【正文】 2） 工 業(yè) 及 產(chǎn)業(yè) 用水之 處理； ? （ 3） 家庭 廢水 之 處理 及再利用 ； ? （ 4） 工業(yè) 及 產(chǎn)業(yè)廢水 之 處理 及再利用 ； ? （ 5） 垃圾 滲出 水 處 理 。 )()( ** qqaKccaKddqpsbpf ?????（與吸收過程類似） 總傳質(zhì)速率 68 吸附分離 （ Adsorption Separation） 內(nèi)擴(kuò)散傳質(zhì)過程 吸附劑外表面通過微孔向內(nèi)表面的擴(kuò)散過程比外擴(kuò)散過程要復(fù)雜得多 ， 它與過程和顆粒的微孔結(jié)構(gòu)有關(guān) ， 由于微孔貫穿顆粒內(nèi)部 ， 吸附質(zhì)從外表面的孔口到內(nèi)表面的吸附處的路徑是不同的 ，因此 ， 吸附質(zhì)在 微孔內(nèi)的擴(kuò)散 又分為兩種形式：沿孔截面的擴(kuò)散 和 沿微孔表面的表面擴(kuò)散 。 對于 物理吸附 ， 在吸附劑表面上的吸附質(zhì)的吸附過程往往進(jìn)行很快 ， 所以吸附過程的速率通常由前兩步所決定 。 60 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附等溫方程 ? 總之 ， 液相吸附的機(jī)理比較復(fù)雜 ， 相對氣相吸附要復(fù)雜得多 。假設(shè)各組分互不影響 ， 可將 Langmuir方程修正用于含有 n個組分的混合物 ， 每個組分的吸附量可以表示： ???? njjjiiimipKpKqq1,1????njnjjniiisijipKpKqq111,1類似的有： 57 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液體的吸附平衡 液相中的吸附比氣相中的吸附在機(jī)理上要復(fù)雜的多 ， 除了溫度和溶質(zhì)濃度外 ， 吸附劑對溶劑和溶質(zhì)的吸附 ， 溶質(zhì)的溶解度和離子化 ， 各種溶質(zhì)之間的相互作用以及共吸附現(xiàn)象等都會對吸附產(chǎn)生不同的影響 。 50 吸附分離 （ Adsorption Separation） 等溫吸附方程 Freundlich等溫吸附方程 對于等溫吸附，還有一些等溫吸附的經(jīng)驗(yàn)表達(dá)式，如 Freundlich 的表達(dá)式： ? ?42711 ?? npkq 該表達(dá)式說明吸附量與壓力的指數(shù)分?jǐn)?shù)成正比，壓力 增加，吸附量也增加。 例如在323K時 ， 苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型 。 43 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附等溫線的類型 （ Ⅱ ） 常稱為 S型等溫線 。 2)特點(diǎn)： 選擇性好；解吸容易；機(jī)械強(qiáng)度好；流體阻力較 ??；價格高。 硅藻土的多孔結(jié)構(gòu)使它成為一種良好吸附劑 ， 在食品 、 化工生產(chǎn)中常用來作助濾劑及脫色劑 。 13X (鈉型 ) 9 ~ 10 Na2O2SiO2 2 4A (鈉型） ~4 Na2O 28 吸附分離 （ Adsorption Separation） 化學(xué)式： Al2O3?nH2O 含水氧化鋁加熱脫水制成的一種 極性吸附劑 ； 與硅膠相比，具有良好的 機(jī)械強(qiáng)度 。 目前已證實(shí)的含氧官能團(tuán)有： － OH基、－ COOH基 由于這種微弱極性，使極性溶質(zhì)競爭吸附加強(qiáng) 。 炭化： 把原料熱解成炭渣 ， 溫度： 200－ 600度 。 穩(wěn)定性好： 吸附劑應(yīng)具有較好的熱穩(wěn)定性 ， 在較高溫度下解吸再生其結(jié)構(gòu)不會發(fā)生太大的變化 。 吸附分離操作的分類 8 吸附分離 （ Adsorption Separation） 化學(xué)吸附： 又稱活性吸附，是由吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的，其強(qiáng)弱取決于兩種分子之間化學(xué)鍵力的大小。 ? 被吸附到固體表面的組分 ——稱為吸附質(zhì) ? 吸附吸附質(zhì)的多孔固體 ——稱為吸附劑 ? 吸附質(zhì)附著到吸附劑表面的過程 ——稱為吸附 ? 吸附質(zhì)從吸附劑表面逃逸到另一相的過程 ——稱為解吸 ? 吸附過程發(fā)生在 ——“氣－固 ” 或 “ 液－固 ” 非均相界面 吸附分離操作的基本概念 5 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附過程通常包括： 待分離料液與吸附劑混合、吸附質(zhì)被吸附到吸附劑表面 、 料液流出 、 吸附質(zhì)解吸回收 等四個過程。 為提高吸附量 ， 應(yīng)盡可能的增加吸附劑的比表面 ， 許多粉狀或多孔性物質(zhì) ， 往往都具有良好的吸附性能 。 ? 凝膠型 ： 纖維素凝膠 ， 瓊脂糖凝膠 ， 匍聚糖凝膠等 。 所以 ， 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 應(yīng)根據(jù)吸附質(zhì)的直徑大小和活性炭的孔徑分布來選擇合適的活性炭 。 活性碳的再生 27 吸附分離 （ Adsorption Separation） 硅膠： 是一種堅硬無定形鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸聚合物顆粒 硅膠的化學(xué)式： SiO2?nH2O 用硫酸處理硅酸鈉水溶液 ， 生成凝膠 。) 典型化學(xué)組成 SiO2:Al2O3 3A (鉀型） ~3 2/3K2O2SiO2 10X (鈣型 ) 8 ~ 9 Al2O3 吸附樹脂可分為 非極性 、 中極性 、 極性及強(qiáng)極性 四類 。 42 吸附分離 （ Adsorption Separation） 氣體的吸附平衡 Brunauer等將單組分氣體的吸附等溫線分為 5種不同的類型 ， 吸附等溫線的差別是由于 吸附劑與吸附質(zhì)分子之間不同的作用 造成的 。 如 352K時 ，Br2在硅膠 上的吸附 屬于這種類型 。 ，其實(shí)大部分表面是不均勻的。 54 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附等溫方程 ? Toch方程： ? ?? ? ttsKpKpqq 11 ?????????????? pKepKesqqsss11ln2? Unilan 方程： 55 吸附分離 （ Adsorption Separation） 多組分吸附的等溫方程 工業(yè)上吸附多為多組分吸附 ， 如果氣體混合物中只有一個吸附質(zhì) A， 其他組分的吸附都可以忽略不計 ， 則仍適用單組分吸附平衡關(guān)系估算吸附質(zhì)A的吸附量 ， 只是用組分的分壓表示 。 液相吸附的特點(diǎn) 59 吸附分離 （ Adsorption Separation） 液相吸附等溫線分類 ? Giles等研究了有機(jī)溶劑組成的溶液 ， 按吸附等溫線離原點(diǎn)最近一段曲線的斜率變化 ， 將液相吸附等溫線分為四類 : ? S曲線 : 吸附曲線離開原點(diǎn)的一段向濃度坐標(biāo)軸方向凸出 ， 與 Langmuir等溫吸附曲線類似 。 62 吸附分離 （ Adsorption Separation） 吸附過程機(jī)理 對于 化學(xué)吸附 ， 吸附劑與吸附質(zhì)之間有化學(xué)鍵的形成 ， 第四步 可能 較慢 ， 甚至是控制步驟 。 外擴(kuò)散傳質(zhì)速率 （氣膜或液膜傳質(zhì)速率）： 吸附質(zhì)從流體主體擴(kuò)散到吸附劑外表面的速率。 ? 日常生活：木炭吸濕、吸臭；防腐劑；吸濕劑（硅膠） 76 吸附分離 （ Adsorption Separation） 活性碳 應(yīng)用于工業(yè)廢水 ， 主要 為有機(jī)物 、 氯 氣 及微量不 純 物之去除 ， 其亦常 與離子交換樹脂組合 以 制造超純水 。 82 反應(yīng)精餾 （ Reactive Distillation） 反應(yīng)精餾的原理 ? 反應(yīng)精餾就是在進(jìn)行反應(yīng)的同時用精餾方法分離出產(chǎn)物的過程 。 可以 提高反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率 ， 改善選擇性 。 目前 ， 許多工藝已較成熟 ， 且借助于計算機(jī)模擬手段 ， 研究范圍得到了進(jìn)一步的擴(kuò)大 。 96 超臨界流體萃取 （ Supercritical Fluid Extraction） 物質(zhì)狀態(tài) 密度（ g/cm3） 粘度 (g/cm/s) 擴(kuò)散系數(shù) (cm2/s ) 氣態(tài) () 103 (13) 104 液態(tài) () 102 () 105 SCF (19) 104 (27) 104 由以上特性可以看出 ， 超臨界流體兼有 液體和氣體的雙重特性 ， 密度 與液體相當(dāng) ， 具有液體對溶質(zhì)有較大溶解度的特點(diǎn) ， 而它的 擴(kuò)散系數(shù)大 ， 粘度小 ， 滲透性好 ， 與液體溶劑相比 ， 可以更快地完成傳質(zhì) ， 達(dá)到平衡 ， 促進(jìn)高效分離過程的實(shí)現(xiàn) 。 99 超臨界流體萃取 （ Supercritical Fluid Extraction） 操作溫度 （常溫）； ； ； ，無毒性和無腐蝕性，不易爆易燃； ； 較高的選擇性 和 較高的溶解度 ； ，價格便宜，以降低成本。 ? 萃取 溫度一定 時 ， 壓力增加 ， 液體的 密度增大 ， 在臨界壓力附近 ， 壓力的微小變化會引起密度的急劇改變而密度的增加將引起 溶解度的提高 。千克原料 )]的變化對超臨界流體萃取過程的影響較復(fù)雜 。 ? 氣體原料一般要用固體吸附劑吸附后再進(jìn)行萃取。 118 閱讀課本 查閱文獻(xiàn) 鞏固知識 。 ? 原料 顆粒愈小 ， 溶質(zhì)從原料向超臨界流體傳輸?shù)穆窂接?， 與超臨界流體的 接觸的表面積愈大 ， 萃取愈快 ，愈完全 ， 粒度也 不宜太小 ， 容易造成 過濾網(wǎng)堵塞 而破壞設(shè)備 。 ? 有利的方面是： ① 增加了溶劑對原料的萃取次數(shù) ， 強(qiáng)化 、 萃取過程的傳質(zhì)效果 ， 可 縮短萃取時間 ； ② 流速提高 ， 使萃取器中各點(diǎn)的原料得到 均勻的萃取 ； ? 不利的方面：由于萃取器內(nèi)的 CO2流速加快 ， CO2與被萃取物接觸時間減少 ， CO2中溶質(zhì)的含量降低 ， 當(dāng)流量增加超過一定限度時 ， CO2中溶質(zhì)的含量還會急劇下降 。 ? 例如 ， 對于碳?xì)浠衔锖王サ热鯓O性物質(zhì) ， 萃取可在較低壓力下進(jìn)行 ， 一般壓力為 7~10MPa；對于含有 OH， COOH基這類強(qiáng)極性基因的物質(zhì)以及苯環(huán)直接與 OH， COOH基團(tuán)相連的物質(zhì) ， 萃取壓力要求高一些 ， 而對于強(qiáng)極性的配糖體以及氨基酸類物質(zhì) ， 萃取壓力一般要求在 50MPa以上 。 二氧化碳作為超臨界溶劑的優(yōu)點(diǎn) 102 超臨界流體萃取 （ Supercritical Fluid Extraction） ? （ 1）對油溶性成分溶解能力較強(qiáng)而對水溶性成分溶解能力較低； ? （ 2）設(shè)備造價較高而導(dǎo)致