吸 附

　　大綱要求：熟悉吸附的技術和方法，了解主要吸附劑的性能和影響因素

　　吸附：溶液中的物質由一相向某種適宜的另一相界面上積累的過程。在廢水處理中，用吸附作用來去除廢水中的污染物質時，一般都是通過固液界面的吸附來實現的，具吸附能力的多孔性固體物質稱為吸附劑。

　　吸附原理

　　吸附是一種在兩相界面上發生的表面現象，與物質表面張力和表面能的變化有關，符合熱力學第二定律，可用吉布斯方程式表示，若某溶質能降低溶液的表面張力，即為負值， 為正值，產生正吸附，若某溶質能增加溶液的表面張力，則為正值， 為負值，產生負吸附，稱為解吸。

　　吸附的類型

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　　特點是吸附熱較小，低溫就能進行，吸附是可逆的，吸附基本沒有選擇性。

　?、苹瘜W吸附：

　　特點是吸附熱較大一般在較高溫度下進行;當化學鍵力大時，吸附是不可逆的;吸附有選擇性，一種吸附劑只對某種或幾種吸附質發生化學吸附。

　?、请x子交換吸附：

　　水處理中，吸附往往是由上述3種吸附綜合作用的結果，但由于吸附質和吸附劑的不同以及其他因素的影響，可能某種吸附是主要的。

　　吸附等溫線

　　在溫度一定的條件下，吸附容量隨吸附質平衡濃度的增大而提高，吸附容量隨平衡濃度而變化的曲線稱為吸附等溫線。

　　常見的吸附等溫線有Ⅰ型和Ⅱ型兩種類型。

　?、裥臀降葴鼐€與朗格謬爾和弗蘭德利希吸附等溫式相對應，Ⅱ型吸附等溫線與BET等溫式相對應。應理解這幾個公式，并掌握公式中各參數的計算過程。

　　吸附速率

　　吸附速率是指單位重量的吸附劑在單位時間內所吸附的吸附質質量。

　　吸附速率越快，吸附質與吸附劑接觸時間就越短，所需的吸附設備容積也就越小。

　　吸附速率取決于吸附質的傳質過程，對于多孔吸附劑，傳質分為以下三步：

　?、傥劫|從溶液主體擴散到吸附劑外表面，這是吸附質透過吸附劑表面液膜的傳質簡稱外擴散;

　?、谖劫|由吸附劑顆粒的外表面，經顆粒內的細孔擴散到顆粒的內表面，簡稱內擴散;

　　③吸附質在吸附劑的表面上被吸附。

　　常用吸附劑及影響吸附的主要因素

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　　活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質酸、焦炭、木炭、木屑、爐渣和粉煤灰等，應用較多的是活性炭。

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　?、倩钚蕴康谋缺砻娣e和孔隙結構

　　活性炭具有巨大的比表面積和豐富的孔隙結構。比表面積可達500～1700m2/g，其中小孔容積一般為0.15～0.9ml/g，表面積占比表面積的95%以上，過渡孔容積一般為0.02～0.1ml/g，表面積占比表面積的5%左右，而大孔容積一般為0.2～0.5ml/g，表面積很小，只有0.5～2m2/g。

　?、诨钚蕴康谋砻婊瘜W性質

　　由于活性炭表面有―OH基等，所以具有一些極性。

　　⑶影響活性炭吸附的主要因素

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　　其表面積越大，吸附能力就越強; 活性炭是非極性分子，易于吸附非極性或極性很低的吸附質;活性炭吸附劑顆粒的大小，細孔的

　　構造和分布情況以及表面化學性質等對吸附也有很大的影響。

　　②吸附質的性質

　　取決于其溶解度、表面自由能、極性、吸附質分子的大小和不飽和度、附質的濃度等。

　　③廢水PH值

　　活性炭一般在酸性溶液中比在堿性溶液中有較高的吸附率。

　　PH值會對吸附質在水中存在的狀態及溶解度等產生影響，從而影響吸附效果。

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　　共存多種吸附質時，活性炭對某種吸附質的吸附能力比只含該種吸附質時的吸附能力差。

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　　溫度對活性炭的吸附影響較小

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　　應保證活性炭與吸附質有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。

　　吸附操作方式

　　⑴靜態吸附

　　適用于處理水量小或吸附劑性質特殊的情況下。

　?、苿討B吸附

　　廢水在流動時進行的吸附為動態吸附，其工藝可分為固定床、移動床、流化床三種。

　　固定床：在水處理工藝中常用。由于處理水量、原水水質和處理出水水質指標的不同，工程中可采用單床、多床串聯和多床并聯等三種操作方式。移動床和流化床在廢水處理中應用較少。

　　吸附床的設計

　　⑴吸附試驗

　　①確定吸附容量試驗

　　主要是確定吸附容量公式中各參數關系并求出相應的吸附等溫線。

　　②確定吸附速率試驗

　　測定不同時間水樣中溶質濃度，直到濃度不再變化為止，根據數據求出吸附速率。

　?、垩b置試驗

　　選用直徑為100～150mm、高為1.5～2.5m的吸附柱裝置，吸附劑層厚度約1.0～1.5m?？蛇M行多床串聯試驗，并繪制穿透曲線，利用

　　此曲線確定使吸附容量得以充分利用的吸附操作方式。

　　⑵主要設計參數

　　包括吸附塔直徑(1～3.5m)、充填層厚度(3～10m)、充填層與塔徑之比(1：1～4：1)、活性炭粒徑(0.5～2.0mm)、接觸時間(10～50min)、容積線速度、過濾線速度(升流式：9～25m/h，降流式：7～12m/h)、反沖洗線速度、反沖洗時間(3～8min)、反沖洗周期(8～72h)、反沖洗膨脹率等。