第三章 物理化学处理法

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1、第三章物理化学处理法本章学时：6本章简介：吸附与离子交换、膜分离、吹脱、萃取等。去除的对象：有机物、离子、大分子、小分子、胶体。污染物去除方式：分离3.1吸附(Adsorption)3．1.1吸附的基本理论一吸附过程及分类吸附既是一种处理技术，在其它所有的处理方法中几乎都存在吸附。哪些其它处理技术中吸附很重要？吸附是多孔性固体物质吸附废水中某种或几种污染物，以回收或去除某些污染物，而使废水净化的方法。吸附剂(absorbent)吸附质(adsorbate)。根据吸附剂与吸附质之间作用力的不同，分为物理吸附(physicaladsorp

2、tion)、化学吸附(chemicaladsorption)(络合吸附、氢键吸附、沉淀等其它化学反应）离子交换吸附(ionexchangeadsorption)（1）物理吸附的特点由分子间力引起的吸附为物理吸附。没有选择性。主要发生在低温状态下，放热较小。单分子层或多分子层吸附。解吸容易。影响的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。（2）化学吸附的特点由化学键力引起的吸附称为化学吸附。有选择性；一般为单分子层吸附；有许多是吸热；通常需要一定的活化能。在低温时，吸附速度较小。吸附牢固，解吸困难。（3）离子交换吸附的特点吸附力为静电引力吸

3、附质的离子置换出原先固定在这些带电点上的其它离子。有一定的选择性吸附热与化学吸附相近不同吸附质共存时，吸附的互相影响1彼此独立吸附剂吸附位2吸附质A吸附质B吸附位1吸附剂吸附位吸附质B吸附质A2互相竞争吸附剂吸附位吸附质B吸附质A3协同吸附二吸附平衡、吸附容量和吸附等温线吸附过程解吸过程(desorption)。吸附平衡(adsorptionequilibrium)：当吸附速度＝解吸速度，吸附质在液相中和吸附剂表面上的浓度都不再改变。达到吸附平衡时吸附质在液相中的浓度称为平衡浓度(equilibriumconcentration)。吸

4、附容量(adsorptivecapacity)指单位质量的吸附剂所吸附的吸附质的质量，一般用q表示，单位mg/g或g/g或mmol/g。平衡吸附量最大吸附量非平衡吸附量V：废水体积；C0和C分别表示：吸附前后吸附质的浓度；W：吸附剂的质量，则：在相同温度等条件相同下，把吸附量随平衡浓度的变化曲线称为吸附等温线（isotherm)。（如果吸附剂和吸附质的形态与pH、离子强度、络合体有关呢？）常见的吸附等温线类型：（1）亨利Henry吸附等温式（2）朗缪尔Langmuir吸附等温式（3）弗罗德利希Freundlich吸附等温式（4）BET

5、方程（1）亨利Henry吸附等温式（假设）与浓度成简单的线性关系如果不只一种吸附质存在呢？（2）Langmuir吸附等温式假设和推导q(mg/g)ρ(mg/L)K和K1有什么含义？这是单组分无竞争的吸附等温式，不是多组分有竞争的吸附等温式。Langmuir吸附等温式的边界情况：低浓度高浓度或吸附力强Langmuir吸附等温式中常数求法（直线画法之一）：（3）Freundlich吸附等温式吸附的难易与n的关系对上式取对数：当浓度越来越大或越来越小时会出现什么情况？（4）BET方程多层吸附当吸附质的平衡浓度c比饱和浓度小很多时，不易发生多

6、层吸附，从BET方程转化为Langmuir吸附等温式三吸附速度(adsorptionrate)：吸附速度（adsorptionrate)单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质的数量。qt(mg/g)t(mins)吸附速度(adsorptionrate)：qtt吸附速度显得非常重要！最大吸附量较大，但是吸附速度小最大吸附量较小，但是吸附速度大速度决定吸附剂对吸附质的吸附过程，分三个阶段：第一阶段：颗粒外部扩散(本体溶液和液膜内)阶段；第二阶段：颗粒内部扩散阶段。第三阶段：吸附反应阶段。一般第三阶段快，吸附速度常由第二阶段速度控制。从

7、提高吸附速度来看：吸附剂颗粒越小，其表面积越大。造孔。选择性。液体主体吸附剂吸附质的浓度dc差液膜厚度dδ液膜吸附质在单位体积床层的液膜中的扩散速率：什么情况下会是液膜扩散控制呢？是的话，怎么提高扩散速率？吸附常常是内扩散控制和吸附控制,判断方法:不同的吸附动力学方程3．1.2吸附的操作及设备一吸附操作的分类吸附操作分为静态吸附和动态吸附。静态吸附。间歇式。吸附池静置排水△t动态吸附操作是连续的过程。从处理设备的类型上分，分成固定床(fixedbed)方式、移动床方式(movingbed)和流化床(expandedbed)方式。二吸附

8、操作的设备（1）固定床：固定床是废水处理中常用的吸附装置。水动床不动，叫固定床。吸附剂利用程度较低。升流式(up-flow)和降流式(down-flow)两种。降流式出水水质较好，水头损失较大，易堵塞。升流式水头损失小，