水质工程学 上册 教学课件 作者 谢水波 姜应和 主编 第9章.ppt

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1、9.1吸附的类型与机理9.1.1吸附的类型及其机理9.1.2吸附平衡与吸附等温线9.1.1吸附的类型及其机理1.吸附机理2.吸附类型1.吸附机理当二相物质相互接触时，二者界面上呈现一个内部组成不同于原来任何一相的区域，同原来相内的物质浓度相比，界面上物质浓度的增加即称为吸附。或者说，吸附是指物质在二相之间界面上的积聚或浓缩，是一种建立在分子扩散基础上的物质表面现象。分子之间的吸引力促成吸附。2.吸附类型(1)物理吸附吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附称为物理吸附，是一种常见的吸附现象。(2)化学吸附电子在吸附质和吸附剂表面之间交换或

2、共有而出现化学反应，使得吸附质和吸附剂之间产生化学键吸附作用，这一过程称为化学吸附(或化学吸着)。(3)离子交换吸附吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子，离子所带电荷越多，吸附越强。(1)物理吸附吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附称为物理吸附，是一种常见的吸附现象。(2)化学吸附电子在吸附质和吸附剂表面之间交换或共有而出现化学反应，使得吸附质和吸附剂之间产生化学键吸附作用，这一过程称为化学吸附(或化学吸着)。(3)离子交换吸附吸附质的离子由于静电引力聚集到吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂

3、也放出一个等当量离子，离子所带电荷越多，吸附越强。9.1.2吸附平衡与吸附等温线1.吸附平衡2.吸附容量3.吸附速度4.吸附等温线1.吸附平衡活性炭净水作为液—固体系的吸附，能除去水中杂质，使其浓集在活性炭表面上，这个过程会一直进行到留在液相中的溶质浓度与固相表面上的溶质浓度处于动态平衡为止，这就称为吸附平衡。如果吸附过程是可逆的，当废水与吸附剂充分接触后，一方面吸附质被吸附剂吸附；另一方面，一部分已被吸附的吸附质，由于热运动的结果，可能脱离吸附剂的表面，又回到液相中去。当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数量等于解吸的数量时，

4、则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面上的浓度都不再改变而达到平衡，此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。2.吸附容量吸附能力可用吸附容量与吸附速度等特性来表示。所谓吸附容量，是指单位质量的吸附剂在一定t和p下达到吸附平衡时所吸附的溶质的质量。3.吸附速度活性炭的吸附是污染物质从水中迁移到活性炭颗粒表面上，再扩散到活性炭内部孔隙的表面吸附过程。所谓吸附速度，是指单位质量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。吸附速度决定了废水和吸附剂的接触时间。吸附速度越快，接触时间就越短，所需的吸附设备容积也就越小。吸附速度决定于吸附剂对吸附质的吸附过程。水

5、中多孔的吸附剂对吸附质的吸附过程可分为三个阶段。4.吸附等温线(1)吸附等温线用表观法对液相吸附测得的一系列qe与C的对应数据，可点绘在坐标纸上，归纳成如图9-1所示的三种类型。(2)吸附等温线的分析与应用(3)吸附等温式由于液相吸附很复杂，至今尚无统一的吸附理论，因此液相吸附的吸附等温式一直沿用气相吸附等温式。(1)吸附等温线图9-1吸附等温线(2)吸附等温线的分析与应用1)通过吸附等温线的测定，可得出活性炭对水中某污染物的吸附效果，按处理水中污染物的出水浓度，可求出活性炭的极限吸附容量。2)由此估算出工程中活性炭的用量——剂量值(处理

6、每吨水的活性炭用量)及进行炭床滤池的设计。3)了解处理水的pH和污染物浓度变化对活性炭吸附容量的影响。4)吸附等温线在炭种选择中，可借以评价各炭种的吸附性能。5)用类似的方法还可研究时间、pH等运转条件改变对吸附效果的影响。(3)吸附等温式1)朗格谬尔公式。2)BET公式。3)费兰德利希经验公式图9-2Langmuir吸附等温线图9-3Langmuir等温式线性图解9.2影响吸附的因素及操作方式9.2.1影响吸附的因素9.2.2吸附操作种类和方式9.2.1影响吸附的因素1.吸附剂的性质2.吸附质的性质3.吸附过程的操作条件1.吸附剂的性质

7、吸附剂的表面积、种类、颗粒大小、细孔构造和分布情况等对吸附影响很大。如吸附剂的比表面积越大，吸附能力就越强。吸附剂的种类不同，吸附效果也就不同。一般是极性分子(或离子)型的吸附剂易吸附极性分子(或离子)型的吸附质，非极性分子型的吸附剂易于吸附非极性的吸附质。2.吸附质的性质(1)溶解度吸附质在废水中的溶解度对吸附有较大的影响。(2)表面自由能能够使液体表面自由能降低得越多的吸附质，也越容易被吸附。(3)极性如上所述，极性的吸附剂易吸附极性的吸附质，非极性的吸附剂则易于吸附非极性的吸附质。(4)吸附质分子的大小和不饱和度吸附质分子的大小和不

8、饱和度对吸附也有影响。(5)吸附质的浓度吸附质的浓度对吸附也有影响。(1)溶解度吸附质在废水中的溶解度对吸附有较大的影响。(2)表面自由能能够使液体表面自由能降低得越多的吸附质，也越容易被吸附