第七章----吸附.ppt

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1、第一节第一节 吸附的基本理论吸附的基本理论一、吸附机理及分类引起吸附的主要原因：（1）溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力 （2）溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或化学键力 吸附的分类 (1)交换吸附：溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带 电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其他离子。(2)物理吸附：溶质与吸附剂之间由于范德华力而产生的吸附。(3)化学吸附：溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键 和表面络合物。二、吸附平衡与吸附等温式 吸附过程中，固、液两相经过充分的接触后，最终将达到吸附与脱附的动态平衡。达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸

2、附量，常用qe(mg/g)表示。将平衡吸附量qe与相应的平衡浓度ce作图得吸附等温线。I型的特征是吸附量有一极限值。可以理解为吸附剂的所有表两都发生单分子层吸附，达到饱和时，吸附量趋于定值。型是非常普通的物理吸附、相当于多分子层吸附，吸附质的极限值对应于物质的溶解度。型相当少见，其特征是吸附热等于或小于纯吸附质的溶解热。型及型反映了毛细管冷凝现象和孔容的限制，由于在达到饱和浓度之前吸附就达到平衡，因而显出滞后效应。1 1LangmuirLangmuir等温式等温式 Langmuir假设吸附剂表面均一，各处的吸附能相同：吸附是单分子层的，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附量达到最大值；在吸附剂表

3、面上的各个吸附点间没有吸附质转移运动；达动态平衡状态时，吸附和脱附速度相等。式中 qe-平衡吸附量 ce-液相平衡浓度 a-与最大吸附量有关的常数；b-与吸附能有关的常数。2.B.E.T.2.B.E.T.等温式等温式 B.E.T.模型假定在原先被吸附的分子上面仍可吸附另外的分子，同发生多分子层吸附；而且不一定等第一层吸满后再吸附第二层；对每一单层却可用Langmuir式描述，第一层吸附是靠吸附剂与吸附质间的分子引力，而第二层以后是靠吸附质分子间的引力，这两类引力不同，因此它们的吸附热也不同。总吸附量等于各层吸附量之和。由此导出的二常数B.E.T.等温式为：式中 cs吸附质的饱和浓度；B常数，与

4、吸附剂和吸附质的相互作用能有关。3 3FreundlichFreundlich等温式等温式 此为指数函数型式的经验公式：式中，K称为Freundlich吸附系数，n为常数，通常大于1。Freundlich式在一般的浓度范围内与Langmuir式比较接近，但在高浓度时不像后者那样趋于一定值；在低浓度时，也不会还原为直线关系。4 4多级分体系的吸附等温式多级分体系的吸附等温式 多组分体系吸附和单组分吸附相比较，又增加了吸附质之间的相互作用，计算吸附量时可用两类方法。用COD或TOC综合表示溶解于废水中的有机物浓度，其吸附等温式可用单组分吸附多温式表东。但吸附等温线可能是曲线或折线。假定吸附剂表面均

5、一，混合溶液中的各种溶质在吸附位置上发生竞争吸附，被吸附的分子之间的相互作用可忽略不计。如果各种溶质以单组分体系的形式进行吸附，则其吸附量可用Langmuir竞争吸附模型来计算。三、影响吸附的因素三、影响吸附的因素（一）吸附剂结构一）吸附剂结构1 1比表面积比表面积 单位重量吸附剂的表面积称单位重量吸附剂的表面积称为比表面积吸附剂的粒径越为比表面积吸附剂的粒径越小，或是微孔越发达，其比表小，或是微孔越发达，其比表面积越大。吸附剂的比表面积面积越大。吸附剂的比表面积越大，则吸附能越强。图越大，则吸附能越强。图7-57-5表表明，苯酚吸附量与吸附剂的比明，苯酚吸附量与吸附剂的比表面积之间的关系。表

6、面积之间的关系。2 2孔结构孔结构 吸附剂的孔结构如图吸附剂的孔结构如图7-67-6所示。所示。吸附剂内孔的大小和分布对吸附性吸附剂内孔的大小和分布对吸附性能影响很大。孔径太大，比表面积能影响很大。孔径太大，比表面积小，吸附能力差；孔径太小，则不小，吸附能力差；孔径太小，则不利于吸附质扩散，并对直径较大的利于吸附质扩散，并对直径较大的分子起屏蔽作用，分子起屏蔽作用，通常将孔半径大于通常将孔半径大于0.1m0.1m的称为大孔，的称为大孔，210210-3-30.1m0.1m的称为过渡孔，而小于的称为过渡孔，而小于210210-3-3的称为微孔。大部分的称为微孔。大部分吸附表面积由微孔提供。采用不

7、同的原料和活化工艺制备吸附表面积由微孔提供。采用不同的原料和活化工艺制备的吸附剂其孔径分布是不同的。再生情况也影响孔的结构。的吸附剂其孔径分布是不同的。再生情况也影响孔的结构。分子筛因其孔径分布十分均匀，而对某些特定大小的分子分子筛因其孔径分布十分均匀，而对某些特定大小的分子具有很高的选择吸附性。具有很高的选择吸附性。3 3表面化学性质表面化学性质 吸附剂在制造过程中会形成一定量的不均匀表面氧化物，吸附剂在制造过程中会形成一定量的不均匀表面氧化物，其成分和数量随原料和活化工艺不同而异。一般把表面氧化其成分和数量随原料和活化工艺不同而异。一般把表面氧化物分成酸性的和碱性的两大类物分成酸性的和碱性

8、的两大类.经常指的酸性氧化物基因有：经常指的酸性氧化物基因有：羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基、萤光型内酯基、羧酸羧基、酚羟基、醌型羰基、正内酯基、萤光型内酯基、羧酸酐基及环式过氧基等。酸性氧化物在低温（酐基及环式过氧基等。酸性氧化物在低温（500500）活化）活化时形成。对于碱性氧化物的说法尚有分歧碱性氧化物在高时形成。对于碱性氧化物的说法尚有分歧碱性氧化物在高温（温（80080010001000）活化时形成，在溶液中吸附酸性物。）活化时形成，在溶液中吸附酸性物。表面氧化物成为选择性的吸附中心，使吸附剂只有类似表面氧化物成为选择性的吸附中心，使吸附剂只有类似化学吸附的能力，一般说来，有助于对

9、极性分子的吸附，削化学吸附的能力，一般说来，有助于对极性分子的吸附，削弱对非极性分子的吸附。弱对非极性分子的吸附。（二）吸附质的性质（二）吸附质的性质 对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度而减小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度 减少而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加。减少而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加。活性炭处理废水时，对芳香族化合物的吸附效较脂肪活性炭处

10、理废水时，对芳香族化合物的吸附效较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。应当指出，实际体或极性小的吸附质较极性强吸附质好。应当指出，实际体系的吸附质往往不是单一的，它们之间可以互相促进、干系的吸附质往往不是单一的，它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。扰或互不相干。（三）操作条件（三）操作条件 吸附是放热过程，低温有利于吸附，吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于脱附升温有利于脱附.溶液的溶液的pHpH值影响到溶值影响到溶质的存在状态（分子、离子、络合物），质的存在状态（分子、离子、络合物）

11、，也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学特性，进而影响到吸附效果，国内用太特性，进而影响到吸附效果，国内用太原原8#8#炭吸附炭吸附Cd-CNCd-CN络合物的试验结果如图络合物的试验结果如图7-77-7所示。所示。由图可见，在由图可见，在PH7.5PH7.59.59.5的范围内，吸附去除率较高。的范围内，吸附去除率较高。在吸附操作中，应保证吸附剂与吸附质有足够的接触时间。在吸附操作中，应保证吸附剂与吸附质有足够的接触时间。另外，吸附剂的脱附再生，溶液的组成和浓度及其他因素也另外，吸附剂的脱附再生，溶液的组成和浓度及其他因素也影响吸附效果。影响吸附效果。四、吸附动

12、力学四、吸附动力学 1 1水膜内的物质迁移速度水膜内的物质迁移速度 由由FickFick定律，水膜内的传质速度定律，水膜内的传质速度N NA A由下式结出：由下式结出：(7-12)(7-12)式中式中 D D溶质在水膜中的扩散系数，溶质在水膜中的扩散系数，m m2 2/L/L；水膜厚度，水膜厚度，m m；k kf f水膜传质系数，水膜传质系数，m/Lm/L；c c水中溶质的浓度，水中溶质的浓度，kg/mkg/m3 3；c ci i颗粒表面的溶质浓度，颗粒表面的溶质浓度，kg/mkg/m3 3。固定床填充层单位容积的吸附速度为固定床填充层单位容积的吸附速度为 (7-13)(7-13)式中式中 b

13、 b填充层的表现密度，填充层的表现密度，kg/mkg/m3 3；a av v填充层单位容积的颗粒外表面积，填充层单位容积的颗粒外表面积，m m2 2/m/m3 3。关于传质系数关于传质系数k kf f，曾提出了各种实验公式，如，曾提出了各种实验公式，如CarberryCarberry公式为公式为 式中式中 u u一空塔水流速度一空塔水流速度,m/h,m/h；填充层的孔隙率；填充层的孔隙率；水溶液的动力粘滞系数水溶液的动力粘滞系数,kg,kgF F/(mh)/(mh)；水溶液密度，水溶液密度，kg/mkg/m3 3；d dp p吸附剂粒径，吸附剂粒径，m m。(7-14)2.2.内孔扩散速度内孔

14、扩散速度 多孔性物质内部的扩散现象极为复杂，受到细孔扩散和多孔性物质内部的扩散现象极为复杂，受到细孔扩散和细孔壁表面扩散两方面的影响，但类似于分子扩散，均以扩细孔壁表面扩散两方面的影响，但类似于分子扩散，均以扩散物质的浓度梯度作为推动力。其中通过细孔内液相向颗粒散物质的浓度梯度作为推动力。其中通过细孔内液相向颗粒内部扩散的速度为内部扩散的速度为 (7-15)(7-15)式中式中 N NP P细孔内的扩散速度，细孔内的扩散速度，kg/(mkg/(m2 2.h).h)；D DP P一细孔内有效扩散系数，一细孔内有效扩散系数，m m2 2/h/h；c c-细孔内溶液浓度，细孔内溶液浓度，kg/mkg

15、/m3 3；r r扩散方向的距离，扩散方向的距离，m m。细孔壁上的表面扩散以吸附量梯度为推动力，沿表面从细孔壁上的表面扩散以吸附量梯度为推动力，沿表面从吸附量大处向小处作二维移动。表面扩散系数与吸附质分子吸附量大处向小处作二维移动。表面扩散系数与吸附质分子的大小、温度、吸附质与吸附剂之间的结合能有关。其速度的大小、温度、吸附质与吸附剂之间的结合能有关。其速度为：为：(7-16)(7-16)式中式中 NsNs一表面扩散系数，一表面扩散系数，kg/(mkg/(m2 2h)h)；aa一吸附剂的表观密度一吸附剂的表观密度,kg/m,kg/m3 3；DsDs一表面扩散系数，一表面扩散系数，m m2 2

16、/h/h。颗粒内总扩散速度为武（颗粒内总扩散速度为武（7-157-15）与（）与（7-167-16）之和）之和,即即 (7-17)假定在细孔内某一位置处表面吸附量与溶液浓度之间呈假定在细孔内某一位置处表面吸附量与溶液浓度之间呈平衡状态，则有平衡状态，则有 (7-18)(7-18)将上式代入式（将上式代入式（7-177-17）得）得 （7-197-19）式中式中D Di i是以溶液浓度为基准的颗粒内有效扩散系数，是以溶液浓度为基准的颗粒内有效扩散系数，m m2 2/h./h.在溶质浓度很高，吸附前后浓度变化不大的条件下在溶质浓度很高，吸附前后浓度变化不大的条件下,Boyd,Boyd导出以下近似式

17、估计颗粒内有效扩散系数和吸附速度导出以下近似式估计颗粒内有效扩散系数和吸附速度:(7-20)(7-20)3 3吸附速度的测定吸附速度的测定 吸附速度的测定装置如吸附速度的测定装置如图图7-87-8所示。将所示。将200200目以下的目以下的一定量的吸附剂加入反应瓶一定量的吸附剂加入反应瓶A A中，一边搅拌一边从中，一边搅拌一边从B B处注入处注入被吸附溶液，经过一段时间被吸附溶液，经过一段时间接触后，每隔一定时间取一接触后，每隔一定时间取一次悬浮液进入次悬浮液进入C C内，使吸附剂内，使吸附剂与溶液立即分离，测定液相与溶液立即分离，测定液相溶质浓度，求出吸附量和去溶质浓度，求出吸附量和去 除率

18、；从而确定吸附速度。除率；从而确定吸附速度。第二节第二节 吸附剂及其再生吸附剂及其再生 一、吸附剂一、吸附剂 工业吸附剂必须满足下列要求：工业吸附剂必须满足下列要求：吸附能力强；吸附能力强；吸附吸附选择性好；选择性好；吸附平衡浓度低；吸附平衡浓度低；容易再生和再利用；容易再生和再利用；机机械强度好；械强度好；化学性质稳定；化学性质稳定；来源广；来源广；价廉。一般工业价廉。一般工业吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据不同吸附剂难于同时满足这八个方面的要求，因此，应根据不同的场合选用。的场合选用。目前在废水处理中应用的吸附剂有目前在废水处理中应用的吸附剂有:活性炭、活化煤、活性炭、活化

19、煤、白土、硅藻土、活性氧化铝，焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木白土、硅藻土、活性氧化铝，焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、煤灰、腐殖酸等。屑、煤灰、腐殖酸等。l.l.活性炭活性炭 活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状和活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以分、灰分。它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水

20、浸、高温、高压作用，不易破碎。耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔。通常活性活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达炭的比表面积高达5005001700m1700m2 2/g/g，这是活性炭吸附能力强，这是活性炭吸附能力强，吸附容量大的主要原因。吸附容量大的主要原因。活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物存在，活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物存在，也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中掺入一些具有也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中掺入一些具有催化作用的金属离子可以改善处理效果。催化作用的金属

21、离子可以改善处理效果。2 2树脂吸附剂树脂吸附剂 树脂吸附剂也叫做吸附树脂树脂吸附剂也叫做吸附树脂,是一种新型有机吸附剂。是一种新型有机吸附剂。具有立体网状结构，呈多孔海绵状。加热不熔化，可在具有立体网状结构，呈多孔海绵状。加热不熔化，可在150150下使用，不溶于一般溶剂及酸、碱，比表面积可达下使用，不溶于一般溶剂及酸、碱，比表面积可达800m800m2 2/g/g。常见产品有美国。常见产品有美国Amberlite XADAmberlite XAD系列，日本系列，日本HPHP系列。系列。国内一些单位也研制了性能优良的大孔吸附树脂。国内一些单位也研制了性能优良的大孔吸附树脂。树脂吸附剂的结构容

22、易人为控制，因而它具有适应性大、树脂吸附剂的结构容易人为控制，因而它具有适应性大、应用范围广、吸附选择性特殊、稳定性高等优点，并且再生应用范围广、吸附选择性特殊、稳定性高等优点，并且再生简单，多数为溶剂再生。树脂吸附剂最适宜于吸附处理废水简单，多数为溶剂再生。树脂吸附剂最适宜于吸附处理废水中微溶于水极易溶于甲醇、丙酮等有机溶剂，分子量略大中微溶于水极易溶于甲醇、丙酮等有机溶剂，分子量略大和是极性的有机物。如脱酚、除油、脱色等。和是极性的有机物。如脱酚、除油、脱色等。树脂的吸附能力一般随吸附质亲油性的增强而增大。树脂的吸附能力一般随吸附质亲油性的增强而增大。3 3腐植酸系吸附剂腐植酸系吸附剂 腐

23、植酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废腐植酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废水及放射性废水，除去其中的离子。一般认为腐植酸是一组水及放射性废水，除去其中的离子。一般认为腐植酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复合混合物，腐植酸对芳香结构的、性质相似的酸性物质的复合混合物，腐植酸对阳离子的吸附，既有化学吸附，又有物理吸附。阳离子的吸附，既有化学吸附，又有物理吸附。用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类，一类是天然的富用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类，一类是天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用

24、。另一类是把富含腐植酸的物质用适当单处理后作吸附剂用。另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘结剂作成腐植酸系树脂，造粒成型，以使用于管式或塔的粘结剂作成腐植酸系树脂，造粒成型，以使用于管式或塔式吸附装置。腐植酸类物质吸附重金属离子后，容易脱附再式吸附装置。腐植酸类物质吸附重金属离子后，容易脱附再生，常用的再生剂有生，常用的再生剂有1 12N2N的的H H2 2SOSO4 4、HClHCl、NaClNaCl、CaClCaCl2 2等。等。二、吸附剂再生二、吸附剂再生 吸附剂在达到饱和吸附后，必须进行脱附再生，才能重吸附剂在达到饱和吸附后，必须进行脱附再生，才能重复使用。脱附是吸附的逆过程，即在吸附

25、剂结构不变化或者复使用。脱附是吸附的逆过程，即在吸附剂结构不变化或者变化极小的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂孔隙中除变化极小的情况下，用某种方法将吸附质从吸附剂孔隙中除去恢复它的吸附能力。通过再生使用，可以降低处理成本；去恢复它的吸附能力。通过再生使用，可以降低处理成本；减少废渣排放；同时回收吸附质。减少废渣排放；同时回收吸附质。目前吸附剂的再生方法有加热再生、药剂再生、化学氧目前吸附剂的再生方法有加热再生、药剂再生、化学氧化再生、湿式氧化再生、生物再生等。重要方法的分类如表化再生、湿式氧化再生、生物再生等。重要方法的分类如表7-27-2所示。在选择再生方法时，主要考虑三方面的因素：所示。

26、在选择再生方法时，主要考虑三方面的因素：吸附质的理化性质；吸附质的理化性质；吸附机理；吸附机理；吸附质的回收价值。吸附质的回收价值。种 类处 理 温 度主 要 条 件加热再生加热脱附高温加热再生（炭化再生）100200750950（400500）水蒸气、惰性气体水蒸气、燃烧气体、CO2药剂再生无机药剂有机药剂（萃取）常温80常温80HCl、H2SO4、NaOH、氧化剂有机溶剂（笨、丙酮、甲醇等）生物再生温式氧化分解电解氧化常温180220、加压常温好气菌、厌气菌O2、空气、氧化剂O2表表7-2 7-2 吸附剂再生方法吸附剂再生方法 第三节第三节 吸附工艺与设计吸附工艺与设计 一、间歇吸附一、间

27、歇吸附 间歇吸附反应池有两种类型：一种是搅拌池型，即是间歇吸附反应池有两种类型：一种是搅拌池型，即是在整个池内进行快速搅拌，使吸附剂与原水充分混合；另在整个池内进行快速搅拌，使吸附剂与原水充分混合；另一种是泥渣接触型，池型与操作和循环澄清池相同。运行一种是泥渣接触型，池型与操作和循环澄清池相同。运行时池内可保持较高浓度的吸附剂，对原水浓度和流量变化时池内可保持较高浓度的吸附剂，对原水浓度和流量变化的缓冲作用大，不需要频繁地调整吸附剂的投量，并能得的缓冲作用大，不需要频繁地调整吸附剂的投量，并能得到稳定的处理效果。当用于废水深度处理时，泥渣接触型到稳定的处理效果。当用于废水深度处理时，泥渣接触型

28、的吸附量比搅拌池型增加的吸附量比搅拌池型增加3030。为防止粉状吸附剂随处理。为防止粉状吸附剂随处理水流失，固液分离时常加高分子絮凝剂。水流失，固液分离时常加高分子絮凝剂。1 1多级平流吸附多级平流吸附 如图如图7-97-9所示，原水经过所示，原水经过n n级搅拌反应池得到吸附处理，级搅拌反应池得到吸附处理，而且各池都补充新吸附剂。当废水量小时可在一个池中完成而且各池都补充新吸附剂。当废水量小时可在一个池中完成多级平流吸附。多级平流吸附。第第i i级的物料衡算式：级的物料衡算式：式中式中 W Wi i供应第供应第i i级的吸附剂量，级的吸附剂量，kg/hkg/h；Q Q废水流量，废水流量，m

29、m3 3/h/h；q q0 0，q qi i分别为新吸附剂和离开第分别为新吸附剂和离开第i i级吸附剂的吸级吸附剂的吸附量，附量，kg/kgkg/kg；c ci-1i-1，c ci i分别为第分别为第i i级进水和出水浓度，级进水和出水浓度，kg/mkg/m3 3。若若q q0 00 0、则式、则式(7-21)(7-21)变为：变为：(7-21)(7-21)(7-22)(7-22)若已知吸附平衡关系若已知吸附平衡关系q qi i=f(c=f(ci i)，则可与式，则可与式(7-22)(7-22)联立，逐联立，逐级计算出最小投炭量级计算出最小投炭量W Wi i。按图。按图7-97-9，由式，由式

30、(7-22)(7-22)得得:同理，经同理，经n n级吸附后：级吸附后：(7-23)(7-23)(7-24)(7-24)(7-25)(7-25)当各级投炭量相同时，即W1W2WnW，则若令qm为各级吸附量的平均值，则(7-27)(7-27)(7-26)(7-26)(7-28)由此可得将由此可得将c c0 0降至降至c cn n所需的吸附级数所需的吸附级数n n和吸附剂总量和吸附剂总量G G:(7-30)(7-30)(7-29)(7-29)2 2多级逆流吸附多级逆流吸附 由吸附平衡关系知，吸附剂的吸附量与溶质浓度呈平衡，由吸附平衡关系知，吸附剂的吸附量与溶质浓度呈平衡，溶质浓度越高，平衡吸附量就

31、越大。因此，为了使出水中的溶质浓度越高，平衡吸附量就越大。因此，为了使出水中的杂质最少，应使新鲜吸附剂与之接触；为了充分利用吸附剂杂质最少，应使新鲜吸附剂与之接触；为了充分利用吸附剂的吸附能力，又应使接近饱和的吸附剂与高浓度进水接触。的吸附能力，又应使接近饱和的吸附剂与高浓度进水接触。利用这一原理的吸附操作即是多级逆流吸附，如图利用这一原理的吸附操作即是多级逆流吸附，如图7-107-10所示。所示。经经n n级逆流吸附的总物料衡算式为：级逆流吸附的总物料衡算式为：（7-347-34）对二级逆流吸附，设各级吸附等温式可用对二级逆流吸附，设各级吸附等温式可用FreundlichFreundlich

32、式式表示，即表示，即 ；且；且 ，则可推得：，则可推得：（7-357-35）对对n n级逆流吸附，如果则有以下近似公式：级逆流吸附，如果则有以下近似公式：二、固定床吸附二、固定床吸附 在废水处理中常用固定在废水处理中常用固定床吸附装置。其构造与快滤床吸附装置。其构造与快滤池大致相同。吸附剂填充在池大致相同。吸附剂填充在装置内，吸附时固定不动，装置内，吸附时固定不动，水流穿过吸附剂层。根据水水流穿过吸附剂层。根据水流方向可分为升流式和降流流方向可分为升流式和降流式两种。式两种。降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别降流式固定床吸附出水水质好，但水头损失较大，特别在处理含悬浮物较多的污水

33、时，需定期进行反冲洗，有时还在处理含悬浮物较多的污水时，需定期进行反冲洗，有时还需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。需在吸附剂层上部设表面冲洗设备。1.1.穿透曲线穿透曲线（1 1）吸附带：指正在发生吸附作用的那段填充层，在吸附带）吸附带：指正在发生吸附作用的那段填充层，在吸附带 下部的填充层几乎没有发生吸附作用，而在吸附带上部下部的填充层几乎没有发生吸附作用，而在吸附带上部 的填充层已达到饱和状态，不再起吸附作用。的填充层已达到饱和状态，不再起吸附作用。（2 2）穿透曲线：以吸附时间或吸附柱出水总体积为横坐标，）穿透曲线：以吸附时间或吸附柱出水总体积为横坐标，以出水吸附质浓度为纵坐标所绘制出的曲

34、线。以出水吸附质浓度为纵坐标所绘制出的曲线。（3 3）穿透点：当出水吸附质浓度）穿透点：当出水吸附质浓度C Ca a为为(0.05-0.10)C(0.05-0.10)Co o时所对时所对 应的出水总体积或吸附时间的穿透曲线上的那一点。应的出水总体积或吸附时间的穿透曲线上的那一点。（4 4）吸附终点：出水浓度）吸附终点：出水浓度C Cb b为为(0.90-0.95)C(0.90-0.95)Co o时所对应的出时所对应的出 水总体积的穿透曲线上的那一点叫吸附终点。水总体积的穿透曲线上的那一点叫吸附终点。（5 5）吸附带长度）吸附带长度：从：从t ta a到到t tb b的的t t时间内，吸附带所移

35、动时间内，吸附带所移动 的距离。的距离。当废水连续通过吸附剂层时，运行初期出水中溶质几乎当废水连续通过吸附剂层时，运行初期出水中溶质几乎为零。随着时间的推移，上层吸附剂达到饱和，床层中发为零。随着时间的推移，上层吸附剂达到饱和，床层中发挥吸附作用的区域向下移动。吸附区前面的床层尚未起作挥吸附作用的区域向下移动。吸附区前面的床层尚未起作用。出水中溶质浓度仍然很低。当吸附区前沿下移至吸附用。出水中溶质浓度仍然很低。当吸附区前沿下移至吸附剂层底端时，出水浓度剂层底端时，出水浓度 开始超过规定值。以后出开始超过规定值。以后出 水浓度迅速增加，当吸附水浓度迅速增加，当吸附 区后端面下移到床层底端区后端面

36、下移到床层底端 时，整个床层接近饱和，时，整个床层接近饱和，以水浓度接近进水浓度。以水浓度接近进水浓度。三、移动床吸附三、移动床吸附 原水从下而上流过吸附层,吸附剂由上而下间歇或连续移动。间歇移动床处理规模大时，每天从塔底定时卸炭12次，每次卸炭量为塔内总炭量的510 移动床较固定床能充分利用床层吸附容量，出水水质良好，且水头损失较小。由于原水从塔底进入，水中夹带的悬浮物随饱和炭排出，因而不需要反冲洗设备，对原水预处理要求较低，操作管理方便。目前较大规模废水处理时多采用这种操作方式。四、流化床吸附四、流化床吸附 原水由底部升流式通过床层，吸附剂由上部向下移动。由于吸附剂保持流化状态，与水的接触

37、面积增大，因此设备小而生产能力大，基建费用低。流化床操作控制要求高，为防止吸附剂全塔混层，以充分利用吸附容量并保证处理效果，塔内吸附剂采用分层流化。所需层数根据吸附剂的静活性、原水水质水量等决定。第四节第四节 吸附法的应用吸附法的应用 在废水处理中，吸附法处理的主要对象是废水中用生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物。包括木质素、氯或硝基取代的芳烃化合物、杂环化合物、洗涤剂、合成染料、除莠剂、DDT等。当用活性炭对这类废水进行处理时，它不但能够吸附这些难分解的有机物，降低COD，还能使废水脱色、脱臭，把废水处理到可重复利用的程度。所以 吸附法在废水的深度处理中得到了广泛的应

38、用。在处理流程上，吸附法可与其他物理化学法联合，组成所谓物化流程,也可与生化法联合，如向曝气池投加粉状活性炭；利用粒状吸附剂作为微生物的生长载体或作为生物流化床的介质；或在生物处理之后进行吸附深度处理等。处理能力，m3/d1859567720378.516000除去的污染物染料杀虫剂酚多元醇炼油废水COD进水中有机物浓度，mgL200502004002500700250出水浓度，mgL无颜色酚11230流速，m3min1.320.360.50.2611接触时间，min40-445375202450活性炭规格，mm1240124O830830活性炭用量，m356.68吨塔36.8384-578(kg/d)260吨吸附床(池)尺寸，m292.4410.7(2个)3.259.31.24.63.63.67.8装置类型升沉式移动床升流式移动床串联降流固定床升流式移动床降流式吸附滤池表表7-4 7-4 部分工业废水吸附处理实例部分工业废水吸附处理实例