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活性炭的吸附原理讲解

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活性炭的吸附原理讲解

发布日期:2020-12-08 作者: 点击:

  根据活性炭分子与污染物分子在吸附过程中作用力的不同,活性炭吸附可分为物理吸附和化学吸附(也称主动吸附)两大类。在吸附过程中,当活性炭分子与污染物分子之间的作用力为物理吸附时;当活性炭分子和污染物分子之间的作用力为化学键时,称为化学吸附。


  物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关,与活性炭的化学性质无关。由于范德华力很弱,对污染物分子的结构影响很小,这个力和分子间的凝聚力一样,所以物理吸附可以类比为凝聚现象。污染物被物理吸附时,化学性质保持不变。


  由于化学键很强,对污染物分子的结构影响很大,所以化学吸附可以看作是一种化学反应,是污染物与活性炭发生化学相互作用的结果。化学吸附一般涉及电子对共享或电子转移,而不是简单的微扰或弱极化,是不可逆的化学反应过程。


  物理吸附和化学吸附的根本区别在于产生吸附键的力。吸附过程是污染物分子吸附在固体表面的过程,分子自由能会降低。所以吸附过程是放热的,释放的热量称为污染物在固体表面的吸附热。由于物理吸附力和化学吸附力的不同,它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层和吸附光谱等方面表现出一定的差异。


  活性炭吸附技术在我国制药、化工和食品工业中用于精制和脱色已有多年。自20世纪70年代以来,它已被用于工业废水处理。生产实践表明,活性炭对水中微量有机污染物有较强的吸附能力,对纺织印染、染料化工、食品加工、有机化工效果等工业废水有较好的吸附能力。一般情况下,对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物,如合成染料、表面活性剂、酚类、苯类、有机氯、农药、石油化工等具有独特的去除能力产品。因此,活性炭吸附法逐渐成为工业废水主要的二级或三级处理方法之一方法。


  吸附是一个缓慢的过程,一种物质附着在另一种物质的表面。吸附是一种界面现象,与表面张力和表面能的变化有关。引起吸附的驱动力有两个,一个是溶剂水对疏水物质的排斥力,另一个是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附大多是这两种力综合作用的结果。


  活性炭的比表面积和孔结构直接影响其吸附能力。选择活性炭时,应根据废水质量通过实验确定。印染废水应选择过渡孔发达的碳物种。另外,灰分也有影响,灰分越小,吸附性能越好;吸附质分子的大小越接近碳的孔径,越容易被吸附。吸附剂浓度也影响活性炭的吸附能力。在一定浓度范围内,吸附容量随着吸附质浓度的增加而增加。此外,水温和pH值也有影响。吸附量随着水温的升高而降低。


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