吸附与化学沉淀.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第八章 吸附与化学沉淀,第,1,节,吸,附,1,一：吸附原理与类型,1,原理：,一种物质附着在另一种物质表面上的过程,吸附，是一种相界面上的反应。,可以发生在气液界面、气固、液固,在水处理中，主要讨论的是液固界面。,2,固相物质：吸附剂，一般为多孔性物质,液相中被吸附物质：吸附质,吸附法是指水中的一种或多种物质被吸附在固体表面（吸附剂）而被去除的方法。,为什么吸附剂有吸附能力呢？这主要与表面张力、表面能的变化有关。,3,2,类型：,1,）,物理吸附：,2,）化学吸附：,3,）离子交换吸附,4,1,）,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,5,2,）化学吸附：,由化学键力引起的,产生化学反应。,如石灰吸附,CO,2,CaCO,3,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。,6,3,）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。,7,二、吸附剂,具有一定吸附能力的多孔物质都可以作吸附剂。有活性炭、活化煤、焦炭、煤渣,活性碳是水处理中应用最为广泛的吸附剂。,8,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,9,三、吸附等温线,1,吸附平衡,当吸附速度和解吸速度相等时，溶液中的吸附质浓度不在改变时 吸附平衡,10,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(C,0,-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,11,2.,吸附等温线与等温式,吸附等温线：在某一温度条件下，吸附量随吸附质平衡浓度的变化的曲线。有,I,型和,II,型两种类型。,12,I,型,II,型,13,1,）弗兰德利希,(,Freundlich,),吸附等温式（经验公式）,q=KC,1/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,14,2,）朗谬尔（,Langmuir,）吸附等温式；基于单分子层吸附推导出来。,q=aq,s,C/(1+aC),a:,吸附平衡常数,q,s,:,饱和吸附量,C:,平衡浓度,15,3,）,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。,16,四、影响吸附的因素,1,吸附剂的性质,细孔分布：活性炭的情况,微孔,2 nm,，,占总比表面的,95,：主要支配吸附量,过渡孔,2-100nm,，,L1/L2,先发生,L1,沉淀。,例：溶液中同时存在,Ba,2+,、,CrO,4,2-,、,SO,4,2-,，,先发生何种沉淀？,Ba,2+,+SO,4,2-,-BaSO,4,L,BaSO4,=1.1*10,-10,Ba,2+,+CrO,4,2-,-BaCrO,4,L,BaCrO4,=2.3*10,-10,36,L,BaSO4,/L,BaCrO4,=1/2.09,若,SO,4,2-,/CrO,4,2-,1/2.09,则先发生,BaSO,4,沉淀,若,SO,4,2-,/CrO,4,2-,1/2.09,则两种沉淀同时发生,若,SO,4,2-,/CrO,4,2-,1/2.09,则先发生,BaCrO,4,沉淀,37,分类：,氢氧化物沉淀法,硫化物沉淀法,钡盐沉淀法,38,二、氢氧化物沉淀法,金属氢氧化物的溶解平衡,M(OH)n=,M,n,+,+n OH,-,金属氢氧化物的溶度积,L,M,n,+,OH,-,n,39,金属氢氧化物的生成条件受,pH,影响。,水的离子积,K,水,H,+,OH,-,10,14,lgM,n,+,=14 n n pH p L,M(OH)n,x n pH,价数越高，,pH,对金属浓度的影响越大。,40,一般投加石灰,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),4,2-,因此，控制适当的,pH,是非常重要的。,41,三、硫化物沉淀法,金属硫化物比氢氧化物更难溶解。,沉淀剂：,H,2,S,，,Na,2,S,，,KS,MS M,2+,+S,2-,M,2+,=L,MS,/S,2-,42,使用,H,2,S,时,H,2,S,可以分级电离,H,2,S=H,+,+HS,-,K1,HS,-,=H,+,+S,2-,.K2,M,2+,=L,MS,H,+,2,/1.110,-23,pH,H,+,M,2+,促进沉淀,。,43,特点：虽然硫化物法比氢氧化物能更安全地去除金属离子,但费用大,硫化物沉淀困难,需投加混凝剂加强沉淀,一般作为氢氧化物的补充法使用,44,四、钡盐沉淀法,主要用于处理六价铬。,沉淀剂：碳酸钡、氯化钡、硝酸钡,生成难溶盐铬酸钡盐：,BaCO,3,+CrO,4,2-,-BaCrO,4,+CO,3,-,45,