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吸附考試輔導(dǎo)
在廢水處理中,用吸附作用來(lái)去除廢水中的污染物質(zhì)時(shí),一般都是通過(guò)固液界面的吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)的,具吸附能力的多孔性固體物質(zhì)稱為吸附劑。
1吸附原理
吸附是一種在兩相界面上發(fā)生的表面現(xiàn)象,與物質(zhì)表面張力和表面能的變化有關(guān),符合熱力學(xué)第二定律,可用吉布斯方程式表示:
式中,若某溶質(zhì)能降低溶液的表面張力,即 為負(fù)值, 為正值,產(chǎn)生正吸附,若某溶質(zhì)能增加溶液的表面張力,則 為正值, 為負(fù)值,產(chǎn)生負(fù)吸附,稱為解吸。
2吸附的類型
⑴物理吸附:
特點(diǎn)是吸附熱較小,低溫就能進(jìn)行,吸附是可逆的,吸附基本沒(méi)有選擇性。
⑵化學(xué)吸附:
特點(diǎn)是吸附熱較大一般在較高溫度下進(jìn)行;當(dāng)化學(xué)鍵力大時(shí),吸附是不可逆的;吸附有選擇性,一種吸附劑只對(duì)某種或幾種吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附。
⑶離子交換吸附:
水處理中,吸附往往是由上述3種吸附綜合作用的結(jié)果,但由于吸附質(zhì)和吸附劑的不同以及其他因素的影響,可能某種吸附是主要的。
3吸附等溫線
在溫度一定的條件下,吸附容量隨吸附質(zhì)平衡濃度的增大而提高,吸附容量隨平衡濃度而變化的曲線稱為吸附等溫線。
常見(jiàn)的吸附等溫線有Ⅰ型和Ⅱ型兩種類型。
Ⅰ型吸附等溫線與朗格謬爾和弗蘭德利希吸附等溫式相對(duì)應(yīng),Ⅱ型吸附等溫線與BET等溫式相對(duì)應(yīng)。應(yīng)理解這幾個(gè)公式,并掌握公式中各參數(shù)的計(jì)算過(guò)程。
離子交換的基本原理
水處理中主要采用離子交換樹(shù)脂和磺化煤用于離子交換。其中離子交換樹(shù)脂應(yīng)用廣泛,種類多,而磺化煤為兼有強(qiáng)酸型和弱酸型交換基團(tuán)的陽(yáng)離子交換劑。
離子交換樹(shù)脂按結(jié)構(gòu)特征,分為:凝膠型、大孔型和等孔型;
按樹(shù)脂母體種類,分為:苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;
按其交換基團(tuán)性質(zhì),分為:強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型和弱堿型。
⑴離子交換樹(shù)脂的構(gòu)造
是由空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團(tuán)所構(gòu)成的不溶性高分子化合物?;钚曰鶊F(tuán)遇水電離,分成兩部分:固定部分,仍與骨架牢固結(jié)合,不能自由移動(dòng),構(gòu)成所謂固定離子,活動(dòng)部分,能在一定范圍內(nèi)自由移動(dòng),并與其周圍溶液中的其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng),稱為可交換離子。
⑵基本性能
①外觀
呈透明或半透明球形,顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等,
②交聯(lián)度
指交聯(lián)劑占樹(shù)脂原料總重量的百分?jǐn)?shù)。對(duì)樹(shù)脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機(jī)械強(qiáng)度等有決定性影響,一般水處理中樹(shù)脂的交聯(lián)度為7%~10%.
③含水率
指每克濕樹(shù)脂所含水分的百分率,一般為50%,交聯(lián)度越大,孔隙越小,含水率越少。
④溶脹性
指干樹(shù)脂用水浸泡而體積變大的現(xiàn)象。一般來(lái)說(shuō),交聯(lián)度越小,活性基團(tuán)越容易電離,可交換離子的水合離子半徑越大,則溶脹度越大;樹(shù)脂周圍溶液電解質(zhì)濃度越高,樹(shù)脂溶脹率就越小。
在生產(chǎn)中應(yīng)盡量保證離子交換器有長(zhǎng)的工作周期,減少再生次數(shù),以延長(zhǎng)樹(shù)脂的使用壽命。
⑤密度
分為干真密度、濕真密度和濕視密度
⑥交換容量
是樹(shù)脂最重要的性能,是設(shè)計(jì)離子交換過(guò)程裝置時(shí)所必須的數(shù)據(jù),定量地表示樹(shù)脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容量。
⑦有效PH范圍
由于樹(shù)脂的交換基團(tuán)分為強(qiáng)酸強(qiáng)堿和弱酸弱堿,所以水的PH值對(duì)其電離會(huì)產(chǎn)生影響,影響其工作交換容量。弱堿只能在酸性溶液中以及弱酸在堿性溶液中有較高的交換能力。
⑧選擇性
即離子交換樹(shù)脂對(duì)水中某種離子能優(yōu)先交換的性能。除與樹(shù)脂類型有關(guān)外,還與水中濕度和離子濃度有關(guān)。
⑨離子交換平衡
離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng),服從質(zhì)量作用定律和當(dāng)量定律。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間,離子交換體系中固態(tài)的樹(shù)脂相和溶液相之間的離子交換反應(yīng)達(dá)到平衡,其平衡常數(shù)也稱為離子交換選擇系數(shù)。降低反應(yīng)生成物的濃度有利于交換反應(yīng)的進(jìn)行。
⑩離子交換速率
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