水處理溶液吸附和氣體吸附

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1、吸附水處理溶液吸附和氣體吸附吸附基本概念和吸附的應用領域吸附原理吸附平衡與吸附等溫線吸附類型吸附劑活性炭、吸附樹脂吸附工藝和設計一基本概念吸附發(fā)生在氣-固、氣-液、液-液或液-固相界面以氣-固、液-固吸附應用廣泛，故常有定義成吸附是通過多孔固體物質與某一混合組分體系（氣體或液體）接觸，有選擇地使體系中的一種或多種組分附著于固體表面，從而實現(xiàn)特定組分分離的過程。被吸附到固體表面的組分——稱為吸附質吸附吸附質的多孔固體——稱為吸附劑吸附質附著到吸附劑表面的過程——稱為吸附吸附質從吸附劑表面逃逸到另一相的過程——稱為解吸在相界

2、面上，物質自動發(fā)生累積或濃集的現(xiàn)象吸附的應用吸附的應用范圍很廣，既可以對氣體或液體混合物中的某些組分進行大吸附量分離，也可以去除混合物中的痕量雜質。日常生活：木炭吸濕、吸臭；防腐劑；吸濕劑（硅膠）化工領域：產品的分離提純，如制糖品工業(yè)，用活性炭處理糖液，吸附其中雜質，得到潔凈的產品，提高產品品質。環(huán)境領域：水：脫色脫臭，有害有機物的去除，金屬離子，氮、磷空氣：脫濕，有害氣體，脫臭特別適合于低濃度混合物的分離二吸附原理吸附物理吸附化學吸附吸附劑與吸附物質之間是通過分子間引力(即范徳華力)而產生的吸附吸附劑與被吸附物質之間產生化

3、學作用，生成化學鍵引起吸附固體表面會自發(fā)地利用其未飽和的自由價來捕獲氣相或液相中的分子,使之在相界面上濃集,以降低其表面吉布斯自由能，稱為固體對氣體或液體的吸咐.流體分子從流體相被吸附到固體表面，其分子的自由焓降低，與未吸附前相比，其分子的熵也降低了。按照熱力學定律，自由焓變化(ΔG)、焓變化(ΔH)及熵變化(ΔS)關系如下:ΔG=ΔH-TΔS上式中ΔG、ΔS均為負值。故ΔH肯定為負值。因此，吸附過程必然是個放熱過程。所放出的熱，稱為該物質在此固體表面上的吸附熱。原因：多孔性固體表面的分子或原子因受力不均而具有剩余的表

4、面能，當流體中的某些物質碰撞固體表面時，受到這些不平衡力的作用就會停留在固體表面上。第三節(jié)吸附平衡在一定條件下，當流體（氣體或液體）和吸附劑接觸，流體中的吸附質將被吸附劑所吸附。吸附速度解吸速度當吸附速度和解吸速度相等時，流體中吸附質濃度不再改變時→→吸附平衡吸附劑吸附能力用吸附量q表示。2.1吸附平衡與平衡吸附量氣相單組分吸附——氣體混合物中，只有某一種組分被吸附液相單組分吸附——液相混合物中，只有某一種組分被吸附氣相多組分吸附——氣體混合物中，兩種以上的組分被吸附液相多組分吸附——液相混合物中，兩種以上的組分被吸附吸附量

5、＝吸附質組成的函數(shù)溫度一定時，稱為吸附等溫線達到吸附平衡時：q=V(C0-C)/mV：液體容積，m：吸附劑質量C：吸附平衡時，液相中溶質濃度C0：吸附前，液相中溶質濃度吸附等溫線測定方法：假設溶劑不被吸附，或者液體混合物是溶質的稀溶液測定溶液與吸附劑接觸前后的濃度變化三、吸附等溫式表達等溫吸附平衡關系，表明被吸附物的量與濃度之間的數(shù)學關系式——吸附等溫式由于吸附過程比較復雜，吸附機理尚無統(tǒng)一定論，等溫吸附式都是在一定假設條件下導出的，分別適用于不同的體系和范圍。1.弗蘭德里希（Freunlich）公式：q——吸附量，L/kg

6、（氣相）或kg/kg（液相）k——和吸附劑種類、特性、溫度以及所用單位有關的常數(shù)n——常數(shù)，和溫度有關p——吸附質氣相中的平衡分壓,PaC——吸附質在液相中的平衡濃度隨著p或C的增大，吸附量q隨之增加。但p或C增加到一定程度后，q不再變化?！瓪庀辔健合辔礁ヌm德里希公式是經驗公式，適用于低濃度氣體或低濃度溶液。對于氣體：壓力范圍不能太寬，低壓或高壓區(qū)域不能得到滿意的實驗擬合結果。弗蘭德里希等溫線n值一般大于1，n值越大，其吸附等溫線與線性偏離越大。當n>10，吸附等溫線幾乎變成矩形，是不可逆吸附。相對壓力相對吸附量弗蘭德

7、里希公式參數(shù)的求解：對吸附等溫式兩邊取對數(shù)：k雙對數(shù)坐標1/n1/n越小，說明吸附可在相當寬的濃度范圍下進行。一般認為1/n=0.1–0.5時容易吸附k雙對數(shù)坐標1/n2.朗格謬爾（langmuir)公式方程推導的基本假定：吸附劑表面性質均一，每一個具有剩余價力的表面分子或原子吸附一個分子。吸附質在吸附劑表面為單分子層吸附。吸附是動態(tài)的，被吸附分子受熱運動影響可以重新回到氣相。吸附在吸附劑表面的吸附質分子之間無作用力。設吸附表面覆蓋率為θ，則θ可以表示為：氣體的脫附速度與θ成正比，可以表示為：kdθ氣體的吸附速度與剩余吸附面

8、積(1－θ)和氣體分壓成正比，可以表示為：kap(1－θ)qm為吸附劑表面所有吸附點均被吸附質覆蓋時的吸附量，即飽和吸附量。以氣體分子的吸附為例：吸附達到平衡時，吸附速度與脫附速度相等，則：整理后可得單分子層吸附的Langmuir方程：p——吸附質的平衡分壓，Paq,qm——分別為吸附量和