详细介绍:
活性炭的吸附是物理和化学的反应过程,外在因素和和活性碳的本体因素都会
影响到它的吸附效果,由于活性炭用于水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复
杂,因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理
的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
一、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,所以活性炭的微
孔分布是影响吸附的另一重要因素。
此外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。
用于水处理的活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。
活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与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,水处理用的活性炭,要求过渡孔(半径20~1000A)较为发达,有利于吸附质向微
细孔中扩散。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8~30目
范围较宜,活性炭的机械耐磨强度,直接影响活性炭的使用寿命。
二、吸附质(溶质或污染物)的性质
同一种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)分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例,最利于吸附
。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
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,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。
由于活性炭能吸附水中氢、氧离子,因此影响对其他离子的吸附。
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,通过试验确定最佳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。
用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。
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