img002

5

METODY SORPCYJNE W UZDATNIANIU WODY

5.1. WPROWADZENIE

Adsorpcja służy do usuwania z wody zanieczyszczeń na poziomie cząsteczkowym i w porównaniu z metodami klasycznymi jest procesem stosunkowo drogim. Dlatego też woda poddawana kontaktowi z adsorbentem powinna być odpowiednio przygotowana. W praktyce adsorpcję stosuje się przede wszystkim do oczyszczania wody pozbawionej zanieczyszczeń stałych (w formie zawiesin sedymentujących) i koloidalnych, które można usunąć, stosując tanie i skuteczne metody, takie jak np. koagulacja lub filtracja. W przeszłości proces adsorpcji wykorzystywano głównie do poprawy właściwości organoleptycznych wody, tj. do usuwania organicznych substancji naturalnych wpływających na smak i zapach wody. Obecnie większą wagę przywiązuje się do usuwania zanieczyszczeń antropogenicznych (WWA, węglowodory, pestycydy, związki powierzchniowo czynne, rzadziej metale) oraz do usuwania naturalnej materii organicznej, będącej prekursorem ubocznych produktów dezynfekcji wody. Adsorpcja na węglach aktywnych wykorzystywana jest do dechloracji wody, a także do usuwania chlo-ranów(III) - ubocznych produktów stosowania CIO2 do utleniania wstępnego.

w.

5.2. PODSTAWY TEORETYCZNE PROCESU

■

Adsorpcja to zjawisko powierzchniowe będące wynikiem działania niezrównoważonych sił cząsteczkowych, występujących na powierzchni każdego ciała stałego, które oddziałują także na cząsteczki płynów (tzn. cieczy lub gazów) będących z nim w kontakcie [1], W efekcie następuje zatrzymywanie (zagęszcze-

11; . J

nie) cząsteczek płynu na powierzchni ciała stałego (adsorpcja). Ciało stałe, na którego powierzchni zachodzi adsorpcja, nazywane jest adsorbentem, natomiast substancja, która ulega adsorpcji na powierzchni adsorbentu, to adsorbat.

Proces adsorpcji przebiega w kilku etapach (rys. 5.1), z których każdy wpływa na szybkość i efektywność oczyszczania wody. Etapami tymi są:

1)    transport (dyfuzja) cząsteczek adsorbatu z głębi roztworu do warstwy granicznej roztwór-adsorbent,

2)    dyfuzja cząsteczek przez warstwę graniczną do powierzchni adsorbentu (zewnętrzny transport masy),

3)    transport masy w wewnętrznej strukturze ziaren sorbentu z udziałem dwóch zjawisk:

a)    dyfuzji w porach (w cieczy wypełniającej pory) i dalej adsorpcji na centrach aktywnych,

b)    dyfuzji na powierzchni porów (cząsteczki adsorbatu są najpierw adsor-bowane, a następnie dyfundują z jednych centrów aktywnych do innych).

O cząsteczka adsorbatu

Roztwór 1 - dyfuzja

Warstwa graniczna

2 - zewnętrzny transport masy

Ziarno adsorbentu

3a - dyfuzja w porach 3b - dyfuzja na powierzchni porów 4 - adsorpcja

Rys. 5.1. Etapy adsorpcji (na podstawie [2])