【正文】 第四章 污水的吸附法、離子交換法、萃取法和膜析法處理 ?第一節(jié) 吸附法 ?第二節(jié) 離子交換法 ?第三節(jié) 萃取法 ?第四節(jié) 膜析法 第一節(jié) 吸附法 一、定義 ? 吸附法是利用吸附劑吸附廢水中某種或幾種污染物，以便回收或去除它們，從而使廢水得到凈化的方法。 吸附法作用 應用領(lǐng)域 ? 化工 ? 環(huán)境保護 ? 醫(yī)藥衛(wèi)生 ? 生物工程等領(lǐng)域 吸附法作用 應用方向 ? 化工和環(huán)境保護方面，吸附法主要用于凈化廢氣、回收溶劑和脫除水中的微量污染物。在處理流程中，吸附法可作為離子交換、膜分離等方法的預處理，以去除有機物、膠體及余氯等，也可作為二級處理后的深度處理手段。利用吸附法進行水處理，具有適應范圍廣、處理效果好、可回收有用物料以及吸附劑可重復使用等優(yōu)點。 二、吸附機理及分類 ? 吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力除了分子之間的引力 (范德華力 )以外還有化學鍵力和靜電引力。根據(jù)固體表面吸附力的不同，吸附可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附三種類型。 吸附原理 吸附 物理吸附 化學吸附 吸附劑與吸附物質(zhì)之間是通過分子間引力 (即范徳華力 )而產(chǎn)生的吸附 吸附劑與被吸附物質(zhì)之間產(chǎn)生化學作用，生成化學鍵引起吸附 吸附平衡與吸附等溫式 ? 吸附過程中，固、液兩相經(jīng)過成分接觸后，最后將達到吸附與脫附的動態(tài)平衡。達到平衡時，單位吸附劑所吸附的物質(zhì)的數(shù)量稱為平衡吸附量，常用 qe(mg/g)表示。 平衡吸附量計算公式： 式中： V－溶液體積， L； c0、 ce－分別為溶質(zhì)的初始和平衡濃度， mg/L； W－吸附劑用量， g。 WccVq ee)( 0 ??（ 1） Langmuir等溫式 Langmuir假設(shè)吸附劑表面均一，各處的吸 附能相同，吸附是單分子層的。當吸附劑 表面的吸附質(zhì)飽和時，其吸附量達到最大 值，在吸附劑表面上的各個吸附點間沒有 吸附質(zhì)轉(zhuǎn)移運動，達到動態(tài)平衡狀態(tài)時， 吸附和脫附速度相等。 Langmuir吸附等溫式： 其中： Ce －被吸附物質(zhì)的平衡濃度， mg/L。 qe －單位吸附劑所吸附的物質(zhì)的量，即平衡 吸附量， mg/g。 Q0－吸附劑的最大吸附量 , mg/g。 b － Langmuir 常數(shù) , L/mg。 001QCbQqC eee ?? Freundlich等溫式 一般認為， 1/n值介于 ～ ，則易于吸附， 1/n2時難以吸附。利用 K和 1/n兩個常數(shù)，可以比較 不同吸附劑的特性。 Freundlich吸附等溫式 其中 ee kq lg1lglg ??WCCq ee?? 0Freundlich參數(shù) 式中 C0和 Ce －分別為被吸附物質(zhì)的初始濃度和平 衡濃度 , mg/L。 qe－平衡吸附量， mg/g。 W－吸附劑用量 ,g。 k和 1/n － Freundlich 參數(shù)。 三、影響吸附的因素 衡量指標 吸附能力 吸附速度 固體吸附劑用吸附量衡量 單位質(zhì)量吸附劑在單位時間內(nèi)所吸附的物質(zhì)量 吸附階段 顆粒外部擴散階段 孔隙擴散階段 吸附反應階段 吸附質(zhì)從溶液中擴散到吸附劑表面 吸附質(zhì)在吸附劑孔隙中繼續(xù)向吸附點擴散 吸附質(zhì)被吸附在吸附劑孔隙內(nèi)的吸附點表面 吸附速度主要取決于外部擴散速度和孔隙擴散速度。 外部擴散速度 與溶液濃度成正比 與吸附劑的比表面積的大小成正比 吸附劑顆粒直徑越小，速度越快 增加溶液與顆粒間的相對運動速度，可提高速度 孔隙擴散速度 吸附劑顆粒越小，速度越快 吸附劑的物理化學性質(zhì)和吸附質(zhì)的物理化學性質(zhì)對吸附有很大影響。 極性分子 (或離子 )型的吸附劑容易吸附極性分子(或離子 )型的吸附質(zhì)。 非極性分子型的吸附劑容易吸附非極性的吸附質(zhì)。 四、吸附劑 ? 吸附劑是決定高效能的吸附處理過程的關(guān)鍵因素，廣義而言，一切固體都具有吸附能力，但是只有多孔物質(zhì)或磨得極細的物質(zhì)，由于其具有很大的表面積，才能作為吸劑。 (1)吸附能力強； (2)吸附選擇性好； (3)吸附平衡濃度低； (4)容易再生和再利用； (5)機械強度好； (6)化學性質(zhì)穩(wěn)定； (7)來源廣； (8)價廉 。 ? 活性炭（活性炭纖維） ? 吸附樹脂 ? 腐植酸類吸附劑 ? 改性淀粉類吸附劑 ? 改性纖維素類吸附劑 ? 以及其他可吸收污染物質(zhì)的藥劑、物料等 1. 活性炭 在水處理中較多采用顆?；钚蕴?。 再生是在吸附劑本身的結(jié)構(gòu)基本不發(fā)生變化的情況下，用某種方法將吸附質(zhì)從吸附劑微孔中除去 ,恢復它的吸附能力。 再生方法 加熱再生法 在高溫條件下，提高了吸附質(zhì)分子的能量，使其易于從活性炭的活性點脫離；而吸附的有機物則在高溫下氧化和分解，成為氣態(tài)逸出或斷裂成低分子 化學再生法 通過化學反應，使吸附質(zhì)轉(zhuǎn)化為易溶于水的物質(zhì)而解吸下來 活性炭再生方法比較 ? 活性炭的再生方法主要有加熱再生法、藥劑再生法、化學再生法、濕式氧化再生法和生物再生法等。用加熱再生法處理活性炭時，炭的損失率高，而且再生成本也較高，而藥劑再生法處理成本高并易造成二次污染，因此化學再生法 (如臭氧再生法 )、生物再生法和濕式氧化再生法是今后活性炭再生方法的發(fā)展方向。與國外同類產(chǎn)品相比，我國活性炭存在產(chǎn)量少、質(zhì)量差、使用壽命短、再生率低等缺點，因此如何改進活性炭生產(chǎn)工藝，提高其產(chǎn)量和質(zhì)量是當前迫切需要解決的問題。 ? 活性炭纖維是一種新型高效吸附材料。它是有機炭纖維經(jīng)活化處理后形成的。具有發(fā)達的微孔結(jié)構(gòu)，巨大的比表面積，以及眾多的官能團，因此，吸附性能大大超過目前普通的活性炭。 吸附樹脂 種類、性能和應用 ? 吸附樹脂按基本結(jié)構(gòu)分類，可分類為非極性、中極性、極性和強極性四種類型。常見產(chǎn)品有美國Amberlite XAD系列，日本 HP系列，法國 Duolite A系列等。此外，國內(nèi)一些單位也研制出一些性能優(yōu)良的大孔吸附樹脂。吸附樹脂具有適應性大、應用范圍廣、吸附選擇性好、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，因此國內(nèi)外對吸附樹脂在水處理方面的應用進行了大量的研究。目前，吸附樹脂可用于去除廢水中的重金屬脂肪酸鈉鹽、陰離子表面活性劑、酚類物質(zhì)、稀土元素、對苯二甲酸、苯胺、氟離子等。 4. 腐植酸類吸附劑 種類：天然的富含腐植酸的風化煤、泥煤、褐煤等，它們可以直接使用或經(jīng)簡單處理后使用；將富含腐植酸的物質(zhì)用適當?shù)酿ず蟿┲苽涑傻母菜嵯禈渲? 腐植酸是一組芳香結(jié)構(gòu)的，性質(zhì)與酸性物質(zhì)相似的復雜混合物。 腐植酸類物質(zhì)能吸附工業(yè)廢水中的許多金屬離子，如汞、鉻、鋅、鎘、鉛、銅等。 腐植酸對陽離子的吸附，包括離子交換、螯合、表面吸附、凝聚等作用。