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      水處理用無煙煤濾料
       
      精制無煙煤濾料
       
      石英砂
       
      精制石英砂
       
      錳砂
       
      高純錳砂

      炭濾料的吸附動力原理

      • 無煙煤濾料吸附動力輸送機理
        無煙煤濾料通過多孔吸附劑的物理吸附去除有機化合物包含幾個步驟,每一步驟都會影響去除速率(劉文君,2008)。
      • 本體溶液翰送吸附質必絨從本體溶液被輸送到吸附劑顆粒周圍的水邊界層,輸送過程通過擴散或紊流混合實現.如果吸附劑懸浮在靜態水中,則輸送過程通過擴散實現;而當溶液流經吸附劑(如)GAC填充柱或正在快速混合室或絮凝池中快速攪拌PAC時,輸送過程通過紊流棍合實現。
      • 輸送的外(膜)阻力吸附質必須在水流過吸附劑顆粒時通過分子擴散被輸送過圍繞吸附劑顆粒的靜止水層(水動力邊界層)。輸送距離,也就是這一步的時間,取決于流經顆粒的流速。流速越高,距離越短。內(孔)輸送經過水動力邊界層以后,無煙煤濾料吸附質必須通過吸附劑孔隙被愉送到可利用的吸附位置上。顆拉內的輸送由經過孔晾內的榕液的分子擴散(孔隙擴散)完成,或者在吸附后由沿著吸附劑表面發生的擴散(表面擴散)完成。
      • 吸附輸送到吸附位置上以后,吸附質和吸附劑之間形成一個吸附鍵。對物理吸附來說,這一步非?(Adamson,1982),因而從溶液中去除分子的速率是受前三步中的一步控制的。如果吸附過程中伴隨著改變分子性質的化學反應,那么化學反應速度可能低于擴散步驟而成為去除化合物的控制步驟。
      • 輸送步驟按順序發生,因此最慢的一步,稱作限速步驟(rate- limiting step),將控制去除速率。在紊流反應器中,對要從飲用水中去除的某些分子來說,膜擴散和孔隙擴散常常聯合控制去除速率。最初去除速率可能受膜擴散控制,隨著吸附質在孔隙中濃集,孔隙輸送可能成為去除速率的控制步驟。因而,在吸附過程的數學模型巾,通常將這兩個步驟都包括在內。分子大小和吸附劑顆粒大小多對吸附速率有較大影響。吸附質顆粒的大小決定了分子在孔隙內輸送到可利用吸附位置的時間.如果吸附質的吸附速率是受穎粒內擴散控制的并且有效擴敞系數是常數,那么到達平衡的時間與顆粒直徑的平方成正比。
      • 吸附動力學
        吸附劑顆粒外表面界膜傳質速率設顆粒的體積、表面積和密度分別為V(m3),A(2)和Pp(kg/m3),吸附質在吸附劑顆粒內的平均吸附址為qm[kg/kg(吸附劑)],流體相及顆粒表面流體的吸附質質付濃度分別為p(kg/m3)和pi,時間為B,則傳質速率NA(kg/s)可以表示為Na=ppV(dqm/db)=kA(p-pi)式中,k為界膜傳質系數,M/s。
        k的值可以根據顆粒與流體間的相對雷諾數Re或施密特數Sc求得。流體相為氣休時,可用吸附氣體的分壓pa代替p,因為無煙煤濾料吸附濃度低,可以認為下列關系成立:p=paMa/RT
        式中,MA為吸附質的相對分子質量;R為摩爾氣體常數,R=8.314 /(mol·k);T為熱力學溫度。
      • 吸附劑顆粒內表面擴散速率:考慮吸附劑內的微孔擴散。在半徑為ro(m)的顆粒中以有效擴散系數De(m2/s)擴散時,從無煙煤濾料顆粒中心到r距離的吸附量為q,設該處流體中吸附質濃度為P,則下列關系成立

        濾料吸附動力學

      • 式中,m為吸附平衡常數,m3(溶劑)/kg(吸附劑)。將式q=mp代入式上式,并設定:b=0時,q=0;r=0時,ap/Dr =0;進一步求顆粒的積分平均吸附最qm。設對應于濃度p的平衡吸附量為qe,則可得

        濾料吸附動力學

      • 外表面界膜阻力和內表面擴散限力同時存在時的吸附過程以P的時間變化為邊界條件,由式(4.8)可以求得吸附劑顆粒內部的傳質速率,其表達式與式(4.16)類似,可以表示為:

        濾料吸附動力學

      • 外表面界膜控制時的吸附過程:外表面界膜控制通常發生在液相吸附的情況。吸附質在吸附劑顆粒表面的流體界膜中擴散系數與氣體吸附質相比小得多,約為10*5ci--10*7cicm/s,當吸附劑顆粒較小時,界膜為擴散控制步驟。達到顆粒表面的吸附劑被迅速吸附,石英砂顆粒內的吸附質平均吸附量為qm,其與液相中吸附質濃度的平衡關系為用qm=mp*表示的直線關系,則吸附速度可以表示為:

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