环境工程原理《吸附》习题及答案
活性炭吸附试题分析及答案
活性炭吸附试题分析及答案一、选择题1. 活性炭的主要作用是（）A. 杀菌消毒B. 吸附杂质C. 增加氧气含量D. 改变物质的化学性质答案：B分析：活性炭是一种多孔性物质，其主要功能是利用其巨大的表面积吸附杂质，包括有机污染物和一些有害化学物质。
它不具备杀菌消毒、增加氧气含量或改变物质化学性质的能力。
2. 下列哪项不是活性炭吸附的主要特点？（）A. 吸附量大B. 吸附速度快C. 选择性吸附D. 吸附不可逆答案：D分析：活性炭的吸附过程通常是物理吸附，这意味着吸附过程是可逆的。
活性炭具有吸附量大、吸附速度快和一定程度的选择性吸附等特点。
二、填空题3. 活性炭的吸附能力主要取决于其________和________。
答案：孔隙结构；表面积分析：活性炭的孔隙结构和表面积是其吸附能力的决定性因素。
孔隙结构提供了大量的吸附位点，而表面积的大小直接影响了吸附效率。
三、简答题4. 为什么活性炭可以用于水处理？答案：活性炭可以用于水处理，因为它能够吸附水中的有机污染物、氯气、异味、颜色等，从而净化水质。
此外，活性炭的吸附过程不涉及化学反应，因此不会在水中引入新的污染物。
分析：活性炭在水处理中的应用主要是因为其强大的物理吸附能力，能够有效去除水中的多种污染物，提高水的感官和卫生质量。
四、计算题5. 一个活性炭过滤器的表面积为1000平方米，若要处理含有0.5毫克/升的污染物的水源，假设活性炭的吸附效率为80%，问该过滤器最多可以处理多少升水？答案：1250升分析：首先计算出1升水中污染物的质量，然后根据活性炭的吸附效率计算出活性炭能够处理的污染物总量，最后根据这个总量除以每升水中的污染物质量，得出过滤器可以处理的水量。
计算过程：0.5毫克/升 * 1升 = 0.5毫克0.5毫克 * 80% = 0.4毫克（活性炭能吸附的污染物质量）1000平方米 * 0.4毫克 = 400毫克（活性炭总共能吸附的污染物质量）400毫克 / 0.5毫克/升 = 800升800升 * 1.5 = 1250升（考虑80%的吸附效率）五、论述题6. 论述活性炭在环境保护中的应用及其局限性。
环境工程原理习题及答案第8章 吸收
第八章习题一、填空选择题1、吸收操作的作用是分离（）。
A、气体混合物B、液体均相混合物C、互不相溶的液体混合物D、气—液混合物2、吸收质是指；吸收剂是指；惰性组分是指；吸收液是指；净化气是指。
3、吸收的依据是（）。
A、气体混合物中各组分在某种溶剂中溶解度的差异B、液体均相混合物中各组分挥发能力的差异C、液体均相混合物中各组分结晶能力不同D、液体均相混合物中各组分沸点不同4、已知SO2水溶液在三种温度t l、t2、t3下的亨利系数分别为E1 = 361.55Pa， E2 = 1136.3Pa， E3 = 671.45Pa，则（）。
A、t l > t 2B、t 3 > t 2C、t 3 < t lD、 t l < t 25、将含有SO2 10%（体积分数）的空气与浓度为0.020kmol/m3的SO2水溶液在1atm下接触。
已知气液两相平衡关系为p A*=1.62c A（p A*单位为atm），则SO2将从相向相转移，以分压差表示的传质推动力为atm。
6、常压下，20℃时，氨在空气中的分压为15.2kPa，与之成相平衡关系的氨水浓度为15kgNH3/100kgH2O，则相平衡常数m= 。
7、在气体流量、气体进出口组成和液相进口组成不变时，若减少吸收剂用量，则传质推动力将（增大、减小、不变），操作线将（远离、接近）平衡线，设备费用将（增大、减小、不变）。
8、吸收过程气相溶质的分压p A总与液相溶质浓度平衡的气相分压p A*，因此吸收操作线总是在平衡线的。
增加吸收剂用量，操作线斜率将，操作线向平衡线的方向移动。
9、某吸收过程中气体是难溶气体，则此吸收过程是________控制，强化吸收的手段是 。
10、总传质系数与分系数之间的关系表示为LG G Hk k K 111+=，其中1/k G 表示 ，当 项可忽略时，表示该吸收过程为气膜控制。
11、根据双模理论，当被吸收组分在液体中的溶解度H 很小时，以液相浓度表示的总传质系数K L （ ）A 、大于液相传质分系数k LB 、近似等于液相传质分系数k LC 、小于气相传质分系数k GD 、近似等于气相传质分系数k G12、化学吸收的气—液平衡和化学反应平衡都受到溶液中 的影响。
环境工程原理考试试题
环境工程原理考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、以下哪种方法不属于废水的物理处理法？（）A 沉淀B 过滤C 电解D 离心分离2、下列关于质量传递的说法，错误的是（）A 分子扩散是质量传递的一种方式B 质量传递一定伴随着能量传递C 涡流扩散的速率通常比分子扩散快D 质量传递仅在流体中发生3、在吸收操作中，增加吸收剂用量，操作线的斜率（）A 增大B 减小C 不变D 不确定4、以下哪种颗粒物的去除主要依靠重力沉降？（）A 烟B 雾C 尘D 以上都不是5、过滤过程中，过滤阻力主要来自（）A 过滤介质B 滤饼C 滤液D 过滤设备6、以下哪种气体吸收过程属于气膜控制？（）A 水吸收氨气B 水吸收二氧化碳C 浓硫酸吸收三氧化硫D 碱液吸收硫化氢7、对于稳态传热过程，热通量与温度梯度的关系是（）A 成正比B 成反比C 无关D 不确定8、以下哪种设备常用于萃取操作？（）A 板式塔B 填料塔C 混合澄清槽D 蒸发器9、以下哪种方法不能提高传热系数？（）A 增加流体流速B 安装翅片C 减小管径D 降低流体的导热系数10、以下哪种膜分离过程主要基于筛分原理？（）A 反渗透B 超滤C 电渗析D 气体渗透二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、环境工程中，“三废”指的是_____、＿____和_____。
2、沉降分离的基本原理是利用颗粒与流体之间的_____差异实现分离。
3、吸附剂的吸附能力通常用_____和_____来衡量。
4、萃取操作中，被萃取的物质称为_____，萃取所用的溶剂称为_____。
5、传热的三种基本方式是_____、＿____和_____。
6、过滤操作可分为_____过滤和_____过滤两种。
7、吸收塔中，气体的进出口浓度差越大，吸收的推动力_____。
8、反渗透过程中，施加的压力必须_____溶液的渗透压。
9、旋风分离器是利用_____原理进行气固分离的设备。
10、化工生产中常见的搅拌器形式有_____、＿____和_____。
环境工程原理部分答案
2.3试将下列物理量换算为SI制单位：质量：1.5kgf·s2/m= kg密度：13.6g/cm3= kg/ m3压力：35kgf/cm2= Pa4.7atm= Pa670mmHg= Pa功率：10马力＝kW比热容：2Btu/(lb·℉)= J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）= J/（kg·K）流量：2.5L/s= m3/h表面张力：70dyn/cm= N/m5 kgf/m= N/m解：质量：1.5kgf·s2/m=14.709975kg密度：13.6g/cm3=13.6×103kg/ m3压力：35kg/cm2=3.43245×106Pa4.7atm=4.762275×105Pa670mmHg=8.93244×104Pa功率：10马力＝7.4569kW比热容：2Btu/(lb·℉)= 8.3736×103J/（kg·K）3kcal/（kg·℃）=1.25604×104J/（kg·K）流量：2.5L/s=9m3/h表面张力：70dyn/cm=0.07N/m5 kgf/m=49.03325N/m2.11有一装满水的储槽，直径1m、高3m。
现由槽底部的小孔向外排水。
小孔的直径为4cm，测得水流过小孔时的流速u0与槽内水面高度z的关系u0＝0.62（2gz）0.5试求放出1m3水所需的时间。
解：设储槽横截面积为A1，小孔的面积为A2由题得A 2u 0＝－dV/dt ，即u 0＝－dz/dt×A 1/A 2所以有－dz/dt ×（100/4）2＝0.62（2gz ）0.5即有－226.55×z -0.5dz ＝dtz 0＝3mz 1＝z 0－1m 3×（π×0.25m 2）-1＝1.73m积分计算得t ＝189.8s3.6水在圆形直管中呈层流流动。
环境工程原理第九章 吸附
缺点： 由于吸附剂是固体，难于实现连续操作；吸附剂
的吸附容量小，再生频繁，不适用分离高浓度体系等，
这些使吸附操作的应用受到了一定的限制。
三、吸附分离操作的应用
• 吸附分离操作的应用范围很广，既可以对气体或液体混合 物中的某些组分进行大吸附量分离，也可以去除混合物中 的痕量杂质。
日常生活： 木炭吸湿、吸臭；防腐剂；吸湿剂（硅胶）
随着p增大，吸附量q随之增加。但p增加到一定程度后，q不再变化。 Freundlich方程为经验公式。
压力范围不能太宽，低压或高压区域不能得到满意的实验拟合结果。
弗兰德里希等温线
相对吸附量
相对压力
• n一般大于1，n值越大，其吸附等温线与线性偏离越大。 • 当n>10，吸附等温线几乎变成水平线，是不可逆吸附。
（二）按吸 附剂再生方 法分类：
吸附
变温吸附（TSA)
几乎专门用于处理量较小的物料的分 离，吸附剂主要靠加热法得到再生。
变压吸附(PSA)
系统加压时发生吸附，系统减压时 发生解吸。广泛用于大通量气体混 合物的分离。 被吸附组分的质量分数大 于10%
（三）按原料组成 吸附 分类： （四）按分离 机理分类：
——需要进行试验研究
本节思考题
(1)常用的吸附剂有哪些。
(2)吸附剂的主要特性是什么。 (3)简述几种吸附剂的制备、结构和应用特性：活 性炭、活性炭纤维、炭分子筛、硅胶、活性氧 化铝和沸石分子筛。
第三节 吸附平衡
本节的主要内容
一、单组分气体吸附 二、双组分气体吸附
三、液相吸附
吸附平衡与平衡吸附量
活化：形成发达的细孔。两种办法:
气体法：通入水蒸气，温度在800－1000度； 药剂法：加入氯化锌、硫酸、磷酸等
环境工程原理课后习题(环工班)
120m m q q k V ρ--=环工81301班 姓名 学号2.6某一段河流上游流量为36000m 3/d ，河水中污染物的浓度为 3.0mg/L 。
有一支流流量为10000 m 3/d ，其中污染物浓度为30mg/L 。
假设完全混合。
（1）求下游的污染物浓度 （2）求每天有多少kg 污染物质通过下游某一监测点。
解：（1）根据质量衡算方程，下游污染物浓度为1122123.0360003010000/8.87/3600010000V V mV V q q mg L mg L q q ρρρ+⨯+⨯===++（2）每天通过下游测量点的污染物的质量为312()8.87(3600010000)10/408.02/m V V q q kg dkg dρ-⨯+=⨯+⨯=2.7某一湖泊的容积为10×106m 3，上游有一未被污染的河流流入该湖泊，流量为50m 3/s 。
一工厂以5 m 3/s 的流量向湖泊排放污水，其中含有可降解污染物，浓度为100mg/L 。
污染物降解反应速率常数为0.25d －1。
假设污染物在湖中充分混合。
求稳态时湖中污染物的浓度。
物浓度为m ρ，则输出的浓度也为m ρ解：设稳态时湖中污染则由质量衡算，得即5×100mg/L －（5＋50）m ρm 3/s －10×106×0.25×m ρm 3/s ＝0解之得 m ρ＝5.96mg/L2.11有一装满水的储槽，直径1m 、高3m 。
现由槽底部的小孔向外排水。
小孔的直径为4cm ，测得水流过小孔时的流速u 0与槽内水面高度z 的关系 u 0＝0.62（2gz ）0.5试求放出1m 3水所需的时间。
解：设储槽横截面积为A 1，小孔的面积为A 2由题得 A 2u 0＝－dV/dt ，即u 0＝－dz/dt ×A 1/A 2 所以有 －dz/dt ×（100/4）2＝0.62（2gz ）0.5即有 －226.55×z -0.5dz ＝dt z 0＝3mz 1＝z 0－1m 3×（π×0.25m 2）-1＝1.73m 积分计算得 t ＝189.8s有一个4×3m 2的太阳能取暖器，太阳光的强度为3000kJ/（m 2·h ），有50％的太阳能被吸收用来加热流过取暖器的水流。
环境工程原理第九章吸附
环境工程原理第九章吸附1.引言吸附是环境工程中一种常见的处理技术，它利用固体表面与溶质之间的相互作用力，将溶质从溶液中去除。
吸附过程是一个动力学过程，它包括吸附平衡和吸附速率两个方面。
本章将重点介绍吸附原理及其在环境工程中的应用。
2.吸附原理吸附是一种表面现象，它是在固体表面上形成一个液体或气体分子层的过程。
吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是指分子在吸附剂表面上凝聚形成薄层的过程。
物理吸附的主要作用力是范德华力，范德华力是由于电子云的不规则运动而引起的，它的作用范围很短，只有几个分子层的距离。
物理吸附的吸附热一般在20-60 kJ/mol之间。
化学吸附是指溶质分子在吸附剂表面上与吸附剂形成化学键的过程。
化学吸附的主要作用力是化学键，它的作用范围比范德华力要长，可以达到几个分子层的距离。
化学吸附的吸附热一般在80-400 kJ/mol之间。
吸附过程是一个动态平衡过程，它可以用等温吸附线来描述。
等温吸附线是指在一定温度下，吸附系统中吸附剂表面上吸附物浓度与溶液中吸附物浓度之间的关系。
等温吸附线分为等温吸附线和等温吸附线两种类型。
等温吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在饱和蒸气中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和蒸气中吸附物的浓度之间的关系。
等温吸附线一般呈现为S型曲线，这是由于吸附过程的初始阶段存在物理吸附和化学吸附两个阶段的共存，随着吸附物浓度的增加，物理吸附的贡献逐渐减小而化学吸附的贡献逐渐增加。
等量吸附线是指在固定温度下，将吸附剂暴露在不同浓度的溶液中，记录吸附剂表面上吸附物的浓度和溶液中吸附物的浓度之间的关系。
等量吸附线和等温吸附线相似，都呈现为S型曲线。
3.吸附过程的影响因素吸附过程受多种因素的影响，主要包括吸附剂的性质、溶质的性质、溶液的性质和操作条件等。
吸附剂的性质是影响吸附过程的主要因素之一、吸附剂的孔径大小、比表面积和表面官能团等特征决定了它的吸附性能。
孔径大小对吸附剂的吸附能力有很大影响，较小的孔径能提高吸附剂的选择性，较大的孔径则有助于更大分子的扩散。
环境工程原理《吸收》习题及答案
环境工程原理《吸收》习题及答案1、在30℃，常压条件下，用吸收塔清水逆流吸收空气-SO 2混合气体中的SO 2，已知气-液相平衡关系式为47.87y x *=，入塔混合气中SO 2摩尔分数为0.05，出塔混合气SO 2摩尔分数为0.002，出塔吸收液中每100 g 含有SO 2 0.356 g ，试分别计算塔顶和塔底处的传质推动力，用y ∆、x ∆、p ∆、c ∆表示。
解：（1）塔顶出塔SO 2的摩尔分数为20.002y =，入塔吸收液中SO 2的摩尔分数为20x = 所以与出塔气相平衡的吸收液摩尔分数为*520.002/47.87 4.1710x -==⨯ 与入塔吸收液平衡的气相摩尔分数为20y *=所以*55222 4.17100 4.1710x x x --∆=-=⨯-=⨯*2220.00200.002y y y ∆=-=-=22101.325101.3250.0020.2026p y ∆=⨯∆=⨯=kPa忽略吸收液中溶解的SO 2，则摩尔浓度可计算为1000/1855.6c ==mol/L 52255.655.6 4.17100.00232c x -∆=⨯∆=⨯⨯=mol/L（2）塔底入塔SO 2的摩尔分数为10.05y =，出塔吸收液中SO 2的摩尔分数为10.356/640.001100/18x == 所以与入塔气相平衡的吸收液摩尔分数为*10.05/47.870.0010444x == 与出塔吸收液平衡的气相摩尔分数为1147.8747.870.0010.04787y x *==⨯= 所以*51110.00104440.001 4.4410x x x -∆=-=-=⨯*1110.050.047870.00213y y y ∆=-=-=11101.325101.3250.002130.2158p y ∆=⨯∆=⨯=kPa51155.655.6 4.44100.00247c x -∆=⨯∆=⨯⨯=mol/L2、吸收塔内某截面处气相组成为0.05y =，液相组成为0.01x =，两相的平衡关系为2y x *=，如果两相的传质系数分别为51.2510y k -=⨯kmol/(m 2·s)，51.2510x k -=⨯kmol/(m 2·s)，试求该截面上传质总推动力、总阻力、气液两相的阻力和传质速率。
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环境工程原理《吸附》习题及答案
1 、 25℃，101.3kPa 下，甲醛气体被活性炭吸附的平衡数据如下： q/[ g(气体)•g(活性炭)-1] 0 0.1 0.
2 0.
3 0.35 气体的平衡分压 /Pa
267
1600
5600
12266
试判断吸附类型，并求吸附常数。
如果25℃，101.3kPa 下，在1L 的容器中含有空气和甲醛的混合物，甲醛的分压为12kPa ，向容器中放入2g 活性炭，密闭。
忽略空气的吸附，求达到吸附平衡时容器内的压力。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下
图1
由上述的平衡曲线，可以判断吸附可能是Langmuir 或Freundlich 型。
由
11111
m m
q q k p q =+，整理数据如下 1/q 10 5 3.3 2.86 1/p
0.00374
0.00062
0.00018
0.00008
作1/q 和1/p 的直线
图2
由ln 1/ln ln q n p k =+，整理数据如下：
ln p 5.59 7.38 8.63 9.41 ln q
-2.30
-1.61
-1.20
-1.05
作ln q 和ln p 的直线
图3
由以上计算可知，用Freundlich 等温方程拟合更好一些。
同时计算参数如下： 1/n=0.3336，n=3，lnk=-4.1266，k=0.016，所以等温线方程为1/30.016q p = 题设条件下，甲醛的物质的量为120000.001
0.00488.314298
pV n RT ⨯===⨯mol 质量为0.0048300.144m =⨯=g
假设达到吸附平衡时吸附量为
q ，则此时的压力为
()0.14428.314298/30
0.001
q p -⨯⨯=
将1/30.016q p =代入，可以求得89p =Pa
所以此时甲醛的平衡分压已经很低，如果忽略的话，可以认为此时容器内的压力为101.31289.3-=kPa
2、 现采用活性炭吸附对某有机废水进行处理，对两种活性炭的吸附试验平衡数据如下：
平衡浓度COD /(mg•L -1) 100
500
1000
1500
2000
2500
3000
A 吸附量/ [mg•g(活性
炭)-1]
55.6 192.3 227.8 326.
1
357.1
378.8 394.7
B 吸附量/[mg•g(活性
炭)-1]
47.6 181.8 294.1 357.
3
398.4 434.8
476.2 试判断吸附类型，计算吸附常数，并比较两种活性炭的优劣。
解：由数据可得吸附的平衡曲线如下：
Langmuir 吸附等温线方程为()11/1m q k q k ρρ=+，变形后可得11
m
m
q
q k q ρ
ρ
=
+
，整理数据如下：
ρ 100 500 1000 1500 2000 2500 3000 ρ/q(A) 1.80 2.60 4.39 4.60 5.60 6.60 7.60 ρ/q(B)
2.10
2.75
3.40
4.20
5.02
5.75
6.30
作ρ/q 和ρ的直线。