水处理溶液吸附和气体吸附

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1、吸附水处理溶液吸附和气体吸附吸附基本概念和吸附的应用领域吸附原理吸附平衡与吸附等温线吸附类型吸附剂活性炭、吸附树脂吸附工艺和设计一基本概念吸附发生在气-固、气-液、液-液或液-固相界面以气-固、液-固吸附应用广泛，故常有定义成吸附是通过多孔固体物质与某一混合组分体系（气体或液体）接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的过程。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——称为解吸在相界

2、面上，物质自动发生累积或浓集的现象吸附的应用吸附的应用范围很广，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）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，吸附其中杂质，得到洁净的产品，提高产品品质。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二吸附原理吸附物理吸附化学吸附吸附剂与吸附物质之间是通过分子间引力(即范徳华力)而产生的吸附吸附剂与被吸附物质之间产生化

3、学作用，生成化学键引起吸附固体表面会自发地利用其未饱和的自由价来捕获气相或液相中的分子,使之在相界面上浓集,以降低其表面吉布斯自由能，称为固体对气体或液体的吸咐.流体分子从流体相被吸附到固体表面，其分子的自由焓降低，与未吸附前相比，其分子的熵也降低了。按照热力学定律，自由焓变化(ΔG)、焓变化(ΔH)及熵变化(ΔS)关系如下:ΔG=ΔH-TΔS上式中ΔG、ΔS均为负值。故ΔH肯定为负值。因此，吸附过程必然是个放热过程。所放出的热，称为该物质在此固体表面上的吸附热。原因：多孔性固体表面的分子或原子因受力不均而具有剩余的表

4、面能，当流体中的某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的作用就会停留在固体表面上。第三节吸附平衡在一定条件下，当流体（气体或液体）和吸附剂接触，流体中的吸附质将被吸附剂所吸附。吸附速度解吸速度当吸附速度和解吸速度相等时，流体中吸附质浓度不再改变时→→吸附平衡吸附剂吸附能力用吸附量q表示。2.1吸附平衡与平衡吸附量气相单组分吸附——气体混合物中，只有某一种组分被吸附液相单组分吸附——液相混合物中，只有某一种组分被吸附气相多组分吸附——气体混合物中，两种以上的组分被吸附液相多组分吸附——液相混合物中，两种以上的组分被吸附吸附量

5、＝吸附质组成的函数温度一定时，称为吸附等温线达到吸附平衡时：q=V(C0-C)/mV：液体容积，m：吸附剂质量C：吸附平衡时，液相中溶质浓度C0：吸附前，液相中溶质浓度吸附等温线测定方法：假设溶剂不被吸附，或者液体混合物是溶质的稀溶液测定溶液与吸附剂接触前后的浓度变化三、吸附等温式表达等温吸附平衡关系，表明被吸附物的量与浓度之间的数学关系式——吸附等温式由于吸附过程比较复杂，吸附机理尚无统一定论，等温吸附式都是在一定假设条件下导出的，分别适用于不同的体系和范围。1.弗兰德里希（Freunlich）公式：q——吸附量，L/kg

6、（气相）或kg/kg（液相）k——和吸附剂种类、特性、温度以及所用单位有关的常数n——常数，和温度有关p——吸附质气相中的平衡分压,PaC——吸附质在液相中的平衡浓度随着p或C的增大，吸附量q随之增加。但p或C增加到一定程度后，q不再变化。…气相吸附…液相吸附弗兰德里希公式是经验公式，适用于低浓度气体或低浓度溶液。对于气体：压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。弗兰德里希等温线n值一般大于1，n值越大，其吸附等温线与线性偏离越大。当n>10，吸附等温线几乎变成矩形，是不可逆吸附。相对压力相对吸附量弗兰德

7、里希公式参数的求解：对吸附等温式两边取对数：k双对数坐标1/n1/n越小，说明吸附可在相当宽的浓度范围下进行。一般认为1/n=0.1–0.5时容易吸附k双对数坐标1/n2.朗格谬尔（langmuir)公式方程推导的基本假定：吸附剂表面性质均一，每一个具有剩余价力的表面分子或原子吸附一个分子。吸附质在吸附剂表面为单分子层吸附。吸附是动态的，被吸附分子受热运动影响可以重新回到气相。吸附在吸附剂表面的吸附质分子之间无作用力。设吸附表面覆盖率为θ，则θ可以表示为：气体的脱附速度与θ成正比，可以表示为：kdθ气体的吸附速度与剩余吸附面

8、积(1－θ)和气体分压成正比，可以表示为：kap(1－θ)qm为吸附剂表面所有吸附点均被吸附质覆盖时的吸附量，即饱和吸附量。以气体分子的吸附为例：吸附达到平衡时，吸附速度与脱附速度相等，则：整理后可得单分子层吸附的Langmuir方程：p——吸附质的平衡分压，Paq,qm——分别为吸附量和