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活性炭吸附法在污水處理設備中的應用

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活性炭吸附法在污水處理設備中的應用

發布日期:2019-03-13 作者: 點擊:

活性炭吸附法在污水處理中的應用

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。活性炭具有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。我公司在此基礎上生產研發的活性炭過濾器在污水處理應用中發揮著積極的作用,小編先為您介紹一下活性炭本身的吸附特性及影響其吸附效果的主要因素,希望對您有所幫助。


1、活性炭的吸附性

 

    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。活性炭微孔的孔隙容積一般只有0.25~0.9Ml/g,孔隙數量約為1020個/g,全部微孔比表面積約為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,比表面積可達幾百平米,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,比表面積約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。


2、影響活性炭吸附的主要因素


    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有關。


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2.0~100nm)較為發達,有利于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目范圍較宜。活性炭的機械耐磨強度,直接影響活性炭的使用壽命。


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。


       a.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。


       b.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。


       c.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物質。


       d.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。


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。活性炭從水中吸附有機污染物質的效果,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,應通過試驗確定合適的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。用活性炭處理污水時,溫度對吸附的影響不顯著。


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