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活性炭的過濾原理

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活性炭的過濾原理

發布日期:2016-11-22 作者: 點擊:

一、活性炭的性質

由於吸附現象發生在吸附劑表麵上,所以吸附劑的比表麵積是影響吸附的重要因素之一,比表麵積越大,吸附性能越好。因為吸附過程可看成三個階段,內擴散對吸附速度影響較大,所以活性炭的微孔分布是影響吸附的另一重要因素。此外活性炭的表麵化學性質、極性及所帶電荷,也影響吸附的效果。用於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。清新牌活性炭的吸附容量附其他外界條件外,主要與活性炭比表麵積有關,比表麵積大,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20~1000A)較為發達,有利於吸附質向微細孔中擴散。活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水頭損失要增大,一般在8~30目範圍較宜,活性炭的機械耐磨強度,直接影響活性炭的使用壽命。

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二、吸附質(溶質或汙染物)的性質

同一種活性炭對於不同汙染物的吸附能力有很大差別。

(一)溶解度對同一族物質的溶解度隨鏈的加長而降低,而吸附容量隨同係物的係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。

(二)分子構造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,最利於吸附。在同係物中,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於吸附。

(三)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於極性物質。

(四)吸附製裁(溶質)吸附質的濃度在一定範圍時,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。

三、溶液pH的影響溶液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值控製了酸性或堿性化合物的離解度,當pH值達到某個範圍時,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。由於活性炭能吸附水中氫、氧離子,因此影響對其他離子的吸附。活性炭從水中吸附有機汙染物質的效果,一般隨溶液pH值的增加而降低,pH值高於9.0時,不易吸附,pH值越低時效果越好。在實際應用中,通過試驗確定最佳pH值範圍。

四、溶液溫度的影響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,即活性炭吸附單位重量的吸附質(溶質)放出的總熱量,以KJ/mol為單位。吸附熱越大,溫度對吸附的影響越大。另一方麵,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。

五、多組分吸附質共存的影響應用吸附法處理水時,通常水中不是單一的汙染物質,而是多組分汙染物的混合物。在吸附時,它們之間可以共吸附,互相促進或互相幹擾。一般情況下,多組分吸附時分別的吸附容量比單組分吸附時低。

六、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。綜上所述,影響吸附的因素很多,應綜合分析,根據具體情況,選擇最佳吸附條件,達到最好的吸附效果。


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