活性炭吸附工艺课件.ppt知识讲解

二 吸附等温线
平衡浓度：当吸附速度和解吸速度相等时，即单位时间内吸附的数 量等于解吸的数量时，则吸附质在溶液中的浓度和吸附剂表面的浓 度都不再改变而达到平衡。此时吸附质在溶液中的浓度成为平衡浓 度。
吸附等温线：在温度一定的条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的提 高而增加。把吸附量随平衡浓度而变化的曲线称为吸附等温线。 由于液相的复杂，没有统一的吸附理论 因此沿用气相吸附等温线。
活性炭吸附
一 活性炭的性质
1.活性炭的制造 活性炭是以含碳为主的物质（如木材、煤）作原料，经高温碳化和 活化而制成的疏水性吸附剂，外观呈黑色。碳化是把原料热解成炭 渣，生成类似石墨的多环芳香系物质，活化是把热解的炭渣成为多 孔结构。 2.活性炭的细孔构造和分布 活性炭的表面布满微细的小孔，根据孔径的大小，可分为小孔（半 径在2nm以下）、大孔（半径介于100~1000nm之间）过渡孔（半 径为2~100nm）
比表面积：每克吸附剂所具有的表面积。活性炭的比表面积可达 500~1700m2/g，其中小孔占95%。 使活性炭具有吸附功能的是小孔，大孔的作用是将溶液导入，使 其进入小孔的吸附功能区。
3.活性炭的表面化学性质 活性炭是由形状扁平的石墨型微晶体构成的。处于微晶体边
缘的碳原子，由于共价键不饱和而易与其他元素如氧、氢等结合 形成各种含氧官能团，使活性炭具有一些活性。已证实的有-OH基、 -COOH基等。
b表面自由能 :表面自由能降低的越多，越容易吸附。
c极性
d吸附分子的大小和不饱和度 e吸附质的浓度
(3)废水的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。另外pH 对吸附质的的存在状态及溶解度有影响，从而影响 吸附效果。
（4）共存物质 （5）温度
吸附过程是放热过程，温度升高吸附量减少，反之增加。温度对气 相影响较大，对液相影响较小。
（3）费兰德利希经验公式
q=KCI/n
式中q——吸附量 C——吸附平衡浓度g/L;
K,n——常数。
将上式改写成对数式：lgq=lgK+(1/n)lgC
把C和与其对应的q点绘在双对数坐标纸上，便得到一条近似的直线。这 条子线截距为K，斜率为1/n。1/n越小，吸附性能越好。一般认为 1/n=0.1~0.5时，容易吸附；1/n大于2时，则难以吸附。
表示I型等温式有浪缪尔公式和费兰德利希公式，表示II型吸附等温式有 BET公式。
（1）朗缪尔公式从动力学观点出发，通过一些假设条件而推导的单分 子公式
q=abC/(1+aC)
式中a,b为常数
C为吸附平衡时水中剩余的吸附质浓度g/L。
为计算方便，将上式改为导数式1，即：1 • 1 1 q ab C b
降流式固定床型吸附塔示意图
（2）移动床
原水从吸附塔底部流入和吸附剂进行逆流接触，处理后的 水从塔顶流出，再生后的吸附剂从塔顶加入，接近吸附饱和的吸附 剂从塔底间歇的排除。
五 活性炭柱试验
炭柱在未出现出水泄漏之前存在三个区：失效区、吸附区和未
利用区，随着过滤的进行，吸附区保持固定的高度向下推移。 泄漏曲线的形状与进水水质、滤速及炭床高度有关，当v、
1
1
从上式可看出， q
C与
系， 利用这种关系可以求a，b的值。
成直线关
(2)BET公式
BET公式表示吸附剂上有多层溶质分子被吸附的吸附模式，各层的吸附符合朗缪尔单 分字公式。公式为
q
BCq0
(Cs
C)1(B1)CCs
式中 q0——单分子吸附层的饱和吸附量，g/g Cs——吸附质的饱和浓度，g/L B——常数
三 吸附速度
1.吸附速度：单位重量的吸附剂在单位时间内所吸附的物质的量。
吸附过程可分为3个阶段：膜扩散阶段，内部扩撒阶段，吸附反应 阶段。因吸附反应阶段很快，所以吸附速度主要由前两阶段来控
制。
2.影响因素
（1）吸附剂的性质：吸附剂的比表面积越大，吸附能力越强。
（2）吸附质的性质
a溶解度 :溶解度越低，越容易被吸附。
化学氧化法
→
药剂再生法
生物法
低温 （1）加热再生法
高温 高温加热法：脱水→干燥→碳化→活化→冷却 脱水：使活性炭和输送液体进行分离。
干燥：加温到100~1500C ,将细孔中的水分蒸发，同时挥发低
沸 点有机物。 碳化：加热到 300~700 ，高沸点有机物由于热分解，一部分成为 低沸点的有机物进行挥发；另一部分碳化，留在活性炭的细孔中。 活化：将碳化的残渣进行活化，达到重新凿孔的目的。 冷却：活化后用水急剧冷却，防止氧化。
（6）接触时间
应保证吸附质与吸附剂有一定的接触时间，使吸附接近平衡。
四 吸附的操作方式
静态：在废水不流动的条件下，进行吸附操作
动态：在废水流动的条件下进行的吸附操作。
废水处理中常用的动态设备有固定化床移动化床和流化床。
1.固定床
当废水连续通过填充吸附剂的吸附设备时，废水中的吸附质 便被吸附剂吸附。若吸附剂数量足够时，从吸附设备流出的废水中 的吸附质的浓度可以降低为零。吸附剂使用一段时间后，出水中的 吸附质的浓度降低到零。吸附剂使用一段时间后，出水中的吸附质 的浓度逐渐增加，增加到某一数值时，应停止通水，将吸附剂进行 再生，吸附和再生可在同一设备内交替进行，也可将失效的吸附剂 卸出，送到再生设备中进行。
活性炭吸附
吸附：在相界面上，物质的浓度自动发生累积或浓集的现象。分为 物理吸附和化学吸附。
物理吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间力产生的吸附。
化学吸附：吸附剂和吸附质之间发生化学作用，由于化学键力引起 的。
废水处理中常用的吸附剂有活性炭，磺化煤、活化酶、沸石、活性 白土、硅藻土、焦炭、木炭、木屑等。
L、一定时，污染物不同或炭的种类不同，曲线的斜率及泄漏时间 随之变化，此外，出水水质要求越高，泄漏时间越早。
设吸附区向前推进的速度为u，于是有：
由上两式吸Z=附（区td的– t厚c）度uL可= t按du下式计算：
式中， tcZ和=tdL分（别1 –是tc炭/td床）开始泄漏和枯竭的时间，L是炭床厚度。
滤速越大，或者炭粒径越大，则Z值 越大，炭床利用率越低；增大床厚度 或减小滤速可增加接触时间（L/v）， 减小Z，延长tc，提高炭床利用率。
六 吸附剂的再生
再生：吸附剂本身结构不发生或极少发生变化的情况下， 用某种方法将被吸附的物质，从吸附剂的细孔中出去，已达到重复 使用的目的。
加热再生法 活性炭再生主要方法