吸附原理
固體表面有吸附水中溶解及膠體物質的能力,比表面積很大的活性炭等具有很高的吸附能力,可用作吸附劑。吸附可分為物理吸附和化學吸附。如果吸附劑與被吸附物質之間是通過分子間引力(即范德華力)而產生吸附,稱為物理吸附;如果吸附劑與被吸附物質之間產生化學作用,生成化學鍵引起吸附,稱為化學吸附。離子交換實際上也是一種吸附。
物理吸附和化學吸附并非不相容的,而且隨著條件的變化可以相伴發生,但在一個系統中,可能某一種吸附是主要的。在污水處理中,多數情況下,往往是幾種吸附的綜合結果。
一定的吸附劑所吸附物質的數量與此物質的性質及其濃度和溫度有關。表明被吸附物的量與濃度之間的關系式稱為吸附等溫式。目前常用的公式有二:弗勞德利希(Freundlich)吸附等溫式,朗格繆爾(Langrnuir)吸附等溫式。
1916年,朗格繆爾從動力學的觀點出發,提出了固體對氣體的吸附理論,稱為單分子層吸附理論,該理論的基本假設如下:
(1)固體表面對氣體的吸附是單分子層的;
(2)固體表面是均勻的,表面上所有部位的吸附能力相同;
(3)被吸附的氣體分子間無相互作用力,吸附或脫附的難易與鄰近有無吸附分子無關;
(4)吸附平衡是動態平衡,達到吸附平衡時,吸附和脫附過程速率相同。
以ka和kd分別代表吸附與脫附速率系數,設為固體表面被覆蓋的分數,稱為表面覆蓋度:θ=被吸附質覆蓋的固體表面積/固體總的表面積。
依據吸附模型,吸附速率γa應正比于氣體的壓力p及空間表面分數(1-θ),脫附速率γd應正比于表面覆蓋度θ,即:γa=ka(1-θ);γd=kdθ
γa=γd當吸附達到平衡時,ka(1-θ)p= kdθ
解得: θ= kap /( kd+ kap)
令:b=ka/kd,稱為吸附平衡常數,也稱為吸附系數。將其代入上式得:θ=bp/(1+bp)
此式稱為朗格繆爾吸附等溫式。

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