注册环保工程师

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吸附

吸附：溶液中的物质由一相向某种适宜的另一相界面上积累的过程。

在废水处理中，用吸附作用来去除废水中的污染物质时，一般都是通过固液界面的吸附来实现的，具吸附能力的多孔性固体物质称为吸附剂。

1吸附原理

吸附是一种在两相界面上发生的表面现象，与物质表面张力和表面能的变化有关，符合热力学第二定律，可用吉布斯方程式表示：

式中，若某溶质能降低溶液的表面张力，即 为负值， 为正值，产生正吸附，若某溶质能增加溶液的表面张力，则 为正值， 为负值，产生负吸附，称为解吸。

2吸附的类型

⑴物理吸附：

特点是吸附热较小，低温就能进行，吸附是可逆的，吸附基本没有选择性。

⑵化学吸附：

特点是吸附热较大一般在较高温度下进行;当化学键力大时，吸附是不可逆的;吸附有选择性，一种吸附剂只对某种或几种吸附质发生化学吸附。

⑶离子交换吸附：

水处理中，吸附往往是由上述3种吸附综合作用的结果，但由于吸附质和吸附剂的不同以及其他因素的影响，可能某种吸附是主要的。

3吸附等温线

在温度一定的条件下，吸附容量随吸附质平衡浓度的增大而提高，吸附容量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线。

常见的吸附等温线有Ⅰ型和Ⅱ型两种类型。

Ⅰ型吸附等温线与朗格谬尔和弗兰德利希吸附等温式相对应，Ⅱ型吸附等温线与BET等温式相对应。应理解这几个公式，并掌握公式中各参数的计算过程。

4吸附速率

吸附速率是指单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的吸附质质量。

吸附速率越快，吸附质与吸附剂接触时间就越短，所需的吸附设备容积也就越小。

吸附速率取决于吸附质的传质过程，对于多孔吸附剂，传质分为以下三步：

①吸附质从溶液主体扩散到吸附剂外表面，这是吸附质透过吸附剂表面液膜的传质简称外扩散;

②吸附质由吸附剂颗粒的外表面，经颗粒内的细孔扩散到颗粒的内表面，简称内扩散;

③吸附质在吸附剂的表面上被吸附。

5常用吸附剂及影响吸附的主要因素

⑴常用吸附剂

活性炭、磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质酸、焦炭、木炭、木屑、炉渣和粉煤灰等，应用较多的是活性炭。

⑵活性炭的特性

①活性炭的比表面积和孔隙结构

活性炭具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构。比表面积可达500～1700m2/g，其中小孔容积一般为0.15～0.9ml/g，表面积占比表面积的95%以上，过渡孔容积一般为0.02～0.1ml/g，表面积占比表面积的5%左右，而大孔容积一般为0.2～0.5ml/g，表面积很小，只有0.5～2m2/g。

②活性炭的表面化学性质

由于活性炭表面有—OH基等，所以具有一些极性。

⑶影响活性炭吸附的主要因素

①活性炭吸附剂的性质

其表面积越大，吸附能力就越强; 活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质;活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。

②吸附质的性质

取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等

③废水PH值

活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。

PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。

④共存物质

共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差

⑤温度

温度对活性炭的吸附影响较小

⑥接触时间

应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。

6吸附操作方式

⑴静态吸附

适用于处理水量小或吸附剂性质特殊的情况下

⑵动态吸附

废水在流动时进行的吸附为动态吸附，其工艺可分为固定床、移动床、流化床三种。

固定床：在水处理工艺中常用。由于处理水量、原水水质和处理出水水质指标的不同，工程中可采用单床、多床串联和多床并联等三种操作方式。

移动床和流化床在废水处理中应用较少。

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（责任编辑：xll）