附平衡。
第 3 节 吸附工艺设计
三 、动态吸附实验
(一) 实验过程 (二) 吸附容量 q
过程中发生吸附的区域
A动
Vb 0
(C0

Cb
)dV
q动

A动 m
第 3 节 吸附工艺设计
(三) 吸附带 (1) 吸附带饱和分数f
吸附带中已吸附污 染物吸附剂所占百分数
oaa/o/ f
obb/o/
进水
o
a
b
(2) 吸附带推进速度S
四、设计
(一) 工艺流程与设备
间歇式操作
废水
预处理
吸附
排放
去除废水中影 响吸附的杂质:
悬浮物、油类、胶 体
废水和吸附剂在相对 运动过程中完成吸附
混凝、沉淀、过滤
固定床、流化床、移动床
第 3 节 吸附工艺设计
混凝沉淀(气浮) 催化氧化
厌氧—好氧 好氧
有机物 胶体
深度处理技术
废水 预处理
生 化
高效物化技术 强化生物技术
x b( x / m)0 e
m
1be
1
(x/ m)
11
b(x/ m)0 e
1 (x/ m)0
e 很低时，1 be 1
x m

b(x / m)0 e
e 很高时，1 be be x / m (x / m)0
第1节 概 述
3 BET吸附等温式
模型要点：为多分子层吸附， 每一层符合Langmuir吸附等温式。
容积速度：固定床< 2m3/m3·h； 移动床< 5m3/m3·h以下。
空塔流(线)速：固定床 2.0～10.0m/h； 移动床 10.0～30.0m/h。
接触时间：10~50min
第 3 节 吸附工艺设计
3 连续吸附串联级数的确定
穿透曲线计算; 公式:
n Vb 1 Va
出水浓度（mg/L） 1 #柱 2 #柱 3 #柱
式中：Q 进水量； C0 进水浓度 dB 填充密度 B 截面积
S QC0 q动dB B
o'
a'
b'
出水
第 3 节 吸附工艺设计
(3) 吸附带高度 S(tb ta ) S (Vb Va )
(4) q动、q静与吸附层高度H的关系

q动 q静(1 2H )
第 3 节 吸附工艺设计
过吸 滤附
悬浮物、油类、胶体; 水质、水量调节
混凝、沉淀、气浮 调节池 中和
曝气生物滤池 生物炭技术 MBBR
排放
第 3 节 吸附工艺设计
固
定
床
流
动
床
第 3 节 吸附工艺设计
流化床
第 3 节 吸附工艺设计
(二) 工艺设计 1 吸附塔
塔径1.0～3.5m；填充高度3.0～10m；填充层与塔径比1～4。 2 控制条件
x b( x / m)0 e
m
1be
第1节 概 述
五、影响吸附的因素
(一) 吸附剂的性质 1 物理性质：孔的大小、比表面积；
2 表面化学特性：表面的极性。
(二) 吸附质的性质 1 溶解度； 2 分子量； 3 分子极性；
第1节 概 述
(三) 操作条件
温度：物理吸附、化学吸附； pH 值：影响吸附质的存在状态和吸附剂表面特性。 接触时间： 共存物质：诱发物；干扰物； 生物协同作用：繁殖微生物，有利于有机物的分解。
x V (i e )
m
m
平衡吸附量
第1节 概 述
(二) 平衡吸附模型 1、Freundlich吸附等温式
x m

Kf
1/ n e
式中：x—吸附量； m—吸附剂量；
ρe—平衡浓度； Kf、n—常数。
lg
x m
lg K f

1 n
lg
e
第1节 概 述
2 Langmuir吸附等温式
模型要点： 吸附剂表面活性点分布均匀, 每点吸附一个分子或 离子； 单分子层吸附； 吸附质所占面积相同。
第1节 概 述
一、吸附 某种物质(离子或分子) 在另一种物质表面或微
孔内积聚的现象。 二、吸附剂和吸附质
吸附剂：具有吸附性能的物质。 特点：多孔固体，比表面积大。
吸附质：能被吸附剂吸附的物质。
第1节 概 述
三、吸附类型
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
❖ 无选择性，分子引力随 分子量增大而增加；
第 3 节 吸附工艺设计
一 、设计参数的来源
1 借鉴同类设计参数 2 进行吸附实验
吸 静 ❖最水佳质吸条附件
动
附 实
态 ❖剂吸选附择时间
❖ 饱和吸附量
实 ❖吸单附位类废型水吸
态 实
验 验 确附定剂用量；
验
提供设计参数
❖ 串联级数 ❖ 吸附周期 ❖ 通水倍数m3/kg ❖ 空塔流速v ❖ 接触时间 t = h/v ❖ 设备规模 ❖ 投资及运行费用
第1节 概 述
六、吸附模型的工程意义 由吸附平衡、吸附容量确定吸附剂的用量； 选择最佳的吸附剂； 吸附剂的最佳吸附条件； 不同吸附剂的吸附特性对比；混合吸附质的竞争吸 附比较。
第 2 节 吸附剂
一、吸附剂选择原则
性能好：吸附量高，吸附速度快。 再生效果好 物化性能好 价廉、来源广
二、重要吸附剂
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。
x
Be (x / m)0
m (s e )[1 (B 1)(e s )]
直线形式：
e
B1 e
1
(s e )(x/m) B(x/m)0 s B(x/m)0
当 e s、B＞＞1时， BET吸
附等温式变成Langmuir吸附等温式。
x Be (x / m)0 m s[1 B(e s )]