分析活性碳的吸附性能及影響因素
信息來源：//wl132.cn/ 發布時間：2020/4/7 9:05:23 點擊數：
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活性碳過濾設備
活性碳過濾器大家(jia)應該聽說過，活(huo)性碳作為過濾材料，大家(jia)應該也不陌生，它是(shi)一類(lei)高品(pin)質(zhi)的吸(xi)附劑(ji)(ji)，它是(shi)運用木碳、竹碳、各類(lei)果殼和(he)(he)高品(pin)質(zhi)煤等做(zuo)為原(yuan)材料，利用物理和(he)(he)化學方式對原(yuan)材料做(zuo)好粉碎、過篩、催化劑(ji)(ji)活(huo)化、漂(piao)洗、烘干(gan)和(he)(he)篩選等一連串工藝流程加工制(zhi)作而成(cheng)。活(huo)性碳具備物理吸(xi)咐和(he)(he)化學吸(xi)咐的兩(liang)重特(te)點，能夠(gou)有選擇地吸(xi)咐氣相、液相中(zhong)的各類(lei)物質(zhi)，以(yi)做(zuo)到脫色精制(zhi)、抑毒(du)除味和(he)(he)去污提純等目的。
1、活性碳的吸附性
吸咐特(te)性(xing)(xing)是(shi)活性(xing)(xing)碳(tan)的(de)具(ju)體特(te)性(xing)(xing)。活性(xing)(xing)碳(tan)具(ju)備像(xiang)石(shi)墨晶粒卻不(bu)規則地排(pai)序的(de)微晶，在(zai)活化過程(cheng)中微晶間形成了(le)樣式有(you)(you)所不(bu)同(tong)、大(da)小不(bu)等的(de)縫隙。按IUPAC方(fang)式分：微孔(kong)低于1.0nm、中孔(kong)1~25nm、大(da)孔(kong)超過25nm。活性(xing)(xing)碳(tan)微孔(kong)的(de)縫隙容量一般(ban)僅(jin)有(you)(you)0.25~0.9Ml/g，縫隙數目(mu)約為(wei)1020個/g，所有(you)(you)微孔(kong)比表面(mian)積約為(wei)500~1500㎡/g，也是(shi)有(you)(you)稱(cheng)高達3500~5000㎡/g的(de)。這類縫隙尤(you)其是(shi)微孔(kong)提(ti)供了(le)極(ji)大(da)的(de)表面(mian)積。
活性(xing)(xing)碳(tan)基(ji)本(ben)上(shang)95%以上(shang)的(de)(de)表面(mian)積(ji)都在微孔(kong)(kong)中，為此微孔(kong)(kong)是決策活性(xing)(xing)炭吸(xi)附特(te)性(xing)(xing)高低的(de)(de)關鍵(jian)因(yin)素(su)。中孔(kong)(kong)的(de)(de)縫(feng)隙容(rong)量(liang)一(yi)般(ban)約(yue)為0.02~1.0mL/g，比表面(mian)積(ji)較高可以達到(dao)幾百平(ping)米，能(neng)為吸(xi)咐(fu)物提(ti)供進(jin)到(dao)微孔(kong)(kong)的(de)(de)入口，又(you)能(neng)直接吸(xi)咐(fu)非常大(da)的(de)(de)分子(zi)。大(da)孔(kong)(kong)的(de)(de)縫(feng)隙容(rong)量(liang)一(yi)般(ban)約(yue)為0.2~0.5mL/g，比表面(mian)積(ji)約(yue)0.5~2㎡/g，其(qi)作用一(yi)種是使(shi)吸(xi)咐(fu)質(zhi)分子(zi)迅速深入活性(xing)(xing)碳(tan)內(nei)部較小(xiao)的(de)(de)縫(feng)隙中去;二是做(zuo)為催化(hua)劑載體，做(zuo)為催化(hua)劑載體時，催化(hua)劑僅(jin)有少(shao)許沉淀在微孔(kong)(kong)內(nei)，大(da)多數沉淀在大(da)孔(kong)(kong)和(he)中孔(kong)(kong)當中。
2、影響到活性炭吸附的具體因素(su)
鑒于活(huo)性(xing)碳(tan)水處理所涉及(ji)的吸咐過(guo)程和(he)作(zuo)用(yong)工(gong)作(zuo)原理比(bi)較(jiao)繁雜，為(wei)此(ci)影響(xiang)因素也比(bi)較(jiao)多，具體有活(huo)性(xing)碳(tan)的特性(xing)、水里污(wu)染物質(zhi)的特性(xing)、活(huo)性(xing)碳(tan)處理的過(guo)程原理和(he)挑選(xuan)的運行參數(shu)與實際操作(zuo)條件(jian)等相(xiang)關(guan)。
1)活性碳的特性
用作(zuo)水(shui)處理的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)應該有三項需求：吸(xi)咐(fu)容量大、吸(xi)咐(fu)速度(du)(du)快、機械強度(du)(du)好。活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)咐(fu)容量除其它外部條件外，具(ju)體與(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)比表面(mian)積相關，比表面(mian)積大，微孔(kong)(kong)數目(mu)多(duo)，可吸(xi)咐(fu)在(zai)細孔(kong)(kong)壁上(shang)的(de)(de)吸(xi)咐(fu)質就多(duo)。吸(xi)咐(fu)速率具(ju)體與(yu)粒(li)度(du)(du)及細孔(kong)(kong)分布相關，水(shui)處理用的(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)，要(yao)求過渡孔(kong)(kong)半徑在(zai)2.0~100nm的(de)(de)比較(jiao)發達，有益于吸(xi)咐(fu)質向微細孔(kong)(kong)內擴(kuo)散(san)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)粒(li)度(du)(du)越小吸(xi)咐(fu)速率越快，但(dan)水(shui)頭損失要(yao)擴(kuo)大，一般在(zai)8~30目(mu)范(fan)疇較(jiao)宜(yi)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)機械設備耐磨(mo)損強度(du)(du)，直(zhi)接影響到活(huo)性(xing)(xing)(xing)碳(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)使用期(qi)限。
2)吸咐(fu)質，溶質或污染物(wu)質等(deng)特(te)性同(tong)一類(lei)活(huo)性碳對于不同(tong)的(de)污染物(wu)質的(de)吸咐(fu)能力有非常大的(de)區別。
a.溶(rong)解性
對同一族物質的溶(rong)解性隨鏈(lian)的延長而減低，而吸咐(fu)容量(liang)隨同系物的系列升高或分子量(liang)的擴大而提升。溶(rong)解性越小(xiao)，越易吸咐(fu)，如活性碳(tan)從水里(li)吸咐(fu)有機酸的次序是按甲酸→乙酸→丙酸→丁(ding)酸而提升。
b.分子大小與化學結構
吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)大小和(he)化學結構對(dui)吸(xi)咐(fu)(fu)也是有非常大的(de)(de)影響。由于(yu)吸(xi)咐(fu)(fu)速(su)率受內(nei)擴散速(su)率的(de)(de)影響，吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)(zhi)、溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)子(zi)(zi)的(de)(de)大小與活性碳孔徑大小成一(yi)定比例，更有利(li)于(yu)吸(xi)咐(fu)(fu)。在同系物(wu)中，分(fen)(fen)子(zi)(zi)大的(de)(de)較(jiao)分(fen)(fen)子(zi)(zi)小的(de)(de)易吸(xi)咐(fu)(fu)，不飽(bao)和(he)鍵的(de)(de)有機(ji)物(wu)較(jiao)飽(bao)和(he)的(de)(de)易吸(xi)咐(fu)(fu)，芳香族的(de)(de)有機(ji)物(wu)較(jiao)脂肪(fang)族的(de)(de)有機(ji)物(wu)便于(yu)吸(xi)咐(fu)(fu)。
c.極性
活性(xing)碳基本上能夠看成是一類非極(ji)(ji)性(xing)的吸附劑(ji)，對(dui)水里非極(ji)(ji)性(xing)物(wu)質(zhi)的吸咐能力超過極(ji)(ji)性(xing)物(wu)質(zhi)。
d.吸咐質濃度
吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)的濃度在一定(ding)范(fan)疇(chou)時，伴隨著濃度提高，吸(xi)咐(fu)(fu)容(rong)量擴大。為此吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)、溶(rong)質(zhi)的濃度轉變(bian)，活性碳(tan)對該(gai)種吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)、溶(rong)質(zhi)的吸(xi)咐(fu)(fu)容(rong)量也轉變(bian)。
3)溶液pH
溶(rong)(rong)液pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)對吸(xi)咐(fu)(fu)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)，要(yao)與活性(xing)(xing)(xing)(xing)碳和(he)吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)、溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)綜合(he)性(xing)(xing)(xing)(xing)考量(liang)。溶(rong)(rong)液pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)調節了酸性(xing)(xing)(xing)(xing)或堿性(xing)(xing)(xing)(xing)化合(he)物的(de)(de)離(li)解(jie)度，當pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)做到某一范(fan)疇(chou)時(shi)(shi)，這類化合(he)物就需要(yao)離(li)解(jie)，影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)對這類化合(he)物的(de)(de)吸(xi)咐(fu)(fu)。溶(rong)(rong)液的(de)(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)還會影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)到吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)、溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)性(xing)(xing)(xing)(xing)，和(he)影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)膠體物質(zhi)(zhi)(zhi)吸(xi)咐(fu)(fu)質(zhi)(zhi)(zhi)、溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)帶電情況(kuang)。鑒于(yu)活性(xing)(xing)(xing)(xing)碳能吸(xi)咐(fu)(fu)水里氫(qing)、氧離(li)子(zi)，為此影(ying)(ying)(ying)響(xiang)(xiang)對其它離(li)子(zi)的(de)(de)吸(xi)咐(fu)(fu)。活性(xing)(xing)(xing)(xing)碳從水里吸(xi)咐(fu)(fu)有機(ji)污染物質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)實際效果，一般(ban)隨溶(rong)(rong)液pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)提升(sheng)而減低(di)，pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)高過9.0時(shi)(shi)，不(bu)容易吸(xi)咐(fu)(fu)，pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)越低(di)時(shi)(shi)實際效果越好(hao)。在具體運用(yong)中，應利(li)用(yong)實驗明(ming)確適宜pH值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)范(fan)疇(chou)。
4)溶液溫度
由于液相吸(xi)咐(fu)時(shi)，吸(xi)咐(fu)熱(re)較小(xiao)，因(yin)此溶液溫(wen)度的(de)影(ying)響到較小(xiao)。吸(xi)咐(fu)是放熱(re)反應。吸(xi)咐(fu)熱(re)越大(da)，溫(wen)度對(dui)吸(xi)咐(fu)的(de)影(ying)響到越大(da)。而另(ling)一方面，溫(wen)度對(dui)物質的(de)溶解性有影(ying)響，為此對(dui)吸(xi)咐(fu)也是有影(ying)響。用活性碳處理污水時(shi)，溫(wen)度對(dui)吸(xi)咐(fu)的(de)影(ying)響不明顯。
5)多組分吸咐(fu)質(zhi)共存
運(yun)用吸(xi)(xi)咐(fu)法(fa)處(chu)理水時，一(yi)般(ban)水里并不(bu)是單一(yi)的(de)(de)污染物質(zhi)，而是多組(zu)(zu)分(fen)(fen)污染物質(zhi)的(de)(de)混合物。在吸(xi)(xi)咐(fu)時，它們(men)相互(hu)間能夠(gou)共吸(xi)(xi)附，相互(hu)促進或相互(hu)之間影響。一(yi)般(ban)情況下(xia)，多組(zu)(zu)分(fen)(fen)吸(xi)(xi)咐(fu)時分(fen)(fen)別的(de)(de)吸(xi)(xi)咐(fu)容量比單組(zu)(zu)分(fen)(fen)吸(xi)(xi)咐(fu)時低。
6)吸咐實(shi)際操作條(tiao)件
由(you)于活性碳液(ye)相吸咐(fu)時(shi)，外擴散或(huo)液(ye)膜擴散速率對吸咐(fu)有影響(xiang)，因此吸咐(fu)裝管的(de)型式、接觸時(shi)間也就是通水速率等對吸咐(fu)實(shi)際效果都是有影響(xiang)的(de)。
以上就是活性碳的吸附性及影響到活性炭吸附的具體因素介紹，通過這些內容介紹，我們知道影響活性炭吸附的因素很多，因此，在我們選擇活性炭作為過濾材料時(shi)，要注(zhu)意(yi)這(zhe)些影響因素，這(zhe)樣才能將(jiang)活(huo)性炭的過濾效果(guo)發揮更好。
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