给水处理工艺中的吸附

1. 给水处理中常用技术概述

由于水是一种溶解力很强的溶剂，又与外界环境如空气、地壳、土壤等广泛接触，故而水中必然含有很多杂质，而水的处理或者净化其实质就是通过各种水处理技术去除水中有关杂质，以获得达到一定水质标准的水供生活饮用或工业使用。水处理技术包括混凝、过滤、吸附、膜分离和消毒等。
1 混凝技术
混凝技术的处理对象是水中的悬浮物和胶体物质，其关键技术是选择和投加适当的混凝剂，经混凝过程使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，然后通过澄清、沉淀进行分离。历史上很早以前就有以明矾净水的记载，直至今日，我国的水厂大都采用铝盐或铁盐作为无机混凝剂，近年来也研究开发和应用了一些新的混凝剂如无机聚合态的聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，也包括一些有机高分子絮凝剂如聚丙烯酰胺（PAM）等。
给水和废水的处理过程中，为了满足用水水质和环境排放的要求，一般在预处理中采用混凝沉淀法，即向水中投加混凝剂或絮凝剂以破坏溶胶稳定性，使水中的胶体和悬浮物颗粒絮凝成较大的絮凝体，以便从水中分离出来，达到水质净化的目的。混凝处理实际上包括凝聚和絮凝两种胶体颗粒物的聚集过程，是一种较为经典的水处理工艺，应用十分普遍。近年来，在絮凝动力学、絮凝形态学、新型高效混凝剂以及高效絮凝反应器等方面的研究和应用，有了许多新的发展，推动了混凝技术的进步。
2 过滤技术
过滤技术是选择和利用多孔的过滤介质（或称滤料截面）使水中的杂质得到分离的固液分离过程。它通常与混凝、澄清或沉淀结合使用，这样不仅能有效的降低水的浊度，而且对去除水中某些有机物和细菌、病毒也有一定的效果，因此，在生活饮用水处理中，过滤是必不可少的，在大多数工业用水处理中也常采用作为预处理过程。根据过滤技术的特点可知，在过滤技术中选择适当的过滤介质-滤料是极为重要的，目前常用的过滤介质--滤料从砂、无烟煤、微孔塑料、陶瓷，到各种高分子分离膜等可以有多种选择，它们可以去除水中不同粒度的杂质，此外，通过对过滤器进行优化设计可对过滤效果产生较大的影响。
原水经过混凝澄清处理以后，大部分悬浮物已被去除，但此时水质仍无法满足饮用水标准和后续处理工艺的水质要求，所以在常规水处理工艺中，过滤常被安排在沉淀池或澄清池之后，经过滤后的出水浊度可以降到小于1单位。在原水浊度较低时（25单位以下），也可采用不经澄清直接过滤。
3 吸附技术
吸附是一种物质附着在另一种物质表面的过程，他可以发生在气--液、气--固和液--固两相之间，在水处理中主要讨论物质在水与固体吸附剂之间的转移过程。许多多孔的固相物质可以作为吸附剂，例如活性炭、木屑、活化煤、焦炭、吸附树脂等，其中以活性炭使用作为广泛。吸附剂表面的吸附力可分为分子引力（范德华力）、化学键力和静电引力三种，故而吸附可分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附。影响吸附的因素很多，主要有吸附剂、被吸附物质的性质和吸附过程操作条件等，吸附剂的性质又可分为吸附剂微孔的大小、比表面积以及其表面化学特性等。吸附过程操作条件主要与pH值、温度、接触时间等因素有关。
活性炭吸附技术目前应用较多的是在给水处理中去除微量有害物质和嗅味等，尤其是去除水中有机污染物效果较好，因而可单独或与臭氧结合用于给水深度处理。此外，活性炭吸附在废水处理中也有广泛的应用。近年来在新的吸附剂方面又发展了有关的离子交换树脂和KDF等吸附剂已在给水处理中应用较广，值得重视。
4 膜分离技术
膜分离技术是利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜将溶液隔开，使溶液中的某些溶质或水渗透出来，从而达到分离的目的。膜分离的优点是分离截面效果好，一般没有相的变化，设备容易操作，便于产业化等。当然，膜分离技术也存在一定的局限性，例如对待处理的原水水质要求严格，处理能力相对较小，需要注意膜的堵塞与清洗等，目前常用的膜分离技术主要有反渗透（RO）、电渗析（ED或ERD）、纳滤（NF）、超滤（UF）、和微滤（MF）等，主要用途也各不相同，ED或ERD的局限性是可去除带电杂志，但对病菌和大多数有机物效果较差；UF和MF去除颗粒直径较大，但运行时所需压力较低，膜的成本和运行费用较低；而RO和NF由于它们分离的颗粒直径小，对病菌、有机物和无机物均有较好的效果，因此具有较广泛的处理能力和应用范围，既可用于工业水处理，也可应用于饮用水处理，尤其是近几年发展迅速的NF技术，因其运行压力较低，膜的成本和运行成本大幅减少，目前正成为水处理中优先发展的技术和领域。由于水资源紧缺是21世纪全球的一个突出矛盾，而且近年来相关法律法规不断完善与严格，水质分析检测技术不断改进，膜的生产成本及销售价格有下降趋势，因此，膜技术在水处理方面必将得到越来越广泛的应用。
5 消毒技术
水的消毒主要是为了杀灭或抑制水中对人体有害的致病微生物。水的消毒技术可分为化学消毒和物理消毒两大类，化学消毒中采用的消毒剂又可分为氧化型消毒剂和非氧化型消毒剂，氧化型消毒剂中应用最广的是氯及其制品，这是由于氯的价格低廉、消毒效果良好、使用较方便等特点，在非氧化型消毒剂中如季铵盐等在工业冷却水的杀菌，灭藻中应用较多。物理消毒中应用较多的是臭氧消毒和紫外线消毒，臭氧消毒的特点是杀菌效果好，不需很长的接触时间，受水中的PH值和氨氮影响较小，能通过强氧化作用消除水中的有机物，对水中的铁、锰、色度和嗅味也有一定的去除效果，其缺点是耗电较多，运行费用高，同时，臭氧需边生产、边使用，不易存储；紫外消毒的缺点是消毒作用有一定的作用距离和范围，当水中的悬浮物和浊度高时会妨碍紫外线的透射等。
近年来以氯为主要消毒剂已发展了一些新品种，如二氧化氯（ClO2）、
氯代异氰酸盐（TCCA与DCCA）以及一些加氯的增效剂，如等三嗪类化合物等，此外，含溴的消毒剂也有相应的发展，在非氧化型消毒剂中出现了异噻唑啉酮、季铵盐等新品种。物理消毒中臭氧和紫外消毒也发展较快，这可能和加氯后产生消毒副产物有关，如卤代甲烷类化合物等，有的已确认为致癌物而引起广泛关注，因此非氯消毒剂也有很大的发展前景。
6 结语
给水处理技术的目的是通过各种必要的处理技术改善原水水质，使他们符合生活饮用或工业使用的要求，因此水处理需要根据原水水质和出水水质的要求加以确定，为了达到处理的要求，应根据实际情况选用合适的技术，有时往往将几种处理技术结合或复合使用。
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2. 吸附技术在水处理中的应用

活性炭是最常用的抄
碳质吸袭附剂
，由
无定形碳
和少量
无机物
灰分所组成，活性炭
比表面积
很大，可达900-1700m2/g，因此具有很高的
吸附容量
；同时，活性炭表面有多种
官能团
，具有
物理吸附
、
化学吸附
两种功能，对原水中极性和非极性有机物均具有良好的吸附能力。
活性炭能够比较有效的去除水中的
余氯
、有机物、色度、
浊度
、臭味等。

3. 何谓废水处理吸附法吸附法的原理是什么物理吸附和化学吸附有何不同

简单地说i就是利用来某些源物质对废水中的有害物质有吸附作用达到吸附有害物质使废水能够达标排放。

原理：固体表面与液体表面都有一个特点；即表面层分子受力是不对称的，因此都存在表面张力及表面吉布斯函数。又因为固体表面上的分子几乎不能移动，这使得固体不能像液体那样收缩表面来降低吉布斯函数，因为固体通过从表面的外部空间吸引气体分子到表面以减小表面分子受力不对称的程度。

物理吸附：吸附力是范德华力，一般为单层或者多层吸附，吸附具有可逆性，选择性比较差；
化学吸附：吸附力为化学键力，一般为单层吸附，选择性高，但是吸附过程一般不可逆。

4. 污水处理中什么叫吸附

利用多孔性固体（如活性炭）或絮体物质（如聚铁）将废水中的有毒有害物质吸附在固体或絮体的表面上或微孔内，达到净化水质的目的，这种处理方法称作为吸附处理。吸附的对象可以是不溶性固体物质，也可以是溶解性物质。吸附处理的效率高，出水水质好，因此常作为废水深度处理。也可在生化处理单元中引入吸附处理，以提高生化处理效率（如PACT法就是其中的一种）。
武汉格林环保在污水处理方面有着不错的工艺和经验，可以多了解一下。

5. 废水吸附处理法的原理

吸附过程是溶剂、溶质和固体吸附剂综合体系中的界面现象。吸附现象的第一种推动力是溶剂对溶质的排斥作用，决定这种作用强度的重要因素是溶质的溶解度，溶质同溶剂的化学特性越相近，溶解度就越大，被多孔性固体吸附的趋势就越小；反之，溶质同溶剂的化学特性相差越大，溶解度越小，被吸附的趋势就越大。在水溶液中，溶剂水具有强极性，一些非极性的有机物就容易受到水的排斥，而被吸附在非极性的吸附剂表面上。吸附现象的第二种推动力是多孔性固体对溶质的亲和吸引作用，包括范德瓦耳斯力、静电引力以及化学键或氢键作用力。在范德瓦耳斯力或静电吸引力作用下进行的吸附称为物理吸附。这两种力是没有选择性的，因而物理吸附可以发生在固体吸附剂与任何溶质之间，但吸附强度则因吸附对象的不同而有很大差别。范德瓦耳斯力的作用强度较小，作用范围也小，因而吸附不牢固，具有可逆性，并可以形成多分子层的吸附。物理吸附过程是放热过程，温度降低有利于吸附，温度升高有利于解吸。在化学键力或氢键力作用下进行的吸附称为化学吸附。化学键力只存在于特定的各原子之间，所以化学吸附是有选择性的。化学键力的强度较大，其作用力范围不超过分子大小，因而化学吸附可逆性较差，只形成单分子层吸附。化学吸附是吸热过程，温度升高有利于吸附。物理吸附和化学吸附往往并存在吸附过程中。

6. 用活性炭吸附可以除去水中不溶性杂质吗

可以。在给水处抄理厂中，活袭性炭吸附法又起完善水质的作用。采用的设备是以粒状活性炭为滤料的滤池，其构造及工作情况和普通快滤池相似，运行过程中须定期反复冲洗，以除去炭层中的悬游物,防止水头损失过大。

活性炭滤床也可采用流化床或移动床。与快滤池不同水流均从下而上。流化床的流速使炭层膨胀，不易阻塞。移动床内失效的炭从池底连续排出，新炭从池顶连续补充。

(6)给水处理工艺中的吸附扩展阅读

活性炭吸附机理：

活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的，吸附速度是指单位时间内单位重量的吸附剂所吸附的量。在水处理中，吸附速度决定了吸附剂与污水的接触时间。

7. 在废水处理中最常用的吸附等温模式有哪几种

吸附反应通常是放热的，因此温度越低对吸附越有利。但在废水处理中，一般温度变化不大，因而温度对吸附过程影响很小，实践中通常在常温下进行吸附操作。

吸附剂的物理化学性质
吸附剂的种类不同，吸附效果也不一样。一般是极性分子(或离子)型的吸附剂容易吸附极性分子(或离子)型的吸附质，非极性分子型的吸附剂容易吸附非极性分子的吸附质。由于吸附作用是发生在吸附剂的内外表面上，所以吸附剂的比表面积越大，吸附能力就越强。另外，吸附剂的颗粒大小、孔隙构造和分布情况，以及表面化学特性等，对吸附也有很大的影响。