吸附原理和功能及影响因素

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一、吸附原理和功能

1、原理

吸附法在废水除理中主要用于脱除水中的微量污染物,包括脱色、除臭、去除重金属、 去除凝固性有机物、去除放射性物质等。在除理流程中,吸附法可作为离子交换、膜分离等方式的预除理,去除有机物、胶体物及余氯等;也能否 作为二级除理后的角度除理手段,以满足再生水水质要求。

吸附近程可有效吸附浓度很低的物质,具有出水水质好、运行稳定等优点,就是吸附剂可重复使用。但吸附法对进水预除理要求较髙,设备运转费用较高。

吸附是三种物质附着在另三种物质冠部 上的过程,具有多孔性质的乙炔气体体物质与乙炔气体体或乙炔气体体接触时,乙炔气体体或乙炔气体体中的三种或几种组分会吸附到乙炔气体体冠部 上。具有吸附功能的乙炔气体体物质称为吸附剂,气相或液相中被吸附物质称为吸附质。

吸附剂对吸附质的吸附,根据吸附力的不同,能否 分为三种类型:物理吸附、化学吸附和交换吸附。

①物理吸附

指吸附质与吸附剂之间就是分子间力(范德华力)而产生的吸附。其特点是没法选择性,吸附质并不固定在吸附剂冠部 的特定位置上,而能在界面一定范围内自由移动,因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。物理吸附主要占据 在低温具体情况下,过程放热较小,一般小于42kJ/mol,能否 形成单分子层吸附或多分子层吸附。影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比冠部 积和细孔分布。

②化学吸附

指吸附质与吸附剂占据 化学反应,形成牢固的化学键和冠部 络合物,吸附质只有在冠部 自由移动。化学吸附时放热量较大,与化学反应的反应热相近,约84~420kJ/mol。化学吸附有选择性,即三种吸附剂只对三种或特定几种物质有吸附作用,一般为单分子层吸附。化学吸附通常还要一定的活化能,在低温时吸附速度较小。什儿 吸附与吸附剂的冠部 化学性质和吸附质的化学性质有密切的关系。

③交换吸附

指吸附质的离子就是静电引力作用聚集在吸附剂冠部 的带电点上,并置换出那我固定在什么带电点上的离子。通常离子交换属于此范围影响交换吸附的重要因素是离子电荷数和水合半径的大小。

在实际的吸附近程中,上述几类吸附往往一起去占据 。同类什儿 物质分子在物理吸附后, 其化学键被拉长,甚至拉长到改变什儿 分子的化学性质。物理吸附和心学吸附在一定条件下 也是能否 互相转化的。同一物质,就是在较低温度下进行物理吸附,而在较髙温度下进行化学吸附。

二、影响吸附的因素

影响吸附有多方面的因素,如吸附剂形态学 、吸附质性质、吸附近程的操作条件等。

1、吸附剂的形态学

吸附剂的比冠部 积、孔形态学 和冠部 化学性质都对吸附有影响。吸附剂的比冠部 积越大, 则吸附能力越强。当然,对于一定的吸附质,增大比冠部 积效果是有限的。对于大分子吸附质,比冠部 积过大吸附效果反而不好,微孔提供的冠部 积起只有作用。

吸附剂内孔的大小和 分布对吸附性能影响很大,孔径太久,比冠部 积小,吸附能力差;孔径太小,则不有助吸附质扩散,并对直径较大的分子起屏蔽作用。吸附剂在制造过程中会形成大量的不均匀冠部 氧化物。一般把冠部 氧化物分成酸性和碱性两大类。酸性氧化物对碱金属氢氧化物有很好的吸附作用,碱性氧化物吸附酸性物质。

2、吸附质的性质

对于一定的吸附剂,吸附质性质不同,吸附效果就是一样。通常有机物在水中的凝固度 随着链长的增长而减小,而活性炭的吸附容量随着有机物在水中凝固度减少而增加。实际过程中往往多种吸附质一起去占据 ,它们之间会占据 相互影响,比如相互竞争、相互有助或互不干找。

3、操作条件

吸附是放热过程,低温有助吸附,高温有助脱附。

溶液的pH值对吸附都在影响。活性炭从水中吸附有机物的效果,一般随着溶液pH值的增加而降低。另外,pH值对吸附质在水中占据 的具体情况(分子、离子、络合物等)及凝固 度有时都在影响,从而对吸附效果都在影响。

在吸附操作中,应保证吸附剂与吸附质有足够的接触时间,使吸附接近平衡。接触时间短,吸附未达到平衡,吸附量小;接触时间过长,设备的体积会很庞大。一般接触时间为0.5~1.0h。

三、吸附剂

吸附剂的种类太久太久,常用的有活性炭和腐殖酸类吸附剂。

1、活性炭

活性炭是水除理中应用较多的三种吸附剂。活性炭的种类太久太久,在废水除理中常用的是粉状活性炭和粒状活性炭。粉状活性炭吸附能力强,制备容易,价格较低,但再生困难,一 般只有重复使用。粒状活性炭价格较贵,但再生后可重复使用,就是使用时的劳动条件较 好,操作管理方便。就是在水除理中多采用粒状活性炭。活性炭吸附方式及特点见下表。

2、腐殖酸类吸附剂

用作吸附剂的腐殖酸类物质主要有全天然的所含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤等,它们能否 直接使用或经简单除理后使用;将所含腐殖酸的物质用 适当的黏合剂制备成的腐殖酸系树脂。

腐殖酸类物质能吸附工业废水中的什儿 金属离子,如 汞、铬、锌、镉、铅、铜等。腐殖酸类物质在吸附重金属 离子后,能否 用H2SO4、HCl、NaCl等进行解吸。

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