水处理方法之物理化学处理方法
物理化学处理方法
一、离子交换
离子交换法是水质软化和去除水中盐的主要方法。在废水处理中用来去除金属离子和一些非金属离子。例如，可去除废水中的钙、镁、钾、钠离子以及氯离子、硫酸根离子等。这种方法的实质是利用不可溶解的离子化合物(称为离子交换树脂)上的可交换离子或基团与水中其它同性离子进行离子交换反应，类似化学中的置换反应。这种离子交换过程是可逆的。当离子交换树脂工作一段时间后，树脂被废水中的离子所饱和，不能继续交换时，可利用树脂交换过程可逆的性质，对树脂进行再生以恢复交换的能力。
离子交换树脂是采用高分子聚合物制成的，外观呈不透明或半透明的多孔状小球颗粒。其颜色有乳白、淡黄或棕褐色，树脂粒径一般为0.3～1.2毫米。离子交换树脂含有大量可以离解的活性基团，在水中这些活性基团离解后可与水中的其它离子进行等当量的交换。离子交换树脂根据活性基团的性质可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
阳离子交换树脂的活性基团一般是酸性的，用于交换废水中的阳离子，如果以r来表示离子交换树脂的母体，h+表示树脂上可置换的离子，m+表示废水中的阳离子，阳离子的交换过程可表示为：
阴离子交换树脂的活性基团是碱性的，用于阴离子交换，这类树脂的母体若用r来表示，oh-表示树脂上可置换的离子，如废水中的阴离子为n-，其交换过程可表示为：
当离子交换树脂达到饱和时，可向树脂中通入某种电解质，将被吸附的离子交换下来，使树脂得到再生。一般用强酸性(或电解质)溶液对阳离子交换树脂进行再生，用强碱溶液对阴离子交换树脂进行再生。例如，用hcl和naoh分别对阳阴树脂进行再生，其过程可表示为：
阳离子树脂再生rm+hcl→rh+mcl
阴离子树脂再生rn+naoh→r(oh)+nan
在再生过程中，被树脂吸附的废水中的离子转移到再生液中，因此用离子交换法时，还必须考虑再生液的处置。
离子交换法的主要设备是离子交换柱，它是用耐腐蚀的金属材料制造的密闭容器，离子交换柱中放有离子交换树脂。
目前离子交换法广泛地用于去除废水中的有害离子。如水质软化中就用钠型阳离子交换柱来去除水中的钙、镁离子。当要求既去除废水中的阳离子又去除废水中的阴离子时，则要用阳离子交换柱和阴离子交换柱串联工艺。
二、吸附
固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。这里的固体称吸附剂。被固体吸附的物质称吸附质。吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集，吸附剂的表面能降低。
利用吸附作用进行物质分离已有漫长的历史。在水处理领域，吸附法主要用以脱除水中的微量污染物，应用范围包括脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。在处理流程中。吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体物及余氯等；也可以作为二级处理后的深度处理手段，以保证回用水的质量。
利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、吸附剂可重复使用等优点，但对进水预处理要求较高，运转费用较高，系统庞大，操作较麻烦。
（一）、吸附机理及分类
溶质从水中移向固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的结果。引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力。溶质的溶解程度是确定**种原因的重要因素。溶质的溶解度越大，则向表面运动的可能性越小。相反，溶质的憎水性越大，向吸附接口移动的可能性越大。吸附作用的**种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或化学键力所引起。与此相对应，可将吸附分为三种基本类型。
(1)交换吸附指溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其它离子。通常离子交换属此范围(见第八章)。影响交换吸附势的重要因素是离子电荷数和水合半径的大小。
(2)物理吸附指溶质与吸附剂之间由于分子间力(范德华力)而产生的吸附。其特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而多少能在接口范围内自由移动，因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。物理吸附主要发生在低温状态下，过程放热较小，约42kj/mol或更少，可以是单分子层或多分子层吸附。影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。
(3)化学吸附指溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物，吸附质分于不能在表面自由移动。吸附时放热量较大，与化学反应的反应热相近，约84～420kj/mol。化学吸附有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。通常需要一定的话化能，在低温时，吸附速度较小。这种吸附与吸附剂的表面化学性质和吸附质的化学性质有密切的关系。
物理吸附后再生容易，且能回收吸附质。化学吸附因结合牢固，再生较因难，必须在高温下才能脱附，脱附下来的可能还是原吸附质，也可能是新的物质。利用化学吸附处理毒性很强的污染物更安全。
在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在，难于明确区分。例如某些物质分子在物理吸附后，其化学键被拉长，甚至拉长到改变这个分子的化学性质。物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化的。同一物质，可能在较低温度下进行物理吸附，而在较高温度下所经历的往往又是化学吸附。
（二）、吸附平衡与吸附等温式
1.吸附平衡
吸附过程中，固液两相经过充分的接触后，*终将达到吸附与脱附的动态平衡。达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，常用qc(mg/g)表示。对一定的吸附体系，平衡吸附量是吸附质浓度和温度的函数。为了确定吸附剂对某种物质的吸附能力，需进行吸附试验：将一组不同数量的吸附剂与一定容积的已知溶质初始浓度的溶液相混合，在选定温度下使之达到平衡。分离吸附剂后，测定液相的*终溶质浓度。根据其浓度变化，分别按下式算出平衡吸附量：
（8-1）
式中v—溶液体积，l；
c0，ce-分别为溶质的初始和平衡浓度，mg/l；
w－吸附剂量，g。
显然，平衡吸附量越大，单位吸附剂处理的水量越大。将平衡吸附量qc与相应的平衡浓度ce作图，得吸附等温线。
根据试验，可将吸附等温线归纳为如图8-12所示的五种类型。ⅰ型的特征是吸附量有一极限值。可以理解为吸附剂的所有表面都发生单分子层吸附，达到饱和时，吸附量趋于定值。ⅱ型是非常普通的物理吸附，相当于多分子层吸附，吸附质的极限值对应与物质的溶解度。ⅲ型相当少见，其特征是吸附热等于或小于纯吸附质的溶解热。ⅳ型及ⅴ型反映了毛细管冷凝现象和孔容的限制，出于在达到饱和浓度之前吸附就达到平衡，因而显出滞后效应。
描述吸附等温线的数学表达式称为吸附等温式。常用的有langmuir等温式、b.e.t.等温式和freundlich等温式。下面介绍langmuir等温式。
2.langmuir等温式
langmuir假设吸附剂表面均一，各处的吸附能相同；吸附是单分子层的，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附量达到*大值；在吸附剂表面上的各个吸附点间没有吸附质转移运动；达动态平衡状态时，吸附和脱附速度相等。
由动力学方法推导出平衡吸附量qe与液相平衡浓度ce的关系为
（8-2）
式中a-*大吸附量有关的常数；
b-与吸附能有关的常数。
为计算方便，变换式(8-2)得两种线性表达式：
（8-3）
（8-4）
根据吸附实验资料，按上式作图可求a，b值。式（8-3)适用于ce值小于1的情况，而式(8-4)则适用于ce值较大的情况，因为这样便于作图。
由式(8-2)可见，当吸附量很少时，即当时，，即qe与ce成正比，等温线近似于一直线。
当吸附量很大时，即当时，qe=a，即平衡吸附量接近于定值，等温线趋向水平。
langmuir模型适合于描述图8-12中第i类等温线。应当指出，推导该模型的基本假定并不是严格正确的。它只能解释单分子层吸附(化学吸附)的情况。尽管如此，langmuir等温式仍不失为—个重要的吸附等温式，它的推导**次对吸附机理作了形象的描述，为以后的吸附模型的建立起了奠基的作用。
3.吸附质的性质
对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸的次序而增加。
活性炭处理废水时，对芳香族化合物的吸附效果较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。应当指出，实际体系的吸附质往往不是单—的，它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。
4.操作条件
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于脱附。
溶液的ph值影响到溶质的存在状态(分子、离子、络合物)，也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学特性，进而影响到吸附效果，在ph7.5～9.5的范围内，吸附去除率较高。
在吸附操作中，应保证吸附剂与吸附质有足够的接触时间。流速过大，吸附未达平衡，饱和吸附量小；流速过小，虽能提高一些处理效果，但设备的生产能力减小。一般接触时间0.5～1.0h。
另外，吸附剂的脱附再生，溶液的组成和浓度及其它因素也影响吸附效果。
5.吸附动力学
吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。**阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附剂表面(膜扩散)；**阶段为吸附质在孔隙内扩散；第三阶段为溶质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸附阶段反应速度非常快，总的过程速度由**、二阶段速度所控制。在—般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定代用。
6.吸附剂及其再生
(1)吸附剂
广义而言，一切固体物质都有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细得物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业吸附利还必须满足下列要求：(1)吸附能力强；(2)吸附选择性好；(3)吸附平衡浓度低；(4)容易再生和再利用；(5)机械强度好；(6)化学性质稳定；(7)来源广；(8)价廉。一般工业吸附剂难于同时满足这八方面的要求，因此，应根据不同的场合选用。
目前在废水处理中应用的吸附剂有；活性炭、活化煤、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、煤灰、腐殖酸等
1）活性炭
活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水份、灰份；它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸，强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。
活性炭可用动植物(如木材、锯木屑、木炭、椰子壳、脱脂牛骨)、煤(如泥煤、褐煤、沥青煤、无烟煤)、石油(石油残渣、石油焦)、纸浆废液、废合成树脂及其它有机残物等作原料制作。原料经粉碎及加粘合剂成型后，经加热脱水(120～130℃)、炭化(170～600℃)、活化(700～900℃)而制得。在制造过程中，活化是关键，有药剂活化(化学活化)和气体活化(物理活化)两类方法。药剂活化法是把原料与适当的药剂，如zncl2、h2so4、h3po4、碱式碳酸盐等混合，再升温炭化和活化。由于zncl2等的脱水作用，原料里的氢和氧主要以水蒸气的形式放出，形成了多孔性结构发达的炭。该烧成物中含有相当多的zncl2，因此要加hcl以回收zncl2，同时除去可溶性盐类。与气体活化法相比，zncl2法的固碳率高，成本较低，几乎被用在所有粉状活性炭的制造上。气体活化法是把成型后的炭化物在高温下与co2、水蒸气、空气、c12及类似气体接触，利用这些活化气体进行碳的氧化反应(水煤气反应)，并除去挥发件有机物，使微孔更加发达。活化温度对活性炭吸附性能影响很大，当温度在1150℃以下时，升温可使吸附容量增加，而温度超过1150℃时，升温反而不利。
活性炭种类很多，可以根据原料、活化方法、形状及用途来分类和选择。
与其它吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达500～1700m2/g，这是活件炭吸附能力强，吸附容量大的主要原因。当然，比表面积相同的炭，对同一物质的吸附容量有时也不同，这与活性炭的内孔结构和分布以及表面化学性质有关。一般活性炭的微孔容积约为0.15～0.9ml/g，表面积占总表面积的95%以上；过渡孔容积约为0.02～0.1ml/g，除特殊活化方法外，表面积不超过总表面积的5%；大孔容积约为0.2～0.5ml/g，而表面积仅为0.2～0.5m2/g。在液相吸附时，吸附质分子直径较大，如着色成分的分于直径多在3×10-9m以上，这时微孔几乎不起作用，吸附容量主要取决于过渡孔。
活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物存在，也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中渗入一些具有催化作用的金属离子(如渗银)可以改善处理效果。
活性炭是目前废水处理中普遍采用的吸附剂。其中粒状炭因工艺简单，操作方便，用量*大。国外使用的粒状炭多为煤质或果壳质无定型炭，国内多用柱状煤质炭。
国产活性炭型号命名已有国家标准gbl2495－90，规定用大写汉语拼音字母和一组或二组阿拉伯数字表示。如mwyl5表示煤质原料，经物理活化，直径为1.5mm的圆柱状活性炭(原太原新华8#炭)。
纤维活性炭是一种新型高效吸附材料。它是有机炭纤维经活化处理后形成的。具有发达的微孔结构，巨大的比表面积，以及众多的官能团，因此，吸附性能大大超过目前普通的活性炭。
2)树脂吸附剂
树脂吸附剂也叫做吸附树脂，是一种新见有机吸附刮。具有立体网状结构，呈多孔海绵状。加热不熔化，可在150℃下使用，不溶于一般溶剂及酸、碱，比表面积可达800m2/g。
按照基本结构分类，吸附树脂大体可分为非极性、中极性、极性和强极性四种类型。常见产品有美国amberlitexad系列，日本hp系列。国内一些单位元也研制了性能优良的大孔吸附树脂。
树脂吸附剂的结构容易人为控制，因而它具有适应性大、应用范围广、吸附选择性特殊、稳定性高等优点，并且再生简单，多数为溶剂再生。在应用上它介于活件炭等吸附剂与离子交换树脂之间，而兼具它们的优点，既具有类似于活性炭的吸附能力，又比离子交换剂更易再生。树脂吸附剂*适宜于吸附处理废水中微溶于水，极易溶于甲醉、丙酮等有机溶剂，分子量略大和带极性的有机物。如脱酚、除油、脱色等。
如制造tnt**的废水毒性很大，使用活性炭能去除废水中tnt，但再生困难。采用加热再生时容易引起爆炸。而用树脂吸附剂amberlitexad-2处理，效果很好。当原水含tnt34mg/l时，每个循环可处理500倍树脂体积的废水，用丙酮再生，tnt回收率可达80％。
树脂的吸附能力一般随吸附质亲油性的增强而增大。
3)腐植酸系吸附剂
腐植酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废水及放射性废水，除去其中的离子。腐植酸的吸附性能，是由其本身的性质和结构决定的。一般认为腐植酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复合混合物。它的大分子约由l0个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元由核(主要由五员环或六员环组成)、联结核的桥键(如-o-、-ch2-、-nh-等)、以及核上的活性基团所组成。据测定，腐植酸含的活性基团有羟基、羧基、羰基、胺基、磺酸基、甲氧基等。这些基团决定了腐植酸对阳离子的吸附性能。
腐植酸对阳离子的吸附，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用，既有化学吸附，又有物理吸附。当金属离子浓度低时，以螯合作用为主，当金属离子浓度高时，离广交换占上导地位。
用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类，一类是天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用。另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘结剂作成腐植酸系树脂，造粒成型，以便用于管式或塔式吸附装置．
腐植酸类物质吸附重金属离子后，容易脱附再生，常用的再生剂有1～2n的h2so4、hcl、nacl、cacl2等。
据报导，腐植酸类物质能吸附工业废水中的各种金属离子，如hg、zn、pb、cu、cd等,其吸附率可达90%～99%。存在形态不同，吸附效果也不同，对cr3+的吸附率大于
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一、离子交换
离子交换法是水质软化和去除水中盐的主要方法。在废水处理中用来去除金属离子和一些非金属离子。例如，可去除废水中的钙、镁、钾、钠离子以及氯离子、硫酸根离子等。这种方法的实质是利用不可溶解的离子化合物(称为离子交换树脂)上的可交换离子或基团与水中其它同性离子进行离子交换反应，类似化学中的置换反应。这种离子交换过程是可逆的。当离子交换树脂工作一段时间后，树脂被废水中的离子所饱和，不能继续交换时，可利用树脂交换过程可逆的性质，对树脂进行再生以恢复交换的能力。
离子交换树脂是采用高分子聚合物制成的，外观呈不透明或半透明的多孔状小球颗粒。其颜色有乳白、淡黄或棕褐色，树脂粒径一般为0.3～1.2毫米。离子交换树脂含有大量可以离解的活性基团，在水中这些活性基团离解后可与水中的其它离子进行等当量的交换。离子交换树脂根据活性基团的性质可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类。
阳离子交换树脂的活性基团一般是酸性的，用于交换废水中的阳离子，如果以r来表示离子交换树脂的母体，h+表示树脂上可置换的离子，m+表示废水中的阳离子，阳离子的交换过程可表示为：
阴离子交换树脂的活性基团是碱性的，用于阴离子交换，这类树脂的母体若用r来表示，oh-表示树脂上可置换的离子，如废水中的阴离子为n-，其交换过程可表示为：
当离子交换树脂达到饱和时，可向树脂中通入某种电解质，将被吸附的离子交换下来，使树脂得到再生。一般用强酸性(或电解质)溶液对阳离子交换树脂进行再生，用强碱溶液对阴离子交换树脂进行再生。例如，用hcl和naoh分别对阳阴树脂进行再生，其过程可表示为：
阳离子树脂再生rm+hcl→rh+mcl
阴离子树脂再生rn+naoh→r(oh)+nan
在再生过程中，被树脂吸附的废水中的离子转移到再生液中，因此用离子交换法时，还必须考虑再生液的处置。
离子交换法的主要设备是离子交换柱，它是用耐腐蚀的金属材料制造的密闭容器，离子交换柱中放有离子交换树脂。
目前离子交换法广泛地用于去除废水中的有害离子。如水质软化中就用钠型阳离子交换柱来去除水中的钙、镁离子。当要求既去除废水中的阳离子又去除废水中的阴离子时，则要用阳离子交换柱和阴离子交换柱串联工艺。
二、吸附
固体表面的分子或原子因受力不均衡而具有剩余的表面能，当某些物质碰撞固体表面时，受到这些不平衡力的吸引而停留在固体表面上，这就是吸附。这里的固体称吸附剂。被固体吸附的物质称吸附质。吸附的结果是吸附质在吸附剂上浓集，吸附剂的表面能降低。
利用吸附作用进行物质分离已有漫长的历史。在水处理领域，吸附法主要用以脱除水中的微量污染物，应用范围包括脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素等。在处理流程中。吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体物及余氯等；也可以作为二级处理后的深度处理手段，以保证回用水的质量。
利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、吸附剂可重复使用等优点，但对进水预处理要求较高，运转费用较高，系统庞大，操作较麻烦。
（一）、吸附机理及分类
溶质从水中移向固体颗粒表面，发生吸附，是水、溶质和固体颗粒三者相互作用的结果。引起吸附的主要原因在于溶质对水的疏水特性和溶质对固体颗粒的高度亲合力。溶质的溶解程度是确定**种原因的重要因素。溶质的溶解度越大，则向表面运动的可能性越小。相反，溶质的憎水性越大，向吸附接口移动的可能性越大。吸附作用的**种原因主要由溶质与吸附剂之间的静电引力、范德华引力或化学键力所引起。与此相对应，可将吸附分为三种基本类型。
(1)交换吸附指溶质的离子由于静电引力作用聚集在吸附剂表面的带电点上，并置换出原先固定在这些带电点上的其它离子。通常离子交换属此范围(见第八章)。影响交换吸附势的重要因素是离子电荷数和水合半径的大小。
(2)物理吸附指溶质与吸附剂之间由于分子间力(范德华力)而产生的吸附。其特点是没有选择性，吸附质并不固定在吸附剂表面的特定位置上，而多少能在接口范围内自由移动，因而其吸附的牢固程度不如化学吸附。物理吸附主要发生在低温状态下，过程放热较小，约42kj/mol或更少，可以是单分子层或多分子层吸附。影响物理吸附的主要因素是吸附剂的比表面积和细孔分布。
(3)化学吸附指溶质与吸附剂发生化学反应，形成牢固的吸附化学键和表面络合物，吸附质分于不能在表面自由移动。吸附时放热量较大，与化学反应的反应热相近，约84～420kj/mol。化学吸附有选择性，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附作用，一般为单分子层吸附。通常需要一定的话化能，在低温时，吸附速度较小。这种吸附与吸附剂的表面化学性质和吸附质的化学性质有密切的关系。
物理吸附后再生容易，且能回收吸附质。化学吸附因结合牢固，再生较因难，必须在高温下才能脱附，脱附下来的可能还是原吸附质，也可能是新的物质。利用化学吸附处理毒性很强的污染物更安全。
在实际的吸附过程中，上述几类吸附往往同时存在，难于明确区分。例如某些物质分子在物理吸附后，其化学键被拉长，甚至拉长到改变这个分子的化学性质。物理吸附和化学吸附在一定条件下也是可以互相转化的。同一物质，可能在较低温度下进行物理吸附，而在较高温度下所经历的往往又是化学吸附。
（二）、吸附平衡与吸附等温式
1.吸附平衡
吸附过程中，固液两相经过充分的接触后，*终将达到吸附与脱附的动态平衡。达到平衡时，单位吸附剂所吸附的物质的数量称为平衡吸附量，常用qc(mg/g)表示。对一定的吸附体系，平衡吸附量是吸附质浓度和温度的函数。为了确定吸附剂对某种物质的吸附能力，需进行吸附试验：将一组不同数量的吸附剂与一定容积的已知溶质初始浓度的溶液相混合，在选定温度下使之达到平衡。分离吸附剂后，测定液相的*终溶质浓度。根据其浓度变化，分别按下式算出平衡吸附量：
（8-1）
式中v—溶液体积，l；
c0，ce-分别为溶质的初始和平衡浓度，mg/l；
w－吸附剂量，g。
显然，平衡吸附量越大，单位吸附剂处理的水量越大。将平衡吸附量qc与相应的平衡浓度ce作图，得吸附等温线。
根据试验，可将吸附等温线归纳为如图8-12所示的五种类型。ⅰ型的特征是吸附量有一极限值。可以理解为吸附剂的所有表面都发生单分子层吸附，达到饱和时，吸附量趋于定值。ⅱ型是非常普通的物理吸附，相当于多分子层吸附，吸附质的极限值对应与物质的溶解度。ⅲ型相当少见，其特征是吸附热等于或小于纯吸附质的溶解热。ⅳ型及ⅴ型反映了毛细管冷凝现象和孔容的限制，出于在达到饱和浓度之前吸附就达到平衡，因而显出滞后效应。
描述吸附等温线的数学表达式称为吸附等温式。常用的有langmuir等温式、b.e.t.等温式和freundlich等温式。下面介绍langmuir等温式。
2.langmuir等温式
langmuir假设吸附剂表面均一，各处的吸附能相同；吸附是单分子层的，当吸附剂表面为吸附质饱和时，其吸附量达到*大值；在吸附剂表面上的各个吸附点间没有吸附质转移运动；达动态平衡状态时，吸附和脱附速度相等。
由动力学方法推导出平衡吸附量qe与液相平衡浓度ce的关系为
（8-2）
式中a-*大吸附量有关的常数；
b-与吸附能有关的常数。
为计算方便，变换式(8-2)得两种线性表达式：
（8-3）
（8-4）
根据吸附实验资料，按上式作图可求a，b值。式（8-3)适用于ce值小于1的情况，而式(8-4)则适用于ce值较大的情况，因为这样便于作图。
由式(8-2)可见，当吸附量很少时，即当时，，即qe与ce成正比，等温线近似于一直线。
当吸附量很大时，即当时，qe=a，即平衡吸附量接近于定值，等温线趋向水平。
langmuir模型适合于描述图8-12中第i类等温线。应当指出，推导该模型的基本假定并不是严格正确的。它只能解释单分子层吸附(化学吸附)的情况。尽管如此，langmuir等温式仍不失为—个重要的吸附等温式，它的推导**次对吸附机理作了形象的描述，为以后的吸附模型的建立起了奠基的作用。
3.吸附质的性质
对于一定的吸附剂，由于吸附质性质的差异，吸附效果也不一样。通常有机物在水中的溶解度随着链长的增长而减小，而活性炭的吸附容量却随着有机物在水中溶解度的减少而增加，也即吸附量随有机物分子量的增大而增加。如活性炭对有机酸的吸附量按甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸的次序而增加。
活性炭处理废水时，对芳香族化合物的吸附效果较脂肪族化合物好，不饱和链有机物较饱和链有机物好，非极性或极性小的吸附质较极性强吸附质好。应当指出，实际体系的吸附质往往不是单—的，它们之间可以互相促进、干扰或互不相干。
4.操作条件
吸附是放热过程，低温有利于吸附，升温有利于脱附。
溶液的ph值影响到溶质的存在状态(分子、离子、络合物)，也影响到吸附剂表面的电荷特性和化学特性，进而影响到吸附效果，在ph7.5～9.5的范围内，吸附去除率较高。
在吸附操作中，应保证吸附剂与吸附质有足够的接触时间。流速过大，吸附未达平衡，饱和吸附量小；流速过小，虽能提高一些处理效果，但设备的生产能力减小。一般接触时间0.5～1.0h。
另外，吸附剂的脱附再生，溶液的组成和浓度及其它因素也影响吸附效果。
5.吸附动力学
吸附过程基本上可分为三个连续的阶段。**阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附剂表面(膜扩散)；**阶段为吸附质在孔隙内扩散；第三阶段为溶质在吸附剂内表面上发生吸附。通常吸附阶段反应速度非常快，总的过程速度由**、二阶段速度所控制。在—般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附接近终了时，内扩散起决定代用。
6.吸附剂及其再生
(1)吸附剂
广义而言，一切固体物质都有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细得物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业吸附利还必须满足下列要求：(1)吸附能力强；(2)吸附选择性好；(3)吸附平衡浓度低；(4)容易再生和再利用；(5)机械强度好；(6)化学性质稳定；(7)来源广；(8)价廉。一般工业吸附剂难于同时满足这八方面的要求，因此，应根据不同的场合选用。
目前在废水处理中应用的吸附剂有；活性炭、活化煤、白土、硅藻土、活性氧化铝、焦炭、树脂吸附剂、炉渣、木屑、煤灰、腐殖酸等
1）活性炭
活性炭是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色，有粒状和粉状两种，目前工业上大量采用的是粒状活性炭。活性炭主要成分除碳以外，还含有少量的氧、氢、硫等元素，以及水份、灰份；它具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸，强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。
活性炭可用动植物(如木材、锯木屑、木炭、椰子壳、脱脂牛骨)、煤(如泥煤、褐煤、沥青煤、无烟煤)、石油(石油残渣、石油焦)、纸浆废液、废合成树脂及其它有机残物等作原料制作。原料经粉碎及加粘合剂成型后，经加热脱水(120～130℃)、炭化(170～600℃)、活化(700～900℃)而制得。在制造过程中，活化是关键，有药剂活化(化学活化)和气体活化(物理活化)两类方法。药剂活化法是把原料与适当的药剂，如zncl2、h2so4、h3po4、碱式碳酸盐等混合，再升温炭化和活化。由于zncl2等的脱水作用，原料里的氢和氧主要以水蒸气的形式放出，形成了多孔性结构发达的炭。该烧成物中含有相当多的zncl2，因此要加hcl以回收zncl2，同时除去可溶性盐类。与气体活化法相比，zncl2法的固碳率高，成本较低，几乎被用在所有粉状活性炭的制造上。气体活化法是把成型后的炭化物在高温下与co2、水蒸气、空气、c12及类似气体接触，利用这些活化气体进行碳的氧化反应(水煤气反应)，并除去挥发件有机物，使微孔更加发达。活化温度对活性炭吸附性能影响很大，当温度在1150℃以下时，升温可使吸附容量增加，而温度超过1150℃时，升温反而不利。
活性炭种类很多，可以根据原料、活化方法、形状及用途来分类和选择。
与其它吸附剂相比，活性炭具有巨大的比表面积和特别发达的微孔。通常活性炭的比表面积高达500～1700m2/g，这是活件炭吸附能力强，吸附容量大的主要原因。当然，比表面积相同的炭，对同一物质的吸附容量有时也不同，这与活性炭的内孔结构和分布以及表面化学性质有关。一般活性炭的微孔容积约为0.15～0.9ml/g，表面积占总表面积的95%以上；过渡孔容积约为0.02～0.1ml/g，除特殊活化方法外，表面积不超过总表面积的5%；大孔容积约为0.2～0.5ml/g，而表面积仅为0.2～0.5m2/g。在液相吸附时，吸附质分子直径较大，如着色成分的分于直径多在3×10-9m以上，这时微孔几乎不起作用，吸附容量主要取决于过渡孔。
活性炭的吸附以物理吸附为主，但由于表面氧化物存在，也进行一些化学选择性吸附。如果在活性炭中渗入一些具有催化作用的金属离子(如渗银)可以改善处理效果。
活性炭是目前废水处理中普遍采用的吸附剂。其中粒状炭因工艺简单，操作方便，用量*大。国外使用的粒状炭多为煤质或果壳质无定型炭，国内多用柱状煤质炭。
国产活性炭型号命名已有国家标准gbl2495－90，规定用大写汉语拼音字母和一组或二组阿拉伯数字表示。如mwyl5表示煤质原料，经物理活化，直径为1.5mm的圆柱状活性炭(原太原新华8#炭)。
纤维活性炭是一种新型高效吸附材料。它是有机炭纤维经活化处理后形成的。具有发达的微孔结构，巨大的比表面积，以及众多的官能团，因此，吸附性能大大超过目前普通的活性炭。
2)树脂吸附剂
树脂吸附剂也叫做吸附树脂，是一种新见有机吸附刮。具有立体网状结构，呈多孔海绵状。加热不熔化，可在150℃下使用，不溶于一般溶剂及酸、碱，比表面积可达800m2/g。
按照基本结构分类，吸附树脂大体可分为非极性、中极性、极性和强极性四种类型。常见产品有美国amberlitexad系列，日本hp系列。国内一些单位元也研制了性能优良的大孔吸附树脂。
树脂吸附剂的结构容易人为控制，因而它具有适应性大、应用范围广、吸附选择性特殊、稳定性高等优点，并且再生简单，多数为溶剂再生。在应用上它介于活件炭等吸附剂与离子交换树脂之间，而兼具它们的优点，既具有类似于活性炭的吸附能力，又比离子交换剂更易再生。树脂吸附剂*适宜于吸附处理废水中微溶于水，极易溶于甲醉、丙酮等有机溶剂，分子量略大和带极性的有机物。如脱酚、除油、脱色等。
如制造tnt**的废水毒性很大，使用活性炭能去除废水中tnt，但再生困难。采用加热再生时容易引起爆炸。而用树脂吸附剂amberlitexad-2处理，效果很好。当原水含tnt34mg/l时，每个循环可处理500倍树脂体积的废水，用丙酮再生，tnt回收率可达80％。
树脂的吸附能力一般随吸附质亲油性的增强而增大。
3)腐植酸系吸附剂
腐植酸类物质可用于处理工业废水，尤其是重金属废水及放射性废水，除去其中的离子。腐植酸的吸附性能，是由其本身的性质和结构决定的。一般认为腐植酸是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复合混合物。它的大分子约由l0个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元由核(主要由五员环或六员环组成)、联结核的桥键(如-o-、-ch2-、-nh-等)、以及核上的活性基团所组成。据测定，腐植酸含的活性基团有羟基、羧基、羰基、胺基、磺酸基、甲氧基等。这些基团决定了腐植酸对阳离子的吸附性能。
腐植酸对阳离子的吸附，包括离子交换、螯合、表面吸附、凝聚等作用，既有化学吸附，又有物理吸附。当金属离子浓度低时，以螯合作用为主，当金属离子浓度高时，离广交换占上导地位。
用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类，一类是天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等，直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用。另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘结剂作成腐植酸系树脂，造粒成型，以便用于管式或塔式吸附装置．
腐植酸类物质吸附重金属离子后，容易脱附再生，常用的再生剂有1～2n的h2so4、hcl、nacl、cacl2等。
据报导，腐植酸类物质能吸附工业废水中的各种金属离子，如hg、zn、pb、cu、cd等,其吸附率可达90%～99%。存在形态不同，吸附效果也不同，对cr3+的吸附率大于
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