吸附与化学.ppt

第八章 吸附与化学沉淀;一：吸附原理与类型 ;;2．类型：;1）?? 物理吸附： 分子间的作用力所引起的。 吸附热较小，可在低温下进行。 过程是可逆的，易解吸（被吸附的分子由于热运动还会离开吸附剂表面） 相对没有选择性，可吸附多种吸附质（由于分子力是普遍存在的），但吸附质极性不同，吸附量不同。 可形成单分子吸附层或多分子吸附层;2）化学吸附： 由化学键力引起的――产生化学反应。 如石灰吸附CO2 → CaCO3 吸附热大，一般在较高温下进行 具有选择性，单分子层吸附。 化学键力大时，吸附不可逆。;3）离子交换吸附 静电引力，吸附质的离子→吸附剂表面的带电点上，同时吸附剂也放出一个等当量离子。 离子电荷越多，吸附越强。 离子水化半径越小，越易被吸附 在水处理中，三种吸附的综合表现。;;原料：木材、煤，经高温炭化和活化而成。 碳化：把原料热解成碳渣，温度：300－400度 活化：形成发达的细孔。 气体法：通入水蒸汽，温度在920－960度； 药剂法：加入氧化锌、硫酸、磷酸等 ;三、吸附等温线;吸附剂吸附能力的大小用吸附量q（g/g）表示。达到吸附平衡时， q = V(C0-C)/W (g/g) V：废水容积 W：活性炭投量 C：吸附平衡时，溶液中溶质浓度 增加W → C和q 发生变化;2.吸附等温线与等温式;I型;1）弗兰德利希(Freundlich)吸附等温式（经验公式） q = KC1/n log q = log K + 1/n log C 1/n越小，说明吸附可在相当宽的浓度范围下进行。 一般认为 1/n = 0.1 – 0.5 时容易吸附;;3）BET式：描述II型吸附，多层分子吸附模式，各层符合朗谬尔吸附。;四、影响吸附的因素;比表面： 活性炭比表面积：500－1700m2/g。比表面积越大，吸附量越大。但应注意对一些大分子，微孔所提供的比表面积基本上不起作用。所以有时也不能单纯用比表面积来评价。 表面化学特性： 活性炭本身是非极性的，但由于表面共价健不饱和易与其它元素如氧、氢结合，生成各种含氧官能团。目前已证实的含氧官能团有：－OH基、－COOH基。;2．吸附质的性质 溶解度：对活性炭而言，溶解度越低，越易被吸附 界面张力：越使溶液界面张力减小的物质越易被吸附。 极性：活性炭易吸附非极性或极性很低的物质。 分子量和不饱和度：与沸石相比，活性炭易吸附分子较大的饱和化合物，但分子量一般不超过1000。 溶质浓度;;五、吸附操作方式与设计;降流式固定床型吸附塔构造示意图;;2.吸附容量和穿透曲线的利用;; 穿透点：a，Ca=0.05-0.1 C0 吸附终点：b, Cb=0.9-0.95C0 通水倍数：单位重量吸附剂所能处理的水的总体积。 单柱时，处理水量：Va，通水倍数 n=Va/M M：碳量 多柱时，处理水量：Vb，通水倍数n =Vb/M;要使活性炭充分饱和，又能保证出水水质，一般可采用多柱串联使用。 ;;3）工艺设计――――通水倍数法 ;六、活性炭再生;;七、应用;;第二节：化学沉淀 ;利用溶度积原则。 ?难溶盐在饱和溶液中溶解与沉淀的平衡： MmNn = mMn+ + nNm- 平衡常数 K ＝ [Mn+]m[Nm-]n/[MmNn] 溶度积L＝ [Mn+]m[Nm-]n 根据上述原理，可以判断溶液是否有沉淀 加入带N离子的药剂，降低水中M离子的浓度; 分级沉淀：数种离子都能与同一种离子生成沉淀时，可根据溶度积来判断： L1/L2的比值来确定。 如果L1实/L2实L1/L2,先发生L1沉淀。 例：溶液中同时存在Ba2+、CrO42-、SO42-，先发生何种沉淀？ Ba2+ + SO42- ----BaSO4? LBaSO4 =1.1*10-10 Ba2+ + CrO42-----BaCrO4? LBaCrO4=2.3*10-10;;;;;一般投加石灰――对于不准备回收的低浓度废水。 注意：对于有些金属离子，如Zn, Pb, Cr, Al…氢氧化物为两性物质，PH过高会产生羟基络合物，重新溶解。 如 Zn(OH)2 + 2OH－ ――Zn(OH)42- 因此，控制适当的pH是非常重要的。;;;;