废水的物理化学处理
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溶液的性质 pH值：活性炭在低pH值时吸附量较大。 温度：低温有利于吸附反应。 共存物质：影响复杂。
三、吸附剂
1、选择原则：
•吸附容量高，吸附速度快。 •再生容易，物化性能好。价廉、来源广。
2、几种常用的吸附剂 （1）天然矿物质：活性白土、漂白土、硅藻土； （2）活性炭： 按原料分：果壳系、泥炭褐煤系、烟煤系和石油系； 按形态分：粉末活性炭、颗粒活性炭、纤维活性炭。
3、吸附速 率
吸附速度快，接触时间就短，吸附设备容积小。 吸附过程分为三个阶段：
第一阶段：颗粒的外扩散
D
N k La(c ci ) a(c ci )
第二阶段：孔隙扩散
Fra Baidu bibliotek
N k sa(q qi)
吸附速率与吸附质颗粒直径的较高次方成反比，颗 粒愈小，孔隙扩散速度愈快。
第三阶段：吸附反应
二、影响吸附的因素
衡量 指标
吸附能力
吸附速度
颗粒外部 扩散阶段
固体吸附剂用吸附量衡量
单位质量吸附剂在单位 时间内所吸附的物质量
吸附质从溶液中扩散到吸附 剂表面
吸附 阶段
孔隙扩散 阶段
吸附反应 阶段
吸附质在吸附剂孔隙中继续 向吸附点扩散
吸附质被吸附在吸附剂孔隙 内的吸附点表面
吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。 与溶液浓度成正比
k1 ——朗格缪尔常数
1 1 1 q qmk1c qm
（3）弗罗因德利希 (Freundlich) 吸附等温式
q y kc1/n m
k――弗劳德利希(Freundlich)吸附常数； n――常数，n >1 c――吸附质在液体中的质量浓度，mg/L；
两边取对数： logq logk 1 logc n
2、吸附等温线
Freundlich等温线 单分子层
Langmuir 等温线 单分子层
Henry等温线 稀浓度
等温线 多分子层
2、吸附等温式
（1）亨利吸附等温式
q y Hc m
q――单位吸附剂的吸附量，mg/mg。 y――吸附剂吸附的物质总量，mg； m――投加的吸附剂量，mg； H――亨利常数，L/mg； c――吸附质在液体中的质量浓度，mg/L；
外部扩 散速度
孔隙扩 散速度
与吸附剂的比表面积的大小成正比 吸附剂颗粒直径越小，速度越快 增加溶液与颗粒间的相对运动速度， 可提高速度
吸附剂颗粒越小，速度越快
电离和极性：极性相容原则 极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或 离子)型的吸附质。 非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。
本公式在低浓度时较适用。 1/n越小，吸附性能 越好。一般认为 1/n = 0.1 – 0.5 时容易吸附; 1/n 大于2时难于吸附。
（4）BET方程（Brunauer-Emmett-Teller equation）
c 1 k 1• c q(cs c) qmk kqm cs
q
(cs
k qm c c)[1 (k
基本假设是： 固体表面积是均匀的；
吸附质与吸附剂之间的作用力是范德华力，吸附质分子 之间的作用力也是范德华力，
所以当气相中的吸附质分子被吸附在固体表面上之后， 它们还可能从气相分子中吸附同类分子，因而吸附是多 层的。
但被吸附在同一层的吸附质分子之间相互无作用； 吸附平衡是吸附和解吸的动态平衡； 第二层及其以后各层分子的吸附热等于气体的液化热。
第一节 吸 附 法
一、 吸附原理
（一）吸附本质：吸附是一种或几种物质（称为吸附质）在
另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓集） 的过程。
是一种相界面上的反应。可以发生在气－液界面、气－固、 液－固。
在水处理中，主要讨论的是液－固界面。 固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质 液相中被吸附物质：吸附质 水处理的吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体 表面（吸附剂）而被去除的方法。
吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有 选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，而从混 合物中分离的过程。
典型的吸附过程包括四个步骤：
待分离的料液 通入吸附剂
吸附质被吸附 在吸附剂表面
吸附质解吸 吸附剂再生
料液流出
（二）吸附方式
物理吸附
吸附剂与吸附物质间由分子间
引力(即范徳华力)而产生的吸附
特点：吸附快，吸附热小；吸附没有 选择性，过程可逆；
吸附质的数量相等时，即达到吸附平衡 q V (c0 c) m
q――单位吸附剂的吸附量，（mg/mg） V――废水容积，L；m――吸附剂投加量，mg；
c0 c ――吸附质的初始浓度和最终浓度，mg/L；
吸附容量指单位重量的吸附剂（mg）能够吸附的吸附 质重量（mg）。
2、吸附等温线
如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶 液中的溶质达到平衡时，其吸附量q应与溶 液中溶质的浓度和温度有关。 当温度一定时，吸附量只和浓度有关， q=f（c），这个函数关系称为吸附等温线。 吸附等温线表示平衡吸附量.
吸 附
化学吸附 吸附剂与被吸附物质间由化 学键力引起的吸附
特点：吸附慢，吸附热大，具有选择
性；单分子层吸附；吸附不可逆。
交换吸附
吸附剂与被吸附物质间由静 电引力产生的吸附
离子电荷越多，吸附越强。 离子水化半径越小，越易被吸附。
（三）吸附平衡和吸附等温式 1、吸附平衡 当吸附质分子到达吸附剂表面的数量和吸附剂表面释放
第四章 废水的物化处理法
定义：废水中的污染物在处理过程中是通 过相转移的变化而达到去除目的的处理方法称 为物理化学处理。
污染物在物化过程中可以不参与化学变化 或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可 以经过化学反应后再转移。
处理单元（Operating Units）：吸附、离 子交换、膜分离、萃取等。
1)
c cs
)]
当 cs c 时， 得
q kqmc qm 1 k c
cs
令 k1 k / cs ，则上式变为朗谬尔方程：
1 1 1 q qmk1c qm
适用于多分子层的吸附。
BET法的源由
• 1938年，勃鲁瑙尔(Brunauer)、爱默特(Emmett)和泰勒 (Teller)(简称)等三人建立了多分子层吸附理论。
适用于低浓度吸附质的水溶液，单分子层的吸附。
（2）朗缪尔（Langmuir）吸附等温式
该公式是在被吸附物质仅为单分子层的假定下
导出的，形式为：
k’ = qmk1
q y kc m 1 k1 c
qm ——单位质量或单 位体积吸附剂盖满一
层单分子层时的吸附
量。
将上式变换成以下形式， 使用时较方便：
三、吸附剂
1、选择原则：
•吸附容量高，吸附速度快。 •再生容易，物化性能好。价廉、来源广。
2、几种常用的吸附剂 （1）天然矿物质：活性白土、漂白土、硅藻土； （2）活性炭： 按原料分：果壳系、泥炭褐煤系、烟煤系和石油系； 按形态分：粉末活性炭、颗粒活性炭、纤维活性炭。
3、吸附速 率
吸附速度快，接触时间就短，吸附设备容积小。 吸附过程分为三个阶段：
第一阶段：颗粒的外扩散
D
N k La(c ci ) a(c ci )
第二阶段：孔隙扩散
Fra Baidu bibliotek
N k sa(q qi)
吸附速率与吸附质颗粒直径的较高次方成反比，颗 粒愈小，孔隙扩散速度愈快。
第三阶段：吸附反应
二、影响吸附的因素
衡量 指标
吸附能力
吸附速度
颗粒外部 扩散阶段
固体吸附剂用吸附量衡量
单位质量吸附剂在单位 时间内所吸附的物质量
吸附质从溶液中扩散到吸附 剂表面
吸附 阶段
孔隙扩散 阶段
吸附反应 阶段
吸附质在吸附剂孔隙中继续 向吸附点扩散
吸附质被吸附在吸附剂孔隙 内的吸附点表面
吸附速度主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。 与溶液浓度成正比
k1 ——朗格缪尔常数
1 1 1 q qmk1c qm
（3）弗罗因德利希 (Freundlich) 吸附等温式
q y kc1/n m
k――弗劳德利希(Freundlich)吸附常数； n――常数，n >1 c――吸附质在液体中的质量浓度，mg/L；
两边取对数： logq logk 1 logc n
2、吸附等温线
Freundlich等温线 单分子层
Langmuir 等温线 单分子层
Henry等温线 稀浓度
等温线 多分子层
2、吸附等温式
（1）亨利吸附等温式
q y Hc m
q――单位吸附剂的吸附量，mg/mg。 y――吸附剂吸附的物质总量，mg； m――投加的吸附剂量，mg； H――亨利常数，L/mg； c――吸附质在液体中的质量浓度，mg/L；
外部扩 散速度
孔隙扩 散速度
与吸附剂的比表面积的大小成正比 吸附剂颗粒直径越小，速度越快 增加溶液与颗粒间的相对运动速度， 可提高速度
吸附剂颗粒越小，速度越快
电离和极性：极性相容原则 极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或 离子)型的吸附质。 非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性的吸附质。
本公式在低浓度时较适用。 1/n越小，吸附性能 越好。一般认为 1/n = 0.1 – 0.5 时容易吸附; 1/n 大于2时难于吸附。
（4）BET方程（Brunauer-Emmett-Teller equation）
c 1 k 1• c q(cs c) qmk kqm cs
q
(cs
k qm c c)[1 (k
基本假设是： 固体表面积是均匀的；
吸附质与吸附剂之间的作用力是范德华力，吸附质分子 之间的作用力也是范德华力，
所以当气相中的吸附质分子被吸附在固体表面上之后， 它们还可能从气相分子中吸附同类分子，因而吸附是多 层的。
但被吸附在同一层的吸附质分子之间相互无作用； 吸附平衡是吸附和解吸的动态平衡； 第二层及其以后各层分子的吸附热等于气体的液化热。
第一节 吸 附 法
一、 吸附原理
（一）吸附本质：吸附是一种或几种物质（称为吸附质）在
另一种物质（称为吸附剂）表面上自动发生变化（累积或浓集） 的过程。
是一种相界面上的反应。可以发生在气－液界面、气－固、 液－固。
在水处理中，主要讨论的是液－固界面。 固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质 液相中被吸附物质：吸附质 水处理的吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体 表面（吸附剂）而被去除的方法。
吸附是利用吸附剂对液体或气体中某一组分具有 选择吸附的能力，使其富集在吸附剂表面，而从混 合物中分离的过程。
典型的吸附过程包括四个步骤：
待分离的料液 通入吸附剂
吸附质被吸附 在吸附剂表面
吸附质解吸 吸附剂再生
料液流出
（二）吸附方式
物理吸附
吸附剂与吸附物质间由分子间
引力(即范徳华力)而产生的吸附
特点：吸附快，吸附热小；吸附没有 选择性，过程可逆；
吸附质的数量相等时，即达到吸附平衡 q V (c0 c) m
q――单位吸附剂的吸附量，（mg/mg） V――废水容积，L；m――吸附剂投加量，mg；
c0 c ――吸附质的初始浓度和最终浓度，mg/L；
吸附容量指单位重量的吸附剂（mg）能够吸附的吸附 质重量（mg）。
2、吸附等温线
如果不考虑溶剂的吸附，当固体吸附剂与溶 液中的溶质达到平衡时，其吸附量q应与溶 液中溶质的浓度和温度有关。 当温度一定时，吸附量只和浓度有关， q=f（c），这个函数关系称为吸附等温线。 吸附等温线表示平衡吸附量.
吸 附
化学吸附 吸附剂与被吸附物质间由化 学键力引起的吸附
特点：吸附慢，吸附热大，具有选择
性；单分子层吸附；吸附不可逆。
交换吸附
吸附剂与被吸附物质间由静 电引力产生的吸附
离子电荷越多，吸附越强。 离子水化半径越小，越易被吸附。
（三）吸附平衡和吸附等温式 1、吸附平衡 当吸附质分子到达吸附剂表面的数量和吸附剂表面释放
第四章 废水的物化处理法
定义：废水中的污染物在处理过程中是通 过相转移的变化而达到去除目的的处理方法称 为物理化学处理。
污染物在物化过程中可以不参与化学变化 或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可 以经过化学反应后再转移。
处理单元（Operating Units）：吸附、离 子交换、膜分离、萃取等。
1)
c cs
)]
当 cs c 时， 得
q kqmc qm 1 k c
cs
令 k1 k / cs ，则上式变为朗谬尔方程：
1 1 1 q qmk1c qm
适用于多分子层的吸附。
BET法的源由
• 1938年，勃鲁瑙尔(Brunauer)、爱默特(Emmett)和泰勒 (Teller)(简称)等三人建立了多分子层吸附理论。
适用于低浓度吸附质的水溶液，单分子层的吸附。
（2）朗缪尔（Langmuir）吸附等温式
该公式是在被吸附物质仅为单分子层的假定下
导出的，形式为：
k’ = qmk1
q y kc m 1 k1 c
qm ——单位质量或单 位体积吸附剂盖满一
层单分子层时的吸附
量。
将上式变换成以下形式， 使用时较方便：