當(dāng)代給水和廢水處理原理

1、關(guān)于當(dāng)代給水與廢水處理原理第一張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3-1 活性炭的性能活性炭的來(lái)源 活性炭幾乎可以用含有碳的任何物質(zhì)做原料來(lái)制造，這包括木材、鋸末、煤、泥炭、果殼、果核、蔗渣、骨、石油焦、皮革廢物、紙廠廢物等等。第三章 活性炭吸附碳化的定義 碳化也稱(chēng)熱解，是在隔絕空氣的條件下對(duì)原材料加熱，一般溫度在600以下。有時(shí)原材料先經(jīng)無(wú)機(jī)鹽溶解處理后再碳化?；罨亩x 活化是在有氧化劑的作用下，對(duì)碳化后的材料加熱，以生產(chǎn)活性炭產(chǎn)品。當(dāng)氧化過(guò)程的溫度在800-900時(shí)，一般用蒸汽或二氧化碳為氧化劑；當(dāng)氧化溫度在600以下時(shí)，一般用空氣做氧化劑?；钚蕴康闹谱?活性炭的制作分碳化及活化兩步

2、。第二張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附使原材料分解放出水氣、一氧化碳、二氧化碳及氫等氣體；使原材料分解成碎片，并重新結(jié)合成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。 碳 化 的 作 用 在活化過(guò)程中，燒掉了碳化時(shí)吸附的碳?xì)浠衔?，把原有空隙邊上的碳?xì)湓訜?，起了擴(kuò)大孔隙的作用，并把孔隙與孔隙之間燒穿?；罨够钚蕴孔兂梢环N良好的多孔結(jié)構(gòu)。 活 化 的 作 用 第三張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附活性炭的影響因素 與活性炭吸附能力最直接的因素是表面的氧化物復(fù)體的性能。最簡(jiǎn)單的復(fù)體可以認(rèn)為是一氧化碳和二氧化碳的復(fù)體?；钚蕴勘砻嫜趸锏某煞种饕芑罨^(guò)程的影響。 酸性氧化物使活

3、性炭具有極性的性質(zhì)，因之傾向于吸附極性較強(qiáng)的化合物。 活性炭表面的金屬離子部位帶有正電荷，對(duì)那些帶有過(guò)剩電子部位的分子有吸附力，可以增加活性炭吸附的速率。 第四張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附 活性炭的吸附作用 對(duì)芳族化合物的吸附非極性的鏈烷化合物在活性炭表面的吸附。 有關(guān)極性分子氨基酸及蛋白質(zhì)的吸附資料極少 活性炭對(duì)于吸附無(wú)機(jī)物也有一定的潛力活性炭的吸附性能是由于它的表面基團(tuán)類(lèi)型、比表面積和孔徑的分布決定的。第五張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附3-2 吸附等溫線(xiàn) 吸附 等溫 線(xiàn)的 類(lèi)型第一種類(lèi)型的等溫線(xiàn)， 沒(méi)有極限值，但 卻有一極限值 ，這

4、種類(lèi)型的吸附試驗(yàn)資料可用Langmuir公式處理。 第二類(lèi)型的等溫線(xiàn)， 有一個(gè)極限值 ，稱(chēng)為飽和濃度，但x/m卻沒(méi)有極限值。這種類(lèi)型的等溫線(xiàn)可用Branauer和Emmett及Teller（簡(jiǎn)稱(chēng)BET）公式處理。第三類(lèi)型的等溫線(xiàn)， 和 都沒(méi)有極限值，可用Freundlich公式處理。第六張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附 常見(jiàn)的吸附等溫線(xiàn)有三種類(lèi)型，每種類(lèi)型對(duì)應(yīng)于一種吸附公式，如下圖所示。第七張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附處理吸附等溫線(xiàn)的公式 Langmuir公式為：BET公式為： Freundlich公式為： 第八張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于

5、2022年6月第三章 活性炭吸附3-3 Langmuir 公式的推導(dǎo) 推導(dǎo)的假定 只考慮在單層內(nèi)的平衡關(guān)系 被吸附的物質(zhì)只有一層分子厚 被吸附物質(zhì)的顆粒和水分子一樣大 每個(gè)被吸附顆粒占面積 第九張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附Langmuir公式推導(dǎo)的圖示第十張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附Langmuir公式推導(dǎo)：在達(dá)到平衡時(shí)，存在下列關(guān)系: 未被吸附的物質(zhì)顆粒數(shù)目+被吸附的水分子數(shù)目=被吸附物質(zhì)顆粒的數(shù)目+未被吸附的水分子數(shù)目得到Langmuir公式為：第十一張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附3-4 吸附公式的應(yīng)用

6、求吸附公式Langmuir中的常數(shù) 每個(gè)吸附公式都包含了兩個(gè)常數(shù)，這些常數(shù)可以通過(guò)數(shù)學(xué)方法處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，最常用的是圖解法。用某一種活性炭做吸附試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)往往只符合一個(gè)吸附公式，這可在圖解法中很清楚地看出來(lái)。圖1中 小于1 ，圖2中 大于1。第十二張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附BET公式的圖解法如下：求Freundlich公式的常數(shù)：第十三張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附3-5 吸附柱的設(shè)計(jì)活性炭吸附柱設(shè)計(jì)的類(lèi)型 重力固定床 壓力固定床 流化床 第十四張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附 ka代表單位體積活性炭在

7、單位時(shí)間內(nèi)所吸收的雜質(zhì)量。 活性炭的容量傳質(zhì)系數(shù)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出。 當(dāng)這個(gè)系數(shù)已知后，就能夠確定吸附柱所需要的活性炭總體積。但這需要知道吸附柱的吸附容量、吸附柱的吸附過(guò)程曲線(xiàn)與容積傳質(zhì)系數(shù)三者間的關(guān)系。 容量傳質(zhì)系數(shù) 為了更方便的研究，我們將單位容積活性炭所具有的吸附面積a與反應(yīng)速率k相乘，得到一個(gè)組合參數(shù)ka，稱(chēng)為容量傳質(zhì)系數(shù)，其綱量為:第十五張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附求活性炭的容量傳質(zhì)系數(shù) 活性炭的容量傳質(zhì)系數(shù)ka，一般通過(guò)用初始有機(jī)物濃度1的水樣，每升加活性炭mg做吸附試驗(yàn)，由吸附試驗(yàn)可以得出下列物料衡算關(guān)系： 在時(shí)刻t水樣中有機(jī)物的減少速率=在時(shí)刻t活性

8、炭吸附有機(jī)物的增加速率，即 對(duì)上式積分得: 由此式可以繪成如右圖所示的直線(xiàn)，由直線(xiàn)的斜率可求出ka值來(lái)。第十六張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附吸附柱的泄漏和衰耗過(guò)程 如果將出水的有機(jī)物濃度與吸附柱的產(chǎn)水量與相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系繪成曲線(xiàn)，則得下圖的吸附過(guò)程曲線(xiàn)。 圖中表示了出水有機(jī)物濃度從零開(kāi)始逐漸增加的過(guò)程。允許的最高出水濃度則稱(chēng)為吸附柱的泄漏濃度。相應(yīng)的運(yùn)行時(shí)間稱(chēng)為吸附周期。 出水濃度達(dá)到 時(shí)稱(chēng)為耗竭，這時(shí)吸附柱所吸附有機(jī)物質(zhì)了代表了吸附柱所具有的總吸附能力。第十七張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附吸附柱的設(shè)計(jì) 建立吸附柱過(guò)程曲線(xiàn)與容量傳質(zhì)系

9、數(shù)的關(guān)系主要是找出這一曲線(xiàn)的S形末端與容量傳質(zhì)系數(shù)間的關(guān)系。這一關(guān)系可以通過(guò)分析從吸附帶厚度到達(dá)柱底（此時(shí)吸附柱到達(dá)吸附周期）起到它的吸附能力完全耗竭止（即到達(dá)耗竭時(shí)間）的吸附能力消失過(guò)程。 吸附能力的消失也就是吸附帶的消失,即x/m值A(chǔ)C線(xiàn)從tb起不斷向下運(yùn)動(dòng)，最后在運(yùn)行時(shí)間tx到達(dá)吸附柱底，曲線(xiàn)C點(diǎn)與B點(diǎn)重合，吸附帶消失。 第十八張，PPT共二十頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月第三章 活性炭吸附 上圖表示吸附帶剛達(dá)到吸附柱底時(shí)（相當(dāng)于運(yùn)行恰好達(dá)吸附周期），其中活性炭吸附量沿吸附帶高度的分布曲線(xiàn)，由底部值逐漸增大為頂部的，與運(yùn)行時(shí)間的出水濃度相對(duì)應(yīng)。 圖中的面積ABC，代表了吸附帶在 時(shí)所剩余的吸附容量。 為了便于處理關(guān)系，在建立ka與泄露曲線(xiàn)的關(guān)系時(shí)，流量Q/A按換算成Fm kg/m2.min表示。從 流量Fm