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吸附
日期：2025-02-12 06:25
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摘要：
吸附
吸附是利用多孔性的固體物質(zhì)，使水中一種或多種物質(zhì)被吸附在固體表面。常用于除嗅、有機(jī)物、膠體、微生物及余氯等。
一．吸附類型
根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。
1. 物理吸附
通過分子間力（范德華力）而產(chǎn)生的吸附。特點(diǎn)是沒有選擇性，吸附質(zhì)并不固定在吸附劑表面的專門格點(diǎn)上，在界面范圍內(nèi)可自由移動(dòng)，吸附速度快。
2. 化學(xué)吸附
通過化學(xué)鍵力等化學(xué)作用而產(chǎn)生的吸附。特點(diǎn)是具有選擇性，吸附速度慢。
3. 交換吸附
通過靜電引力作用，包括離子交換。其主要因素是離子電荷、水合半徑的大小。
幾種作用往往同時(shí)存在，一般低溫時(shí)物理吸附，高溫時(shí)化學(xué)吸附。
二．吸附劑
多孔或磨得很細(xì)的物質(zhì)，由于具有巨大的表面積，因而有明顯的吸附性能。
常用的吸附劑有：活性炭、磺化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖質(zhì)、焦炭、木炭、木屑等。
活性炭：在制造過程中，晶格間生成的空隙形成各種形狀和大小的細(xì)孔。吸附作用主要發(fā)生在細(xì)孔的表面上。其比表面積可達(dá)500～1700m2/g。
吸附量與比表面積、細(xì)孔的構(gòu)造和分布有關(guān)。
吸附劑的再生方法有加熱法、蒸汽法、溶劑法、臭氧氧化法、生物法等。
三、吸附等溫線
在一定溫度下，使活性炭與水充分接觸，并達(dá)到平衡時(shí)的溶液濃度和活性炭所吸附的有機(jī)物數(shù)量之間的關(guān)系，所繪制的曲線稱為吸附等溫線。
按其曲線的形狀，可分為：
1．Langmuir型
在吸附劑表面與被吸附的氣體分子之間起作用的結(jié)合力是由弱的化學(xué)吸附所造成的，可從理論上推導(dǎo)出被吸附到吸附劑中的物質(zhì)數(shù)量和氣體壓力之間的關(guān)系。--是單分子吸附。
液相濃度C和吸附量q的關(guān)系：
q =abC/(1+bC) 或 1/q = 1/ab ·1/C +1/a
式中：a—與*大吸附力有關(guān)的常數(shù)；
b—與吸附能量有關(guān)的常數(shù)。
1/q 和1/C成線性關(guān)系。
當(dāng)液相濃度很低時(shí)， bC ＜＜1，則有：q = ab C
當(dāng)液相為高濃度時(shí)， bC ＞＞1，則有：q =a
即當(dāng)溶液濃度增加時(shí)，吸附量接近于某個(gè)極限值Q0, 則有 q = Q0 b C / ( 1+b C)
2．Freundlich型
當(dāng)液相濃度界于高低之間時(shí)，其吸附量為： q = K C1/n
經(jīng)驗(yàn)公式。lg q = lg K + 1/n lgC
通過曲線可求得K和吸附指數(shù)1/n。
3．BET型
由Brunauer、Emmett和Teller三人提出設(shè)想分子在吸附劑表面上能夠連續(xù)重疊、無(wú)限地吸附的一種多分子層吸附模型。
Vm·Am·C
Q =---------------------------------------------------------------
（Cs―C）·[1＋（Am―1）·（C/Cs）]
式中Cs—飽和濃度；
Vm、Am分別表示單分子層吸附時(shí)的*大吸附量和與吸附能量有關(guān)的常數(shù)。
C 1 Am―1 C
------------------- = ------------ ＋------------- ·---------
q（Cs―C） Vm·Am Vm·Am Cs
四、活性炭柱吸附操作設(shè)計(jì)
水處理使用的活性炭有粒狀和粉末。
1．操作方式
靜態(tài)：很少采用；
動(dòng)態(tài)：連續(xù)操作，分固定床、移動(dòng)床、流動(dòng)床。
2．設(shè)計(jì)參數(shù)
首先根據(jù)靜態(tài)吸附試驗(yàn)測(cè)出不同類型的活性炭的吸附等溫線，從而選擇炭型，并估算出處理每立方水所需的活性炭的數(shù)量。
3．吸附劑的再生
加熱法、蒸汽法、溶劑法、臭氧氧化法、生物法等。
第八章除鐵錳
一、空氣曝氣法
是應(yīng)用*多的一種方法。
目的是為了向水中溶入氧，散去CO2提高pH值，使Fe2+向Fe3+轉(zhuǎn)化，然后形成Fe(OH)3的絮凝體沉淀過濾而除去。
錳砂過濾： 3MnO2 + O2 = MnO·Mn2O7
MnO·Mn2O7 + 4Fe2+ + 2H2O→3MnO2 + 4Fe3+ +4OH-
速度大大加快，是一種催化劑。
曝氣的方式有：水射式曝氣、跌水曝氣、空氣壓縮機(jī)充氣、淋水或噴水曝氣、曝氣塔曝氣等。
二、氯氧化法
氯是比溶解氧更強(qiáng)的氧化劑，能迅速地將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵。
可減少反應(yīng)和沉淀時(shí)間，簡(jiǎn)化處理系統(tǒng)：
2Fe(HCO3)2+Cl2+Ca(HCO3)2=2Fe(OH)3↓+CaCl2+6CO2↑
在pH為4～10的范圍內(nèi)都可發(fā)生。
當(dāng)水中含銨鹽或含氮有機(jī)物時(shí)，加氯量增大。
三、高錳酸鉀氧化法
比氯和氧更強(qiáng)烈的氧化劑，能迅速地將二價(jià)鐵氧化成三價(jià)鐵，生成密實(shí)的絮凝體，易于為砂濾池所截留。
用于硬度較大的含鐵地下水效果較好。
四、接觸過濾法
以硫酸錳、氯化錳和高錳酸鉀反復(fù)處理錳砂、綠砂、人造沸石或其它陰離子交換劑，可使之表面附著一層高價(jià)錳的氧化物，當(dāng)含鐵水通過這種濾料時(shí)，二價(jià)鐵便被氧化除去。
適合于處理含鐵濃度不超過10mg/L的原水。
五、離子交換法
水中溶解的亞鐵離子可用離子交換法除去，除去的過程和軟化法一樣。
適用于水需同時(shí)軟化，且要求水中無(wú)氧氣，不含二價(jià)鐵離子以外的其它形式的鐵質(zhì)。
六、化學(xué)沉淀法
加入石灰后，水中產(chǎn)生FeCO3沉淀出來，然后直接由過濾除去。
在 pH 為 8.0～8.5 之間就可以發(fā)生反應(yīng)，要求水中沒有氧氣，一般要求一個(gè)密閉的壓力混合反應(yīng)器和壓力濾池系統(tǒng)。
七、混凝沉淀過濾法
當(dāng)?shù)叵滤杏袡C(jī)鐵或膠體狀鐵時(shí)，一般氧化法不能將鐵去除，需用混凝劑，通過混凝、沉淀、過濾可獲得良好的效果。
八、電解法
在金屬鋁電極間通過原水，由水電解產(chǎn)生新生氧而氧化水中亞鐵鹽，同時(shí)從電極中放出的鋁離子可生成氫氧化鋁，吸附懸濁的鐵氧化物，進(jìn)行凝聚、沉淀、過濾。
原理：
H2O =H2↑ + 1/2O2(新生氧)
2Fe(HCO3)2 + 1/2O2 +H2O = 2Fe(OH)3 +4CO2↑
2Al3+ + 6H2O = 2Al(OH)3 +3H2↑
但長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)中，電極表面的水垢將產(chǎn)生阻抗。
九、用鐵**處理
利用鐵**可以使水中溶解的鐵氧化為不溶性的Fe3+而聚集起來。如發(fā)式纖毛**、赫式纖毛菌、含鐵嘉氏鐵柄桿菌、多孢鐵**等。
操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低廉。
是一種慢速過濾法，適宜于水量小的情況。
十、穩(wěn)定處理
把鐵、錳保持在溶解狀態(tài)。
適用于地下水溶解性鐵、錳總量約0.5～2mg/L。
投加阻垢分散劑，如聚磷酸鹽、共聚物等。
十一、除錳
與除鐵相似。主要是將溶解的Mn2+氧化為不溶解的MnO2,從水中除掉。
要求條件比除鐵高：如用曝氣氧化法除錳時(shí)，須在水中加入石灰或堿，使pH略高于10才能有效。
