活性碳
      活性碳

      活性碳是一種黑色多孔的固體炭質。早期由木材、硬果殼或獸骨等經炭化、活化制得,后改用煤通過粉碎、成型或用均勻的煤粒經炭化、活化生產。主要成分為碳,并含少量氧、氫、硫、氮、氯等元素。活性碳在結構上由于微晶碳是不規則排列,在交叉連接之間有細孔,在活化時會產生碳組織缺陷,因此它是一種多孔碳,堆積密度低,比表面積大。普通活性碳的比表面積在500~1700m2/g間。具有很強的吸附性能,是用途極廣的一種工業吸附劑。

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          吸附原理

          根據吸附過程中,活性碳分子和污染物分子之間作用力的不同,可將吸附分為兩大類:物理吸附和化學吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中,當活性碳分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附; 當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理性質有關,與活性碳的化學性質基本無關。由于范德華力較弱,對污染物分子的結構影響不大,這種力與分子間內聚力一樣,故可把物理吸附類比為凝聚現象。物理吸附時污染物的化學性質仍然保持不變。


          由于化學鍵強,對污染物分子的結構影響較大,故可把化學吸附看做化學反應,是污染物與活性炭間化學作用的結果。化學吸附一般包含電子對共享或電子轉移,而不是簡單的微擾或弱極化作用,是不可逆的化學反應過程。物 理吸附和化學吸附的根本區別在于產生吸附鍵的作用力。

          吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程,分子的自由能會降低,因此,吸附過程是放熱過程,所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同,它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的差異。

          活性碳吸附技術在國內用于醫藥、化工和食品等工業的精制和脫色已有多年歷史。70年代開始用于工業廢水處理。生產實踐表明,活性炭對水中微量有機污染物具有卓越的吸附性,它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機化工等工業廢水都有良好的吸附效果。一般情況下,對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的有機物,如合成 染料、表面性劑、酚類、苯類、有機氯、農藥和石油化工產品等,都有獨特的去除能力。所以,活性碳吸附法已逐步成為工業廢水二級或三級處理的主要方法之一。

          吸附是一種物質附著在另一種物質表面上的緩慢作用過程。吸附是一種界面現象,其與表面張力、表面能的變化有關。引 起吸附的推動能力有兩種,一種是溶劑水對疏水物質的排斥力,另一種是固體對溶質的親和吸引力。廢水處理中的吸附,多數是這兩種力綜合作用的結果。活性炭的比表面積和孔隙結構直接影響其吸附能力,在選擇活性炭時,應根據廢水的水質通過試驗確定。對印染廢水宜選擇過渡孔發達的炭種。此外,灰分也有影響,灰分愈小,吸附性能愈好;吸附質分子的大小與炭孔隙直徑愈接近,愈容易被吸附;吸附質濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內,吸附量是隨吸附質濃度的增大而增加的。另外,水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少。

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