深度处理技术-吸附技术课件.ppt

1、深度处理技术吸附技术吸附技术何为吸附？吸附是一种物质吸附是一种物质在另一种物质表面在另一种物质表面上进行上进行自动累积自动累积或或浓集浓集的现象的现象。吸附分离操作吸附分离操作：通过多孔固体物料与某一通过多孔固体物料与某一混合组分体系接触，有选择地使体系中的混合组分体系接触，有选择地使体系中的一种或多种组分附着于固体表面，从而实一种或多种组分附着于固体表面，从而实现特定组分分离的操作过程。现特定组分分离的操作过程。被吸附到固体表面的组分被吸附到固体表面的组分称称为吸附质，吸为吸附质，吸附吸附质的多孔固体称为吸附剂。附吸附质的多孔固体称为吸附剂。吸附质附着到吸附剂表面的过程称为吸附，吸附质附着到

2、吸附剂表面的过程称为吸附，而吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的而吸附质从吸附剂表面逃逸到另一相中的过程成为解吸。过程成为解吸。一、吸附法的基本理论一、吸附法的基本理论1 1、定义、定义2 2、吸附平衡、吸附平衡平 衡 当吸附速度和解吸速度相等时，吸附质在溶液中和吸附剂当吸附速度和解吸速度相等时，吸附质在溶液中和吸附剂表面上的浓度都不再改变而达到平衡，即达到表面上的浓度都不再改变而达到平衡，即达到动态的吸附平衡动态的吸附平衡。此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。此时吸附质在溶液中的浓度称为平衡浓度。3 3、吸附分离操作的分类吸附分离操作的分类离子交换吸附离子交换吸附4 4、吸附剂、吸附剂（1

3、1）对吸附剂的要求）对吸附剂的要求a.a.吸附容量大吸附容量大b.b.选择性强。选择性强。c.c.稳定性好。稳定性好。d.d.适当的物理特性。适当的物理特性。e.e.价廉易得。价廉易得。活性炭活性炭（2）常见吸附剂由煤或木质原料加工得到的产品，通常一切含碳的物料都可以加工成黑炭，经活化后制成活性炭。活性炭具有大比表面积的特征，具有非极性表面，属疏水和亲有机物的吸附剂。吸附容最大，热稳定性高，化学稳定性好，解吸容易。吸附剂的“极性极性”与“非极性非极性”在化学中，极性极性指一根共价键或一个共价分子中电荷分布的不均匀性。如果电荷分布得不均匀不均匀，则称该键或分子为极性极性；如果均匀均匀，则称为非极

4、性非极性。物质的一些物理性质（如溶解性、熔沸点等）与分子的极性相关。分子的极性对物质溶解性有很大影响。极性溶质易溶于极性溶剂，非极性溶质易溶于非极性溶剂，也即“相似相溶相似相溶”。活性炭纤维活性炭纤维活性炭纤维是将活性炭编织成各种织物的一种吸附剂形式。活性炭纤维是将活性炭编织成各种织物的一种吸附剂形式。活性炭活性炭+纤维纤维以纤维为原料制活性炭以纤维为原料制活性炭活性炭纤维炭分子筛炭分子筛“分子筛分子筛”（Molecular sieve）的概念。表示可以在分子水平上筛分物质的多孔材料。炭分子筛由微晶炭构成，具有表面疏水的特性，耐酸碱性、耐热性和化学稳定性较好，但不耐燃烧。许多组分在炭分子筛上的

5、平衡吸附常数接近，但在常温下的扩散系数差别较大，炭分子筛可以利用不同组分扩散系数的差别完成分离。炭分子筛活性氧化铝活性氧化铝由含水氧化铝加热脱水制成的一种极性吸附剂。含有无定形凝胶和氢氧化物晶体形成的刚性骨架结构。活性氧化铝无毒、坚硬，对多数气体和蒸汽稳定，在水或液体中浸泡不会软化、膨胀或破碎，具有良好的机械强度。活性氧化铝活性氧化铝天然沸石天然沸石沸石是一种矿石，最早发现于1756年。瑞典的矿物学家克朗斯提（Axel Fredrik Cronstedt）在冰岛发现有一类一类天然硅铝酸盐矿石在灼烧时会产生沸腾现象，因此命名为“沸石”（瑞典文zeolit）。此后，人们对沸石的研究不断深入。天然沸

6、石是一类分布很广的硅酸盐类矿物。由通过共用氧连结在一起的硅氧四面体和铝氧四面体三维格架组成。天然沸石天然沸石特点：特点：种类多种类多分布广分布广储量大储量大价格低廉价格低廉杂质多杂质多纯度低纯度低沸石分子筛沸石分子筛人造沸石，也叫合成沸石。是人工合成的无机离子交换剂人工合成的无机离子交换剂，可用于水的软化、海水脱盐和纯水制造等。沸石用作分子筛，可以吸取或过滤其他物质的分子。虽然沸石只是分子筛的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。沸石分子筛的极性随着硅铝比的增加而逐渐减弱。低硅铝比的沸石能对气体或液体进行脱水和深度干燥，而且在较高的温度和相对湿度下仍具有较

7、强的吸附能力。沸石分子筛沸石分子筛网红净水器网红净水器谢谢 谢谢第一节第一节 吸附技术吸附技术二、活性炭吸附技术二、活性炭吸附技术1 1、活性炭的基本性质、活性炭的基本性质活性炭化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，活性炭化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，且其密度比水小，是一种多孔的疏水性吸附剂。活性炭具有发且其密度比水小，是一种多孔的疏水性吸附剂。活性炭具有发达的微孔构造和巨大的比表面积达的微孔构造和巨大的比表面积由孔隙直径大小分为三类：由孔隙直径大小分为三类：大孔大孔（50nm)50nm)，约占总孔容积的，约占总孔容积的10%10%30%30%；微孔（微孔（2nm)

8、2nm)约占总孔容积的约占总孔容积的60%60%90%90%；中孔又称过渡孔（中孔又称过渡孔（2nm2nm50nm)50nm)，约占总孔容积的约占总孔容积的5%5%7%7%。2 2、活性炭的吸附机理活性炭的吸附机理孔隙具有吸附势孔隙具有吸附势 a.a.一一切物体均由分子或原子组成，分子（原子）切物体均由分子或原子组成，分子（原子）间有间隙；间有间隙；b.b.分子（原子）是处于永不停息漫无规则的热分子（原子）是处于永不停息漫无规则的热运动状态，分子间相互碰撞很频繁；运动状态，分子间相互碰撞很频繁；c.c.分子间有相互作用力，一般表现为引力。分子间有相互作用力，一般表现为引力。分子运动理论分子运动

9、理论碰撞分子的直径碰撞分子的直径与活性炭孔隙直径与活性炭孔隙直径要匹配要匹配3 3、活性炭吸附的应用、活性炭吸附的应用活性炭吸附技术一般是用来去除水中的溶解有机物，对相对分子质量在5003000的有机物去除效果最好，大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等都能够牢固吸附在活性炭表面上或孔隙中，并且腐殖质、合成有机物也能被活性炭吸附去除。总有机碳（TOC)、总有机卤化物（TOX)和总三卤甲烷（TTHM)等4 4、影响活性炭去除效果的主要因素影响活性炭去除效果的主要因素活性炭的性质活性炭的性质吸附质的性质吸附质的性质 溶液溶液pHpH值的影响值的影响温度的影响温度的影响三、生物活性炭技术三

10、、生物活性炭技术1 1、生物活性炭（生物活性炭（biological activated carbonbiological activated carbon，BAC)的概念的概念在活性炭上固定微生物，提高活性炭的吸附容量，延长活性炭的使用寿命，增强对水中有机物的降解能力，这是生物活性炭技术（Biological ActivatedCarbon,BAC）。利用活性炭吸附与生物降解的协同作用来处理废水。生物活性炭技术将活性炭作为载体，通过富集或人工固定微生物，在适当的温度及营养条件下，微生物在活性炭表面生长繁殖，形成BAC。它可同时发挥活性炭的物理吸附作用和微生物的降解作用。2 2、活性炭生物再生

11、的机理活性炭生物再生的机理(1)(1)浓度梯度浓度梯度细菌主要集中于炭颗粒的外表及邻近大孔中。活性炭表面与炭内之间产生逆浓度梯度，有机物由内向活性炭表面扩散而被微生物利用(2)(2)胞外酶胞外酶细胞分泌的胞外酶和因细胞解体而释放出的酶类，能直接进入到活性炭的过渡孔和微孔中去，使有机物从原吸附位上解吸下来，扩散到生物膜表面，并被炭表面上的细菌所分解，构成了吸附和降解的协同作用。生物再生可分解为生物再生可分解为5 5个步骤个步骤：a.a.活性炭吸附有机物，液相中有机物含活性炭吸附有机物，液相中有机物含量量降低；降低；b.b.水中细菌附着在活性炭表面；水中细菌附着在活性炭表面；c.c.细菌选择水中的

12、生物易降解有机物分解，并不断细菌选择水中的生物易降解有机物分解，并不断繁殖；生物易降解有机物含量下降，难降解有机物繁殖；生物易降解有机物含量下降，难降解有机物含量不受细菌影响；含量不受细菌影响；d.d.伴随液相中生物易降解有机物含量下降，吸附的伴随液相中生物易降解有机物含量下降，吸附的有机物发生解吸；解吸的有机物中的易降解有机物发生解吸；解吸的有机物中的易降解有有机物机物在液相扩散，被细菌降解；在液相扩散，被细菌降解；e.e.解吸后空出活性炭表面的吸附点又可吸附有机物，解吸后空出活性炭表面的吸附点又可吸附有机物，使生物难降解有机物含量继续降低使生物难降解有机物含量继续降低1 1、活性炭纤维、活

13、性炭纤维(ACF)(ACF)吸附技术吸附技术特点：特点：ACFACF主要形成了大量的微孔，微孔的分布狭窄而主要形成了大量的微孔，微孔的分布狭窄而均均匀匀，占总孔体积的，占总孔体积的90%90%左右左右。吸附性能吸附性能电性能电性能氧化还原性氧化还原性能能催化特性催化特性四、其他吸附技术四、其他吸附技术ACFACF在净水方面的应用在净水方面的应用ACFACF对腐殖酸几乎不吸附对腐殖酸几乎不吸附澄澄清清作用作用去去除异臭异味除异臭异味去除去除高铁、高高铁、高锰等无机物锰等无机物过滤细菌过滤细菌去除对氰、去除对氰、氯氯、氟、酚等有机氟、酚等有机化合物化合物吸附挥发性有吸附挥发性有机物（机物（VOCs

14、)VOCs)去除重金属污去除重金属污染染去除卤代有机去除卤代有机物物分解次氯酸钠分解次氯酸钠除去霉臭、藻除去霉臭、藻臭、铁锈及具臭、铁锈及具有放射性的碘、有放射性的碘、氪、氙等氪、氙等沸石分子筛沸石分子筛的特点的特点孔径分布均孔径分布均匀匀具有很好的离子交换能力具有很好的离子交换能力对极性、不饱和及易极化分子具对极性、不饱和及易极化分子具有优先的选择吸附作用。有优先的选择吸附作用。比表面积很大，具有高效的吸附比表面积很大，具有高效的吸附性能。性能。2 2、沸石分子筛吸附技术、沸石分子筛吸附技术沸石在净水方面的应用沸石在净水方面的应用沸石对细菌还有富集作用，是一种理想的生物载体沸石对细菌还有富集作用，是一种理想的生物载体生物沸石反应器对氨氮、生物沸石反应器对氨氮、NONO2 2-N-N、MnMn、有机物、色度、有机物、色度、浊度浊度有很好的去除效果有很好的去除效果沸石可以去除饮用水中的铅和氟。沸石可以去除饮用水中的铅和氟。通过通过氯氯化钠活化后的沸石对苯有一定的去除效果化钠活化后的沸石对苯有一定的去除效果去除水中有去除水中有毒毒的重金属离子的重金属离子谢谢 谢谢