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什么是活性炭?活性炭有哪些特性?來看看這篇文章你就知道了

在污水處理項目中,“活性炭”是一個繞不開的詞,今天就來簡要的分享一下:什么是活性炭?活性炭有哪些特性?

什么是活性炭?活性炭有哪些特性?來看看這篇文章你就知道了

活性炭是一種非常優良的吸附劑,它是利用木炭、竹炭、各種果殼和優質煤等作為原料,通過物理和化學方法對原料進行破碎、過篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成?;钚蕴烤哂?strong>物理吸附和化學吸附的雙重特性,可以有選擇地吸附氣相、液相中的各種物質,以達到脫色精制、消毒除臭和去污提純等目的。

吸附性質是活性炭的首要性質。活性炭具有像石墨晶粒卻無規則地排列的微晶,在活化過程中微晶間產生了形狀不同、大小不一的孔隙。按IUPAC方法分:微孔小于1.0nm、中孔1~25nm、大孔大于25nm?;钚蕴课⒖椎目紫度莘e一般只有0.25~0.9mL/g,孔隙數量約為1020個/g,全部微孔表面積約為500~1500㎡/g,也有稱高達3500~5000㎡/g的。這些孔隙特別是微孔提供了巨大的表面積。

活性炭幾乎95%以上的表面積都在微孔中,因此微孔是決定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容積一般約為0.02~1.0mL/g,表面積**高可達幾百平米,能為吸附物提供進入微孔的通道,又能直接吸附較大的分子。大孔的孔隙容積一般約為0.2~0.5mL/g,表面積約0.5~2㎡/g,其作用一是使吸附質分子快速深入活性炭內部較小的孔隙中去;二是作為催化劑載體,作為催化劑載體時,催化劑只有少量沉淀在微孔內,大都沉淀在大孔和中孔之中。

影響活性炭吸附的主要因素有哪些?

由于活性炭水處理所涉及的吸附過程和作用原理較為復雜,因此影響因素也較多,主要有活性炭的性質、水中污染物的性質、活性炭處理的過程原理以及選擇的運轉參數與操作條件等。

(1)活性炭的性質

用于水處理的活性炭應有三項要求:吸附容量大、吸附速度快、機械強度好。

活性炭的吸附容量除其他外界條件外,主要與活性炭比表面積有關,比表面積大,微孔數量多,可吸附在細孔壁上的吸附質就多。吸附速度主要與粒度及細孔分布有關,水處理用的活性炭,要求過渡孔(半徑2.0~100mm)較為發達,有利于吸附質向微細孔中擴散?;钚蕴康牧6仍叫∥剿俣仍娇?,但水頭損失要增大,一般在8~30范圍較宜?;钚蕴康臋C械耐磨強度,直接影響活性炭的使用壽命。

(2)吸附質(溶質或污染物)性質

同一種活性炭對于不同污染物的吸附能力有很大差別。

①溶解度:對同一族物質的溶解度隨鏈的加長而降低,而吸附容量隨同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附,如活性炭從水中吸附有機酸的次序是按甲酸→乙酸→丙酸→丁酸而增加。

②分子大小與化學結構:吸附質分子的大小和化學結構對吸附也有較大的影響。因為吸附速度受內擴散速度的影響,吸附質(溶質)分子的大小與活性炭孔徑大小成一定比例,**利于吸附。在同系物中,分子大的較分子小的易吸附。不飽和鍵的有機物較飽和的易吸附。芳香族的有機物較脂肪族的有機物易于吸附。

③極性:活性炭基本可以看成是一種非極性的吸附劑,對水中非極性物質的吸附能力大于極性

④吸附質濃度:吸附質的濃度在一定范圍時,隨著濃度增高,吸附容量增大。因此吸附質(溶質)的濃度變化,活性炭對該種吸附質(溶質)的吸附容量也變化。

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(3)溶液pH

溶液pH值對吸附的影響,要與活性炭和吸附質(溶質)的影響綜合考慮。溶液pH值控制了酸性或堿性化合物的離解度,當pH值達到某個范圍時,這些化合物就要離解,影響對這些化合物的吸附。溶液的pH值還會影響吸附質(溶質)的溶解度,以及影響膠體物質吸附質(溶質)的帶電情況。由于活性炭能吸附水中氫、氧離子,因此影響對其他離子的吸附?;钚蕴繌乃形接袡C污染物質的效果,一般隨溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0時,不易吸附,pH值越低時效果越好。在實際應用中,應通過試驗確定**佳pH值范圍。

(4)溶液溫度

因為液相吸附時,吸附熱較小,所以溶液溫度的影響較小。吸附是放熱反應,吸附熱越大,溫度對吸附的影響越大。另一方面,溫度對物質的溶解度有影響,因此對吸附也有影響。用活性炭處理水時,溫度對吸附的影響不顯著。

(5)多組分吸附質共存

應用吸附法處理水時,通常水中不是單一的污染物質,而是多組分污染物的混合物。在吸附時,它們之間可以共吸附,互相促進或互相干擾。一般情況下,多組分吸附時吸附容量比單組分吸附時低。

(6)吸附操作條件

因為活性炭液相吸附時,外擴散(液膜擴散)速度對吸附有影響,所以吸附裝置的型式、接觸時間(通水速度)等對吸附效果都有影響。


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