水污染控制工程 第9章污水的吸附法、离子交换法 萃取法和膜析法处理 内蒙古科技大学环境工程教研室
水污染控制工程 第9章 污水的吸附法、离子交换法、 萃取法和膜析法处理 内蒙古科技大学环境工程教研室
目录 ◆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
目录 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 、吸附原理 ◆吸附可分为物理吸附和化学吸附。 ◆物理吸附:吸附剂与吸附质之间通过分子间引力 (即范德华力)产生吸附。 ◆化学吸附:吸附剂与吸附质之间产生化学作用,生 成化学键引起吸附 定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质、 浓度和温度有关。表明被吸附物质的量与浓度之间 的关系式称为吸附等温式
第一节 吸附法 一、吸附原理 吸附可分为物理吸附和化学吸附。 物理吸附：吸附剂与吸附质之间通过分子间引力 （即范德华力）产生吸附。 化学吸附：吸附剂与吸附质之间产生化学作用，生 成化学键引起吸附。 一定的吸附剂所吸附物质的数量与此物质的性质、 浓度和温度有关。表明被吸附物质的量与浓度之间 的关系式称为吸附等温式
1.弗劳德利希( Freundlich)吸附等温式 y三KP 两边取对数:1og)=logK+-10g m m 式中:y吸附剂吸附的物质总量,mg m—投加的吸附剂量,mg ρ—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度,mg/L K、n—经验常数。N值在正常条件下大于1
1.弗劳德利希（Freundlich)吸附等温式 n 1 K m y = lo g n 1 ) lo g K m y 两边取对数： lo g( = + 式中： y—吸附剂吸附的物质总量，mg m—投加的吸附剂量，mg ρ—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/L K、n—经验常数。 N值在正常条件下大于1
◆2朗格缪尔( Langmuir)吸附等温式 y K m1+K1·p 两边同时被p除: KK 式中:y吸附剂吸附的物质总量,mg m—投加的吸附剂量,mg ρ—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度,mg K、K—经验常数
2.朗格缪尔（Langmuir）吸附等温式 + = K1 1 K m y K K K 1 m y 1 两边同时被ρ除： = + 式中： y—吸附剂吸附的物质总量，mg m—投加的吸附剂量，mg ρ—到达平衡时溶液中被吸附物的浓度，mg/L K、K1—经验常数
二、影响吸附的因数 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。固体吸附剂的 吸附能力可用吸附量来衡量。吸附速度指单位重量吸附剂在单位 时间内所吸附的物质量。乞决定接触肘间及吸附设备的容积。 吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第一阶段为吸附质扩散 通过水膜而到达吸附剂表面(膜扩散);第二阶段为吸附质在孔陳 内扩散;第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸 附阶段反应速度非常快,总的过程速度由第一、二阶段速度所控 制。在一般情汎下,吸附过程开始时往往由膜扩散控制,而在吸 附接近终了时,内扩散起决定作用
二、影响吸附的因数 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。固体吸附剂的 吸附能力可用吸附量来衡量。吸附速度指单位重量吸附剂在单位 时间内所吸附的物质量。它决定接触时间及吸附设备的容积。 ◆ 吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。第一阶段为吸附质扩散 通过水膜而到达吸附剂表面(膜扩散)；第二阶段为吸附质在孔隙 内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸 附阶段反应速度非常快，总的过程速度由第一、二阶段速度所控 制。在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸 附接近终了时，内扩散起决定作用
◆吸附剂结构的影响 比表面积 孔结构 大孔>100nm 2nm<过渡孔<100nm 微孔<2nm 表面化学性质表面含氧官能团的性质 COOH、-OH等 有助于对极性分子的吸附
◆ 吸附剂结构的影响 ➢ 比表面积 ➢ 孔结构 大孔 >100 nm 2nm<过渡孔<100nm 微孔<2nm ➢ 表面化学性质 表面含氧官能团的性质 －COOH、－OH等 有助于对极性分子的吸附
◆吸附质性质的影响 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嵱解度随着链长的増长而减 小,而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中嵱解度的减少 而增加,也即吸附量随有机物分子量的增大而增加(不能过 大)。如话性炭对有机酸的吸附量按甲酸<乙酸<丙酸<丁 酸的次序而增加。活性炭处理废水肘,对芳香族化合物的 吸附效果较脂肪族化合物好,不饱和链有机物较饱和链有机 物好,非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。实际废 水体糸的吸附质往往不是单一的,宅们之间可以互相促进 干扰或互不相干
◆ 吸附质性质的影响 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而减 小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少 而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加（不能过 大）。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁 酸的次序而增加。 活性炭处理废水时，对芳香族化合物的 吸附效果较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机 物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。实际废 水体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
◆操作条件的影响 10 吸附是放热过程,低温 0 有利于吸附,升温有利于解 3R60 吸。嵱液的pH值影响到嵱栅 4 质的存在状态(分子、离子、 络合物),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△去除率-。-氯去除率 用太原8#炭吸附Cd—CN 图77Z-15活性炭在镉-氧络合物 络合物的试验结果如图所示溶液中吸附镉与氯的值影响效应 〔水样200ml,C++=22.5mg/1,CN-= 33.7mg/L,投炭量5g/L,水温23C)
◆ 操作条件的影响 吸附是放热过程，低温 有利于吸附，升温有利于解 吸。溶液的pH值影响到溶 质的存在状态(分子、离子、 络合物），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 用太原8＃炭吸附Cd—CN 络合物的试验结果如图所示
三、吸附剂 ●活性炭:比表面积可达800—2000m2/g,有很高的吸附能力。 般可制成粉末状或颗粒状。粉末状活性炭吸附能力强,制 备容易,价格降低,但再生困难,一般不能重复使用。颗粒 状活性炭价格较贵,但可再生重复使用,并且使用时劳动条 件较好,操作管理方便。活性炭的再生方法主要有:加热再 生、化学再生。 ◆腐殖酸类吸附剂:天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤 等,它们可直接使用或简单处理后使用。腐殖酸是一组芳香 结构的,性质与酸性物质相似的复杂混合物,可吸附工业废 水中许多金属离子,如汞、镉、镉、锌、铅、铜等
三、吸附剂 活性炭：比表面积可达800—2000m2 /g，有很高的吸附能力。 一般可制成粉末状或颗粒状。粉末状活性炭吸附能力强，制 备容易，价格降低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒 状活性炭价格较贵，但可再生重复使用，并且使用时劳动条 件较好，操作管理方便。活性炭的再生方法主要有：加热再 生、化学再生。 腐殖酸类吸附剂：天然的富含腐殖酸的风化煤、泥煤、褐煤 等，它们可直接使用或简单处理后使用。腐殖酸是一组芳香 结构的，性质与酸性物质相似的复杂混合物，可吸附工业废 水中许多金属离子，如汞、镉、镉、锌、铅、铜等