9 活性炭吸附水的除氟

d的大小对内、外部扩散都有很大影响，d↓,V↑。 所以，粉末状活性炭比粒状活性炭的吸附速度要 快，接触时间短，设备容积小。
吸附的影响因素
1.吸附剂的性质
吸附剂的种类、颗粒大小、比表面积，颗粒的细 孔构造与分布、吸附剂是否是极性分子等。 2.吸附质的性质 （1）溶解度：越低越容易吸附，具有较大的影响。 （2）使液体表面自由能W降低得越多的吸附质则 越容易被吸附。
No. 27
19.2.3 活性炭吸附的应用
2 粉末炭的应用
• 原水突发性或季节性出现污染物增高、异味、异臭和 THM前驱物浓度很高时，作为应急措施投加粉末活性炭。 • 投加于絮凝沉淀或澄清前，接触吸附水中微污染物后， 经沉淀、过滤去除。 • 投加点的选择： – 水厂的吸水口 – 快速混合器前 – 沉淀池出水处 – 滤池的进水处
No. 22
容易吸附和不易吸附的有机物
容易吸附的有机物 芳香族溶剂，如苯、甲苯、硝基苯 氯代芳香化合物，如氯酚 多球芳香化合物 杀虫剂及除草剂，如莠去津 氯化物，如四氯化碳，三氯乙烯、溴仿 高分子烃类，如燃料，汽油、腐殖酸等 不易吸附的有机物 低分子有机物、如酮、酸 糖类、淀粉 大分子有机物或者胶体 低分子脂肪化合物
2.颗粒内部扩散阶段
3.吸附反应阶段：吸附质被吸附在细孔内表面上。 吸附反应速度非常快，V主要取决于第I、II阶 段速度，而颗粒外部扩散速度（液膜扩散） U=f(c、d、搅动)
溶液浓度C↑，则U↑
颗粒直径d↓，则U↑ 加强搅动，则U↑ 而颗粒内部扩散速度 V=f （细孔大小与构造，吸 附质的d）
吸附剂颗粒直径d↓，V↑。
3 吸附分类


在水处理中，大部分的吸附往往是几种吸附综合 作用的结果。 由于吸附质、吸附剂及其它因素的影响，可能某 种吸附是主要的。例如有的吸附在低温时主要是 物理吸附，在高温时主要是化学吸附。
No. 6
4 等温吸附的经验方程

吸附容量——达到吸附平衡时，每克活性炭所吸附的溶质 量。即：
( C C ) x V i e q e m m
碘值：在一定条件下活性炭吸附碘的量，表 示活性炭对小分子物质的吸附性能； 糖蜜值则表示活性炭对大分子物质的吸附性 能。 评价活性炭的吸附性能：如四氯化碳吸附值、 亚甲基蓝指数、苯酚吸附值

No. 21
3 影响活性炭吸附的因素
1) 吸附质的性质 吸附质的性质及活性炭的性质共同决定了活性炭对这种 吸附质的吸附性能。 分子的疏水性越强越容易被吸附。 分子量增大到一定程度后，平衡吸附量难以进入孔隙 中而降低。 对非极性分子以及中性分子的吸附能力大于对极性分 子的吸附能力。
腐殖酸——可与其他有机物一起在氯消毒中形成氯仿、 四氯化碳等，活性炭具有去除其的良好性能。 异 臭——活性炭对植物性臭、鱼腥臭、芳香臭、土臭 等处理有效。 色 度——对水生植物和藻类产生的色度有较好的去除 效果。 农药、烃类化合物（石油） 氯化致突变前驱物（THM）——高分子有机物。
No. 25
4 活性炭的吸附特性
ln C / C 1 ln exp KN h / V 1 K t 0 e 0 0
式中：t——工作时间，h； V——线速度，即空塔速度，m/h； h——炭层高度，m； Co——进水吸附质浓度，kg/m3 Ce——出水吸附质允许浓度，kg/m3 K——速率系数，m3/（kg· h）； No——吸附容量，即达到饱和时吸附剂的吸附量（kg/m3）。
mg碳 初始浓度Ci
V
V 平衡浓度Ce
吸附等温线：单位吸附剂的吸附容量qe和平衡溶液浓度Ce 之间的关系曲线。
No. 7
4 等温吸附的经验方程
• Freundlich吸附等温式是一个经验公式，表达形式为：
qe KC e
1/ n
qe
M
对等式两边取对数可将等式 线性化为:
1 lgq lgK lgC e e n
固 定 床 吸 附 操 作 示 意 图
No. 33
串并联比较
• 并联系统一般使用3～4个活性炭柱，所用水泵 扬程低，动力费用省； • 串联系统适用于泄漏曲线坡度较小、处理单位水 量的用炭量较大、要求出水水质较好的情况。
No. 29
(2) 移动床

移动床的操作方式是水从吸附塔底部进入，由塔 顶流出。塔底部接近饱和的某一段高度的吸附剂 间歇地排出，再生后从塔顶加入。 这种型式的优点是占地面积小，连接管路少，基 本上不需要反冲洗。缺点是难于均匀排出炭层， 操作要求较高，不能使塔内吸附剂上下层互混。


目前较大规模的废水处理多采用。
No. 35
(3)流动床(流化床)




这种操作方式与固定床和移功床不同的地方在于吸附剂在 塔内处于膨胀状态或流化状态。被处理的废水与活性炭基 本上也是逆流接触。 用少量的炭就可处理较多的废水，基建费用低、这种操作 适于处理含悬浮物较多的废水，不需要进行反冲。 流化床一般连续卸炭连续投炭，空塔速度要求上下不混层。 保持炭层成层状向下移功，所以远行操作要求严倍。 为克服这个缺点开发出多层流化床，这种床每层的活性炭 可以相混，新炭从塔顶投入。依次下移，移到底部时达到 饱和状态和卸出。

No. 13
活性炭的细孔构造和分布


以碳作骨架结构的黑 色固体物质。活性炭 的发达孔隙，表面积 极大， 活性炭的表面积达 500—1700m2/g碳。 具有良好的吸附特性。

细孔:表面积占整个
5％以下。
表面积的95％以上。

ห้องสมุดไป่ตู้
过渡孔：其表面积占
大孔：表面积只有
0.5~2m2/g
No. 14

3 影响活性炭吸附的因素
2) 其他因素


pH值：如苯酚，当pH＜6时，苯酚很容易被吸 附，当pH＞10时，苯酚大部分电离为离子状态 容易脱附下来 无机沉淀：如铁、镁、钙等，在活性炭表面可能 形成沉淀，这些沉淀往往会阻碍吸附的进一步发 生。
No. 24
4 活性炭的吸附特性
1) 去除微量有机物


No. 37

活性炭高温加热再生系统由再生炉、活性炭贮罐、活性炭 输送及脱水装置等组成。
失效炭
脱水罐
排 水 废气处理 装置 螺旋传送器
再生炉
活性炭 浆池 泥浆泵 冷却罐 再生炭储罐 水蒸汽
炭末
再生炭
干式加热再生系统
No. 38
19.2.6 吸附塔的设计
10.4.1 博哈特——亚当斯计算法 1.博哈特——亚当斯方程式
19.2 活性炭吸附

19.2.1 19.2.2 19.2.3 19.2.4 19.2.5
吸附概述 活性炭吸附 活性炭吸附的应用 活性炭吸附操作方式 活性炭的再生
19.2.1 吸附概述

1 吸附概念
2 吸附机理 3 吸附分类



4 等温吸附的经验方程
No. 2
1 吸附概念 吸附——在相界面上，物质的浓度自动发生累积 或浓集的现象。 在水处理中是固体物质表面对水中物质的吸附作 用。 吸附法——利用多孔性的固体物质，使水中的一 种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。 吸附剂 ——具有吸附能力的多孔性固体物质。 吸附质——水中被吸附的物质。 脱 附——吸附在吸附剂机剂表面的吸附质从吸 附剂表面脱落。
2) 去除水中部分无机物

重金属——六价铬、银、汞、铅、镍。 余 氯——活性炭对氯和氯胺作用是化学反应。 氰化物、放射性物质 氨氮——活性炭对氨氮无去除效果，臭氧联用， 有一定效果。
No. 26
19.2.3 活性炭吸附的应用
1 活性炭在水处理中的应用
• • • • • • • • 臭和味的去除 总有机碳 （TOC）的去除 消毒副产物(DBPs）前驱物的去除 挥发性有机物(VOCs）的去除 人工合成有机物（SOCs）的去除 城市污水深度处理 高浓度有机废水深度处理 重金属离子去除
No. 28
19.2.3 活性炭吸附的应用
3 粒状活性炭的应用
颗粒活性炭吸附——在滤池后除去有机污染物、THM 前驱物、异味、臭味。 臭氧—活性炭工艺：活性炭滤池。臭氧作用：改变大 分子有机物的性质和结构，利于微孔吸附；给滤池中的 微生物提供溶解氧。
No. 29
19.2.4 活性炭吸附操作方式
活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中吸附效果 较好。 4.共存物质：对于物理吸附，共存多种物质时的吸附 比单一物质时的吸附要差。
5.温度：对于物理吸附，T高则不利，吸附量减少。
6.接触时间：应保证吸附达到平衡时的时间，而该时 间的大小取决于吸附速度V，V大则所需时间短。
2 活性炭的吸附性质

活性炭吸附性质的参数：碘值、糖蜜值
No. 11
1 活性炭简介

活性炭分类：
粒状炭（GAC） 优点： 吸附量大，可定期再生， 出水水质效果好。 缺点： 基建投资大。 适用场所： 长期、有建设场地处，出水 水质要求较高时。
No. 12
1 活性炭简介

活性炭的制备
活件炭是用含炭为主的物质(如木材、煤)作原料，经高温 炭化和活化而制成的疏水性吸附剂，外观呈黑色。 炭化：隔绝空气条件下对原材料加热，热解成炭渣，温度 在600℃以下 。 活化：氧化剂的作用下，对炭化后的材料加热，以形成 多孔结构产品 。 温度在800～900℃时，用蒸汽或二氧化碳为氧化剂 温度在600℃以下时， 用空气做氧化剂
（3）极性
极性吸附剂易吸附极性的吸附质。
（物以类聚）
非极性吸附剂易吸附非极性的吸附质。 （4）吸附质分子的大小和不饱和度。 活性炭：易吸附分子直径较大的饱和化合物 合成沸石：易吸附分子直径小的不饱和化合物