給水處理工藝中的吸附

1. 給水處理中常用技術概述

由於水是一種溶解力很強的溶劑，又與外界環境如空氣、地殼、土壤等廣泛接觸，故而水中必然含有很多雜質，而水的處理或者凈化其實質就是通過各種水處理技術去除水中有關雜質，以獲得達到一定水質標準的水供生活飲用或工業使用。水處理技術包括混凝、過濾、吸附、膜分離和消毒等。
1 混凝技術
混凝技術的處理對象是水中的懸浮物和膠體物質，其關鍵技術是選擇和投加適當的混凝劑，經混凝過程使水中懸浮物和膠體形成大顆粒絮凝體，然後通過澄清、沉澱進行分離。歷史上很早以前就有以明礬凈水的記載，直至今日，我國的水廠大都採用鋁鹽或鐵鹽作為無機混凝劑，近年來也研究開發和應用了一些新的混凝劑如無機聚合態的聚合氯化鋁（PAC）和聚合硫酸鋁（PAS）等，也包括一些有機高分子絮凝劑如聚丙烯醯胺（PAM）等。
給水和廢水的處理過程中，為了滿足用水水質和環境排放的要求，一般在預處理中採用混凝沉澱法，即向水中投加混凝劑或絮凝劑以破壞溶膠穩定性，使水中的膠體和懸浮物顆粒絮凝成較大的絮凝體，以便從水中分離出來，達到水質凈化的目的。混凝處理實際上包括凝聚和絮凝兩種膠體顆粒物的聚集過程，是一種較為經典的水處理工藝，應用十分普遍。近年來，在絮凝動力學、絮凝形態學、新型高效混凝劑以及高效絮凝反應器等方面的研究和應用，有了許多新的發展，推動了混凝技術的進步。
2 過濾技術
過濾技術是選擇和利用多孔的過濾介質（或稱濾料截面）使水中的雜質得到分離的固液分離過程。它通常與混凝、澄清或沉澱結合使用，這樣不僅能有效的降低水的濁度，而且對去除水中某些有機物和細菌、病毒也有一定的效果，因此，在生活飲用水處理中，過濾是必不可少的，在大多數工業用水處理中也常採用作為預處理過程。根據過濾技術的特點可知，在過濾技術中選擇適當的過濾介質-濾料是極為重要的，目前常用的過濾介質--濾料從砂、無煙煤、微孔塑料、陶瓷，到各種高分子分離膜等可以有多種選擇，它們可以去除水中不同粒度的雜質，此外，通過對過濾器進行優化設計可對過濾效果產生較大的影響。
原水經過混凝澄清處理以後，大部分懸浮物已被去除，但此時水質仍無法滿足飲用水標准和後續處理工藝的水質要求，所以在常規水處理工藝中，過濾常被安排在沉澱池或澄清池之後，經過濾後的出水濁度可以降到小於1單位。在原水濁度較低時（25單位以下），也可採用不經澄清直接過濾。
3 吸附技術
吸附是一種物質附著在另一種物質表面的過程，他可以發生在氣--液、氣--固和液--固兩相之間，在水處理中主要討論物質在水與固體吸附劑之間的轉移過程。許多多孔的固相物質可以作為吸附劑，例如活性炭、木屑、活化煤、焦炭、吸附樹脂等，其中以活性炭使用作為廣泛。吸附劑表面的吸附力可分為分子引力（范德華力）、化學鍵力和靜電引力三種，故而吸附可分為物理吸附、化學吸附和離子交換吸附。影響吸附的因素很多，主要有吸附劑、被吸附物質的性質和吸附過程操作條件等，吸附劑的性質又可分為吸附劑微孔的大小、比表面積以及其表面化學特性等。吸附過程操作條件主要與pH值、溫度、接觸時間等因素有關。
活性炭吸附技術目前應用較多的是在給水處理中去除微量有害物質和嗅味等，尤其是去除水中有機污染物效果較好，因而可單獨或與臭氧結合用於給水深度處理。此外，活性炭吸附在廢水處理中也有廣泛的應用。近年來在新的吸附劑方面又發展了有關的離子交換樹脂和KDF等吸附劑已在給水處理中應用較廣，值得重視。
4 膜分離技術
膜分離技術是利用特殊的有機高分子或無機材料製成的膜將溶液隔開，使溶液中的某些溶質或水滲透出來，從而達到分離的目的。膜分離的優點是分離截面效果好，一般沒有相的變化，設備容易操作，便於產業化等。當然，膜分離技術也存在一定的局限性，例如對待處理的原水水質要求嚴格，處理能力相對較小，需要注意膜的堵塞與清洗等，目前常用的膜分離技術主要有反滲透（RO）、電滲析（ED或ERD）、納濾（NF）、超濾（UF）、和微濾（MF）等，主要用途也各不相同，ED或ERD的局限性是可去除帶電雜志，但對病菌和大多數有機物效果較差；UF和MF去除顆粒直徑較大，但運行時所需壓力較低，膜的成本和運行費用較低；而RO和NF由於它們分離的顆粒直徑小，對病菌、有機物和無機物均有較好的效果，因此具有較廣泛的處理能力和應用范圍，既可用於工業水處理，也可應用於飲用水處理，尤其是近幾年發展迅速的NF技術，因其運行壓力較低，膜的成本和運行成本大幅減少，目前正成為水處理中優先發展的技術和領域。由於水資源緊缺是21世紀全球的一個突出矛盾，而且近年來相關法律法規不斷完善與嚴格，水質分析檢測技術不斷改進，膜的生產成本及銷售價格有下降趨勢，因此，膜技術在水處理方面必將得到越來越廣泛的應用。
5 消毒技術
水的消毒主要是為了殺滅或抑制水中對人體有害的致病微生物。水的消毒技術可分為化學消毒和物理消毒兩大類，化學消毒中採用的消毒劑又可分為氧化型消毒劑和非氧化型消毒劑，氧化型消毒劑中應用最廣的是氯及其製品，這是由於氯的價格低廉、消毒效果良好、使用較方便等特點，在非氧化型消毒劑中如季銨鹽等在工業冷卻水的殺菌，滅藻中應用較多。物理消毒中應用較多的是臭氧消毒和紫外線消毒，臭氧消毒的特點是殺菌效果好，不需很長的接觸時間，受水中的PH值和氨氮影響較小，能通過強氧化作用消除水中的有機物，對水中的鐵、錳、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺點是耗電較多，運行費用高，同時，臭氧需邊生產、邊使用，不易存儲；紫外消毒的缺點是消毒作用有一定的作用距離和范圍，當水中的懸浮物和濁度高時會妨礙紫外線的透射等。
近年來以氯為主要消毒劑已發展了一些新品種，如二氧化氯（ClO2）、
氯代異氰酸鹽（TCCA與DCCA）以及一些加氯的增效劑，如等三嗪類化合物等，此外，含溴的消毒劑也有相應的發展，在非氧化型消毒劑中出現了異噻唑啉酮、季銨鹽等新品種。物理消毒中臭氧和紫外消毒也發展較快，這可能和加氯後產生消毒副產物有關，如鹵代甲烷類化合物等，有的已確認為致癌物而引起廣泛關注，因此非氯消毒劑也有很大的發展前景。
6 結語
給水處理技術的目的是通過各種必要的處理技術改善原水水質，使他們符合生活飲用或工業使用的要求，因此水處理需要根據原水水質和出水水質的要求加以確定，為了達到處理的要求，應根據實際情況選用合適的技術，有時往往將幾種處理技術結合或復合使用。
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2. 吸附技術在水處理中的應用

活性炭是最常用的抄
碳質吸襲附劑
，由
無定形碳
和少量
無機物
灰分所組成，活性炭
比表面積
很大，可達900-1700m2/g，因此具有很高的
吸附容量
；同時，活性炭表面有多種
官能團
，具有
物理吸附
、
化學吸附
兩種功能，對原水中極性和非極性有機物均具有良好的吸附能力。
活性炭能夠比較有效的去除水中的
余氯
、有機物、色度、
濁度
、臭味等。

3. 何謂廢水處理吸附法吸附法的原理是什麼物理吸附和化學吸附有何不同

簡單地說i就是利用來某些源物質對廢水中的有害物質有吸附作用達到吸附有害物質使廢水能夠達標排放。

原理：固體表面與液體表面都有一個特點；即表面層分子受力是不對稱的，因此都存在表面張力及表面吉布斯函數。又因為固體表面上的分子幾乎不能移動，這使得固體不能像液體那樣收縮表面來降低吉布斯函數，因為固體通過從表面的外部空間吸引氣體分子到表面以減小表面分子受力不對稱的程度。

物理吸附：吸附力是范德華力，一般為單層或者多層吸附，吸附具有可逆性，選擇性比較差；
化學吸附：吸附力為化學鍵力，一般為單層吸附，選擇性高，但是吸附過程一般不可逆。

4. 污水處理中什麼叫吸附

利用多孔性固體（如活性炭）或絮體物質（如聚鐵）將廢水中的有毒有害物質吸附在固體或絮體的表面上或微孔內，達到凈化水質的目的，這種處理方法稱作為吸附處理。吸附的對象可以是不溶性固體物質，也可以是溶解性物質。吸附處理的效率高，出水水質好，因此常作為廢水深度處理。也可在生化處理單元中引入吸附處理，以提高生化處理效率（如PACT法就是其中的一種）。
武漢格林環保在污水處理方面有著不錯的工藝和經驗，可以多了解一下。

5. 廢水吸附處理法的原理

吸附過程是溶劑、溶質和固體吸附劑綜合體系中的界面現象。吸附現象的第一種推動力是溶劑對溶質的排斥作用，決定這種作用強度的重要因素是溶質的溶解度，溶質同溶劑的化學特性越相近，溶解度就越大，被多孔性固體吸附的趨勢就越小；反之，溶質同溶劑的化學特性相差越大，溶解度越小，被吸附的趨勢就越大。在水溶液中，溶劑水具有強極性，一些非極性的有機物就容易受到水的排斥，而被吸附在非極性的吸附劑表面上。吸附現象的第二種推動力是多孔性固體對溶質的親和吸引作用，包括范德瓦耳斯力、靜電引力以及化學鍵或氫鍵作用力。在范德瓦耳斯力或靜電吸引力作用下進行的吸附稱為物理吸附。這兩種力是沒有選擇性的，因而物理吸附可以發生在固體吸附劑與任何溶質之間，但吸附強度則因吸附對象的不同而有很大差別。范德瓦耳斯力的作用強度較小，作用范圍也小，因而吸附不牢固，具有可逆性，並可以形成多分子層的吸附。物理吸附過程是放熱過程，溫度降低有利於吸附，溫度升高有利於解吸。在化學鍵力或氫鍵力作用下進行的吸附稱為化學吸附。化學鍵力只存在於特定的各原子之間，所以化學吸附是有選擇性的。化學鍵力的強度較大，其作用力范圍不超過分子大小，因而化學吸附可逆性較差，只形成單分子層吸附。化學吸附是吸熱過程，溫度升高有利於吸附。物理吸附和化學吸附往往並存在吸附過程中。

6. 用活性炭吸附可以除去水中不溶性雜質嗎

可以。在給水處抄理廠中，活襲性炭吸附法又起完善水質的作用。採用的設備是以粒狀活性炭為濾料的濾池，其構造及工作情況和普通快濾池相似，運行過程中須定期反復沖洗，以除去炭層中的懸游物,防止水頭損失過大。

活性炭濾床也可採用流化床或移動床。與快濾池不同水流均從下而上。流化床的流速使炭層膨脹，不易阻塞。移動床內失效的炭從池底連續排出，新炭從池頂連續補充。

(6)給水處理工藝中的吸附擴展閱讀

活性炭吸附機理：

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結構有關。一般來說，顆粒越小，孔隙擴散速度越快，活性炭的吸附能力就越強。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的，吸附速度是指單位時間內單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中，吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時間。

7. 在廢水處理中最常用的吸附等溫模式有哪幾種

吸附反應通常是放熱的，因此溫度越低對吸附越有利。但在廢水處理中，一般溫度變化不大，因而溫度對吸附過程影響很小，實踐中通常在常溫下進行吸附操作。

吸附劑的物理化學性質
吸附劑的種類不同，吸附效果也不一樣。一般是極性分子(或離子)型的吸附劑容易吸附極性分子(或離子)型的吸附質，非極性分子型的吸附劑容易吸附非極性分子的吸附質。由於吸附作用是發生在吸附劑的內外表面上，所以吸附劑的比表面積越大，吸附能力就越強。另外，吸附劑的顆粒大小、孔隙構造和分布情況，以及表面化學特性等，對吸附也有很大的影響。