污染控制化学8.ppt

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1、离子交换静态分离和动态分离有哪些优缺点？色谱过程中物质的停留时间与层床空隙率有何关系？什么是色谱法的穿透现象和穿透曲线，一般情况下，树脂的穿透效应怎样表示？离子交换树脂交换操作有哪些基本过程？怎样提高离子交换分离的选择性？有哪些主要的离子交换分离设备，它们是怎样工作的？在色谱分离分析中，何谓正向色谱和反相色谱？怎样正确使用这些方法？HPLC使用的主要流程是怎样的？思考题：第5章污染物的吸附分离控制◆吸附的定义：利用多孔性固体表面存在未平衡的分子引力或化学键力，把混合物某一（些）组分吸留在固体表面上，这种分离

2、混合物过程称吸附。2007年度诺贝尔化学奖获得者格哈特·埃尔特（GerhardErtl）获奖及生日同贺（2007-10-10，71岁）人们早就知道，氮肥对于农业生产而言具有举足轻重的作用。而埃特尔研究发现，氨的合成反应在铁催化剂表面进行时效率大大提高，使这一技术的产业化成为现实，这给人类社会的农业生产带来了巨大的经济效益。此外，汽车尾气中含有大量一氧化碳，如果不加净化则会对人类生活造成危害。埃特尔有关一氧化碳在金属铂表面的氧化过程的研究，催生了汽车尾气净化装置。■固体表面上的吸附作用（物理吸附和化学吸附）物

3、理吸附——气体分子以范德华力被吸附，与气体凝聚成液体过程类似化学吸附——气体分子以化学键力被吸附，此时往往伴随分子发生变形甚至解离，电子转移、原子重排、键的断裂与形成等过程。物理吸附与化学吸附常相伴或交替发生如金属钨对氧吸附，可以同时出现分子态氧的物理吸附、原子态氧的化学吸附等；又如：钯对CO的吸附在中低温区属于物理吸附，而温度升高又转化为化学吸附。I类：活性碳吸附有机气体(微孔吸附剂)II类：非孔性硅胶或TiO2吸附N2（多层吸附）III类：硅胶吸附Br2（分子作用力弱）IV类：石墨吸附水（有限的多层吸附

4、）V类：活性碳吸附水（分子吸引效应大）◆吸附等温方程典型的吸附曲线模型Langmiur吸附等温线Freundlich吸附等温线溶液中Langmiur吸附等温线的推导：A+B→C吸附质吸附剂吸附分子t=0C0t=tC(1-）请推导：X=KXmC/(1+KC)其中=X/XmFreundlich吸附等温方程式溶液中的吸附lgX=lgK+1/nlgC◆活性炭活性炭属微孔吸附剂活性炭的结构类似于石墨，由排成六角形的碳原子平行层面组成。与石墨不同，各个平行层面不是完全垂直共轴排列，而是不规则地互相垂直活性炭结构内

5、存在着不规则基本微晶，微晶边棱含非碳杂质，随活化条件不同，可形成酸性或碱性官能团。石墨层状结构FE-SCM：场发射扫描电镜（field-emissionscanningelectronmicroscopy）◆活性炭对溶解性有机物的处理1,2-二溴乙烷1,2-二氯乙烷1.1.1-三氯乙烷（3.5℃）1,2-二氯代苯020040060010000.10.20.30.40.50平衡浓度(mg/L)活性碳吸量(L/kg碳)图5-9活性炭对一些非离子性有机化合物的吸附等温线◆活性炭的比表面活性炭具有较大的比表面积。以

6、水蒸汽或以氯化锌为活性剂制备的活性炭，其比表面为1000m2/g左右；以KOH等碱作为活化剂制备的高比表面活性炭，其比表面可达3000m2/g。如用核桃壳作为原料，用KOH活化生产的活性炭，其碘吸附值和亚甲基兰值都是普通水蒸汽法的两倍。活性炭的再生（1）脱水：使活性炭与输送液分离。（2）干燥：加温到100-150℃，将细孔中的水分蒸发出来。（3）碳化：加热到300-700℃，高沸点的有机受热分解，一部分成为低沸点物质而挥发，另一部分被碳化留在活性炭细孔中。（4）活化：加热到700-1000℃，使碳化后留在细

7、孔中的残留碳与活化气体（如蒸汽、CO2、O2等）反应，反应产物以气态形式（CO2、CO、H2）逸出，达到重新造孔的目的。（5）冷却：活化后的活性炭用水急剧冷却，防止氧化。◆活性炭吸附有机物的穿透曲线C0C0C0C0C0<C=0C=CbC≈C0C0CxCCb0VbV'eVx耗竭点穿透单位床截面的废水总体积出水浓度图5-10活性炭吸附柱的工作过程δ穿透点例：以粉末活性炭固定床吸附某工业废水中的有机物，进水中有机碳浓度C0=100mg/L，出水的有机碳允许浓度Cb=20mg/L，吸附终点浓度Cx=90mg

8、/L。在实验室中以装载量1L(401g)的活性炭柱作了动态试验并得出了穿透曲线（见图5-11）。试计算达到穿透点和吸附终点时的活性炭吸附量。解题步骤P10510080604020012345VxVb出水TOC1(g/m3)通水量(m3)图5-11活性炭固定床的穿透曲线■纳米材料及其应用▲纳米材料的定义：纳米材料是指微观结构至少在一维方向受纳米尺度（1~100nm）调制的各种固体材料。其性能主要由三个方面决定：1、