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吸附考試輔導(dǎo)

在廢水處理中，用吸附作用來去除廢水中的污染物質(zhì)時，一般都是通過固液界面的吸附來實現(xiàn)的，具吸附能力的多孔性固體物質(zhì)稱為吸附劑。

1吸附原理

吸附是一種在兩相界面上發(fā)生的表面現(xiàn)象，與物質(zhì)表面張力和表面能的變化有關(guān)，符合熱力學(xué)第二定律，可用吉布斯方程式表示：

式中，若某溶質(zhì)能降低溶液的表面張力，即 為負(fù)值， 為正值，產(chǎn)生正吸附，若某溶質(zhì)能增加溶液的表面張力，則 為正值， 為負(fù)值，產(chǎn)生負(fù)吸附，稱為解吸。

2吸附的類型

⑴物理吸附：

特點是吸附熱較小，低溫就能進(jìn)行，吸附是可逆的，吸附基本沒有選擇性。

⑵化學(xué)吸附：

特點是吸附熱較大一般在較高溫度下進(jìn)行;當(dāng)化學(xué)鍵力大時，吸附是不可逆的;吸附有選擇性，一種吸附劑只對某種或幾種吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附。

⑶離子交換吸附：

水處理中，吸附往往是由上述3種吸附綜合作用的結(jié)果，但由于吸附質(zhì)和吸附劑的不同以及其他因素的影響，可能某種吸附是主要的。

3吸附等溫線

在溫度一定的條件下，吸附容量隨吸附質(zhì)平衡濃度的增大而提高，吸附容量隨平衡濃度而變化的曲線稱為吸附等溫線。

常見的吸附等溫線有Ⅰ型和Ⅱ型兩種類型。

Ⅰ型吸附等溫線與朗格謬爾和弗蘭德利希吸附等溫式相對應(yīng)，Ⅱ型吸附等溫線與BET等溫式相對應(yīng)。應(yīng)理解這幾個公式，并掌握公式中各參數(shù)的計算過程。

離子交換的基本原理

水處理中主要采用離子交換樹脂和磺化煤用于離子交換。其中離子交換樹脂應(yīng)用廣泛，種類多，而磺化煤為兼有強(qiáng)酸型和弱酸型交換基團(tuán)的陽離子交換劑。

離子交換樹脂按結(jié)構(gòu)特征，分為：凝膠型、大孔型和等孔型;

按樹脂母體種類，分為：苯乙烯系、酚醛系和丙烯酸系等;

按其交換基團(tuán)性質(zhì)，分為：強(qiáng)酸型、弱酸型、強(qiáng)堿型和弱堿型。

⑴離子交換樹脂的構(gòu)造

是由空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)骨架(即母體)與附屬在骨架上的許多活性基團(tuán)所構(gòu)成的不溶性高分子化合物?；钚曰鶊F(tuán)遇水電離，分成兩部分：固定部分，仍與骨架牢固結(jié)合，不能自由移動，構(gòu)成所謂固定離子，活動部分，能在一定范圍內(nèi)自由移動，并與其周圍溶液中的其他同性離子進(jìn)行交換反應(yīng)，稱為可交換離子。

⑵基本性能

①外觀

呈透明或半透明球形，顏色有乳白色、淡黃色、黃色、褐色、棕褐色等，

②交聯(lián)度

指交聯(lián)劑占樹脂原料總重量的百分?jǐn)?shù)。對樹脂的許多性能例如交換容量、含水率、溶脹性、機(jī)械強(qiáng)度等有決定性影響，一般水處理中樹脂的交聯(lián)度為7%～10%.

③含水率

指每克濕樹脂所含水分的百分率，一般為50%，交聯(lián)度越大，孔隙越小，含水率越少。

④溶脹性

指干樹脂用水浸泡而體積變大的現(xiàn)象。一般來說，交聯(lián)度越小，活性基團(tuán)越容易電離，可交換離子的水合離子半徑越大，則溶脹度越大;樹脂周圍溶液電解質(zhì)濃度越高，樹脂溶脹率就越小。

在生產(chǎn)中應(yīng)盡量保證離子交換器有長的工作周期，減少再生次數(shù)，以延長樹脂的使用壽命。

⑤密度

分為干真密度、濕真密度和濕視密度

⑥交換容量

是樹脂最重要的性能，是設(shè)計離子交換過程裝置時所必須的數(shù)據(jù)，定量地表示樹脂交換能力的大小。分為全交換容量和工作交換容量。

⑦有效PH范圍

由于樹脂的交換基團(tuán)分為強(qiáng)酸強(qiáng)堿和弱酸弱堿，所以水的PH值對其電離會產(chǎn)生影響，影響其工作交換容量。弱堿只能在酸性溶液中以及弱酸在堿性溶液中有較高的交換能力。

⑧選擇性

即離子交換樹脂對水中某種離子能優(yōu)先交換的性能。除與樹脂類型有關(guān)外，還與水中濕度和離子濃度有關(guān)。

⑨離子交換平衡

離子交換反應(yīng)是可逆反應(yīng)，服從質(zhì)量作用定律和當(dāng)量定律。經(jīng)過一定時間，離子交換體系中固態(tài)的樹脂相和溶液相之間的離子交換反應(yīng)達(dá)到平衡，其平衡常數(shù)也稱為離子交換選擇系數(shù)。降低反應(yīng)生成物的濃度有利于交換反應(yīng)的進(jìn)行。

⑩離子交換速率

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