Адсорбционная очистка эффективна во всем диапазоне концентраций растворенной примеси, однако ее преимущества проявляются наиболее полно по сравнению с другими методами очистки при низких концентрациях загрязнений. Преимущества адсорбционной очистки воды следующие: простота реагентного хозяйства, сохранение постоянства состава воды, высокий эффект дезодорации воды, возможность улавливания нежелательных органических примесей и снижение бактериального загрязнения.

Широкое внедрение метода адсорбции на наших водопроводах требует решения ряда вопросов, главными из которых являются:

- выбор места ввода адсорбента;

- способ его дозирования;

- обеспечение условий безопасности труда.

В России отсутствует производство специальных сортов активированных углей, обладающих высокой адсорбционной емкостью по отношению к органическим веществам, обусловливающим привкусы и запахи воды. Поэтому, несмотря на преимущества метода адсорбции, он мало используется в нашей стране.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

ЗАДАЧА 1

При адсорбции фенола С6Н5ОН на активном угле КАД при 25°С были получены следующие данные:

Определить значения констант в уравнениях Лэнгмюра и Фрейндлиха. Определить область применимости уравнения Фрейндлиха.

Решение:

1. Построим по исходным данным график и проведем его линейную аппроксимацию:

Линейная форма уравнения Лэнгмюра имеет вид:

(2)

где – удельная адсорбция, ммоль/г;

– предельная адсорбция, ммоль/г

– равновесная концентрация адсорбата, ммоль/л;

– адсорбционная константа.

Найдем константы уравнения Лэнгмюра:

Апр = 2,554 мммоль/г

k = 0,4292

2. Для определения констант Фрейндлиха построим график функции

Из полученного уравнения найдем константы уравнения Фрейндлиха, имеющего вид:

где и – константы.

К = 1,3618

1/n = 0,1489

3. Найдем значения удельной адсорбции по выведенному уравнению Фрейндлиха Аф (ммоль/г) и построим сводную таблицу:

4. Построим зависимости удельной адсорбции от равновесной концентрации сорбируемого компонента, построенные по выведенному уравнению Фрейндлиха и по экспериментальным данным:

Сопоставив диаграмму, построенную по экспериментальным точкам с графиком, построенным по уравнению Фрейндлиха, можно сказать, что данное уравнении адсорбции фенола на активном угле КАД применимо для концентраций С = 8 ÷ 24 ммоль/л.

ЗАДАЧА 2

Адсорбция фенола на активном угле в области равновесных концентраций 0,1 – 1 ммоль/л описывается уравнением Фрейндлиха . Используя эту информацию, определите константы в уравнении Лэнгмюра и постройте изотерму адсорбции для всей области равновесных концентраций

Решение:

1. Найдем значения и , используя заданное уравнение Фрейндлиха:

2. Определим константы в уравнении Лэнгмюра. Для этого построим по найденным значения точечный график и проведем его линейную аппроксимацию:

Найдено уравнение, характеризующее данную линию тренда:

Уравнение Лэнгмюра, преобразованное в линейную форму имеет вид:

где – удельная адсорбция, ммоль/г;

– предельная адсорбция, ммоль/г;

– равновесная концентрация адсорбата, ммоль/л;

– адсорбционная константа.

Исходя из полученного уравнения определяем константы Лэнгмюра:

3. Построим график уравнения адсорбции для всей области равновесных концентраций :

ЗАДАЧА 3

Изотерма адсорбции бензойной кислоты на активном угле БАУ при 25°С описывается уравнением Лэнгмюра . Рассчитать массу активного угля, обеспечивающего очистку 0,25м3 раствора от бензойной кислоты до ее остаточной концентрации 0,01 ммоль/л, если исходная концентрация бензойной кислоты составляет 0,25 ммоль/л. Какова остаточная концентрация (мг/л) бензойной кислоты в растворе после его адсорбционной очистки?

Решение:

1. Найдем значение адсорбции, соответствующее необходимому значению остаточной концентрации бензойной кислоты в растворе:

2. Найдем массу необходимого адсорбента:

3. Найдем остаточную концентрацию бензойной кислоты (мг/л):

ЗАДАЧА 4

Адсорбция нитробензола и анилина на древесном угле описывается уравнениями Фрейндлиха соответственно и . Используя эту информацию, определите, как изменится величина адсорбции ЗВ, если весь нитробензол будет восстановлен до анилина.