污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理.ppt

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1、第十七章污水的吸附法、离子交换法、萃取法和膜析法处理第一节吸附法第二节离子交换法第三节萃取法第四节膜析法第一节吸附法一、吸附原理吸附剂：固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力,比表面积很大的活性炭等具有很高的吸附能力。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学作用，生成化学键引起吸附吸附等温式：表明一定温度下被吸附物的量与浓度之间的关系式称为吸附等温式。1.Freundlich等温式对上式取对数，可得：q—单位吸附剂的吸附量，mg/mgy—吸附剂吸附

2、的物质总量，mgm—投加的吸附剂量，mgc—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/Lk、n—经验常数。n值在正常条件下大于1。2.Langmuir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：将上式变换成以下形式，使用时较方便：k’=qmk1qm——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。k1——朗格缪尔常数吸附速率：单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。吸附速率决定了废水和吸附剂的接触时间。吸附速率快→接触时间短→吸附设备的容积小影响吸附速度的因素有：二、吸附速率三、影响吸附

3、的因素吸附过程衡量指标吸附能力吸附速率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阶段颗粒外部扩散阶段孔隙扩散阶段吸附反应阶段吸附质从溶液中扩散到吸附剂表面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率主要取决于外部扩散速度和孔隙扩散速度。外部扩散速度与溶液浓度成正比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，可提高速度孔隙扩散速度吸附剂颗粒越小，速度越快影响吸附速率的因素影响吸附能力(吸附量)的因素1.吸附剂的性质

4、比表面越大，吸附能力越强。极性分子吸附剂易吸附极性分子型的吸附质。非极性分子的吸附剂易吸附非极性分子型的吸附质。颗粒的大小、细孔构造和分布及表面化学性质。溶剂的性质、吸附质的性质和吸附过程的操作条件。影响能力(吸附量)的因素2.吸附质的性质（1）溶解度一般溶解度越低，越易被吸附有机物的链越长，溶解度越低。故活性炭吸附脂肪酸的量，按甲酸、乙酸、丙酸、丁酸的顺序增加。苯甲醛的吸附量是丁醛的2倍.（2）表面吉布斯函数能使液固界面吉布斯函数降低越多，则吸附量越大。如含碳多的脂肪防酸在活性炭表面吸附。影响能力(吸附量)的因素2.

5、吸附质的性质（3）极性极性分子吸附剂易吸附极性分子型的吸附质。非极性分子的吸附剂易吸附非极性分子型的吸附质。有机物的链越长，溶解度越低。硅胶和活性三氧化二铝为极性吸附剂。硅胶吸附柱先吸附苯达饱和再吸附苯和水混合液，则原先吸附的苯会逐渐被水置换。活性炭为非极性吸附剂，可用苯把原先吸附的水置换解吸出来。羟基、羧基、硝基、胺基、磺基等能增加分子的极性影响能力(吸附量)的因素（4）吸附质分子的大小不同孔径的分子筛影响能力(吸附量)的因素（5）吸附质的浓度吸附质浓度较低时，吸附未饱和，提高吸附质浓度会增加吸附量。当浓度达到一定数

6、值时，提高浓度增加吸附量不可能。影响能力(吸附量)的因素3.废水的pH值活性炭在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附量。pH值对吸附质在水中的状态（分子、离子、络合物）及溶解度有影响从而影响吸附量。影响能力(吸附量)的因素4.共存物质影响复杂。一般共存多种吸附质时，对某种吸附质吸附能力会下降。水溶液相当于天然含量的无机离子共存时，对有机物的吸附几乎无影响。汞、铬、铁等在吸附剂表面氧化还原沉积时，孔道变小对吸附不利。油类物质会在吸附剂表面形成油膜，不利。影响能力(吸附量)的因素5.温度吸附为放热过程，故降低温度有利，但对

7、于水中吸附影响不大。6.接触时间。要有充分的时间达到吸附平衡，才能充分利用吸附能力。三、吸附剂常用吸附剂有活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖酸、焦炭、木炭、木屑、树脂等。由于活性炭对水中大部分污染物有较好的吸附作用，因此活性炭吸附应用于水处理时往往具有出水水质稳定，适用于多种污水的优点。目前，活性炭吸附是国内外应用较多的一种水处理手段。1.活性炭一种黑色多孔的固体炭质。疏水性吸附剂。早期由木材、硬果壳或兽骨等经炭化、活化制得，后改用煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。也可用木炭、竹炭、各种果壳为原

8、料。主要有机成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500～1700m2/g间。具有很强的吸附性能,为用途极广的一种工业吸附剂。吸附剂。1）制造：原料：含碳为主的物质：木材、煤等。过程：炭化：把原料热解成炭渣，生成类似石墨的多环芳烃。活化：使炭渣具有多孔结构。活化剂：氯化锌、硫酸、磷酸；也可用CO2、空气