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颗粒活性炭吸附原理

2017-05-09 17:12:33

  一、椰壳活性炭的性质

由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。


因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以椰壳活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。此外椰壳活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。用于水处理的椰壳活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。椰壳活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与椰壳活性炭比表面积有关,比表面积大,微孔数量多,可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关,水处理用的椰壳活性炭,要求过渡孔(半径20至1000A)较为发达,有利于吸附质向微细孔中扩散。椰壳活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水头损失要增大,一般在8至30目范围较宜,椰壳活性炭的机械耐磨强度,直接影响椰壳活性炭的使用寿命。


二、吸附质(溶质或污染物)的性质


同一种椰壳活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。


(一)溶解度


对同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随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。如椰壳活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。


(二)分子构造


吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响,吸附质(溶质)分子的大小与椰壳活性炭孔径大小成一定比例,利于吸附。在同系物中,分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。


(三)极性


椰壳活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。


(四)吸附制裁(溶质)


吸附质的浓度在一定范围时,随着浓度增高,吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化,椰壳活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。


三、溶液pH的影响


溶液pH值对吸附的影响,要与椰壳活性炭和吸附质(溶质)的影响综合考虑。溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度,当pH值达到某个范围时,这些化合物就要离解,影响对这些化合物的吸附。溶液的pH值还会影响吸附质(溶质)的溶解度,以及影响胶体物质吸附质(溶质)的带电情况。 由于椰壳活性炭能吸附水中氢、氧离子,因此影响对其他离子的吸附。椰壳活性炭从水中吸附有机污染物质的效果,一般随溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0时,不易吸附,pH值越低时效果越好。在实际应用中,通过试验确定佳pH值范围。


四、溶液温度的影响


因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。吸附是放热反应。吸附热,即椰壳活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量,以KJ/mol为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。另一方面,温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。用椰壳活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。


五、多组分吸附质共存的影响


椰壳活性炭应用吸附法处理水时,通常水中不是单一的污染物质,而是多组分污染物的混合物。在吸附时,它们之间可以共吸附,互相促进或互相干扰。一般情况下,多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。


六、椰壳活性炭吸附操作条件


因为椰壳活性炭液相吸附时,外扩散(液膜扩散)速度对吸附有影响,所以吸附装置的型式、接触时间(通水速度)等对吸附效果都有影响。综上所述,影响吸附的因素很多,应综合分析,根据具体情况,选择佳吸附条件,达到好的吸附效果。



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