Adsorpsjonsprinsippet for aktivert karbon

Innføring av aktivert karbon

Aktivert karbon er et svart pulver eller granulært karbonmateriale. På grunn av det uregelmessige arrangementet av mikrokrystallinsk karbon i strukturen av aktivert karbon, er det porer mellom kryssforbindelser, og karbonstrukturfeil vil bli generert under aktivering, så det er en slags porøst karbon med lav bulktetthet og stort spesifikt overflateareal. Filterets hovedmateriale.

Produksjon av aktivert karbon

Det viktigste råmaterialet av aktivert karbon kan være nesten alle karbonrike organiske materialer, som kull, tre, fruktskall, kokosnøttskall, valnøttskall, aprikosskall, jujubeskall, etc. Disse karbonholdige materialene omdannes til aktivert karbon ved pyrolyse ved høy temperatur og visse trykk i en aktiveringsovn. Under denne aktiveringsprosessen dannes et stort overflateareal og en kompleks porestruktur gradvis, og den såkalte adsorpsjonsprosessen utføres i og på disse porene. Størrelsen på porene i det aktiverte karbonet har en selektiv adsorpsjonseffekt på adsorbaten, som er Fordi makromolekyler ikke kan komme inn i porene av aktivert karbon mindre enn porene. Aktivert karbon er en hydrofob adsorbent laget av karbonbaserte materialer som råvarer, som karboniseres og aktiveres ved høy temperatur. Aktivert karbon inneholder et stort antall mikroporer og har et stort overflateareal, som effektivt kan fjerne farge og lukt, og kan fjerne de fleste organiske miljøgifter og noen uorganiske stoffer i sekundært avløp, inkludert noen giftige tungmetaller.

Prinsippet om aktivert karbon

1) Filtreringsprinsipp

Det aktiverte karbonfilteret er en prosess for å avskjære miljøgiftene i suspendert tilstand i vannet, og det avskjærte suspenderte stoffet fyller hullene mellom de aktiverte karbonene. Porestørrelsen og porøsiteten til filterlaget øker med økningen av partikkelstørrelsen til det aktiverte karbonmaterialet. Det vilt, jo grovere partikkelstørrelsen på det aktiverte karbonet, jo større er plassen som kan imøtekomme de suspenderte faste stoffer. Det manifesteres som forbedret filtreringskapasitet, økt smussholdingskapasitet og økt smussavskjæring. Samtidig, jo større porene i det aktiverte karbonfilterlaget, jo dypere kan de suspenderte faste stoffer i vannet transporteres til neste lag med aktivert karbonfilterlag. Under betingelse av tilstrekkelig beskyttelsestykkelse kan de suspenderte faste stoffer beholdes mer, noe som gjør de midterste og nedre filterlagene mer effektive. Avskjæringsfunksjonen er godt anstrengt, og mengden av forurensende avskjæring av enheten øker.

Strengt tatt kommer oppbevaringskapasiteten til aktivert karbon for suspenderte faste stoffer fra overflatearealet som leveres av aktivert karbon. Når strømningshastigheten er lav, kommer filtreringskapasiteten til enheten hovedsakelig fra screeningeffekten av aktivert karbon, og når strømningshastigheten er rask, kommer filtreringskapasiteten fra adsorpsjonseffekten på overflaten av aktiverte karbonpartikler. Jo sterkere vedheft.

2) Prinsippet om adsorpsjon

I henhold til de forskjellige kreftene mellom aktiverte karbonmolekyler og forurensende molekyler under adsorpsjonsprosessen, kan adsorpsjon deles inn i to kategorier: fysisk adsorpsjon og kjemisk adsorpsjon (også kjent som aktiv adsorpsjon). I adsorpsjonsprosessen, når kraften mellom aktiverte karbonmolekyler og forurensende molekyler er van der Waals kraft (eller elektrostatisk tiltrekning), kalles det fysisk adsorpsjon; Når kraften mellom aktiverte karbonmolekyler og forurensende molekyler er kjemiske bindinger, kalles det chemisorpsjon. . Adsorpsjonsstyrken til fysisk adsorpsjon er hovedsakelig relatert til de fysiske egenskapene til aktivert karbon, og har lite å gjøre med de kjemiske egenskapene til aktivert karbon. Fordi van der Waals-kraften er svak, har den liten effekt på strukturen av forurensende molekyler. Denne kraften er den samme som den intermolekylære samhørighetskraften, slik at fysisk adsorpsjon kan sammenlignes med agglomerasjonsfenomen. De kjemiske egenskapene til miljøgiftene forblir uendret ved fysisk adsorpsjon.

På grunn av den sterke kjemiske bindingen har den stor innflytelse på strukturen av forurensende molekyler, slik at chemisorpsjon kan betraktes som en kjemisk reaksjon, som er et resultat av kjemisk interaksjon mellom miljøgifter og aktivert karbon. Chemisorpsjon innebærer vanligvis elektronpardeling eller elektronoverføring, i stedet for enkel perturbasjon eller svak polarisering, og er en irreversibel kjemisk reaksjonsprosess. Den grunnleggende forskjellen mellom fyseorpsjon og chemisorpsjon er kraften som skaper adsorpsjonsbindingen.

Adsorpsjonsprosessen er en prosess der forurensende molekyler adsorbert til den faste overflaten, og molekylenes frie energi vil avta. Derfor er adsorpsjonsprosessen en eksotermisk prosess, og varmen som frigjøres kalles adsorpsjonsvarmen til miljøgiften på den faste overflaten. På grunn av de forskjellige kreftene til fysisk adsorpsjon og kjemisk adsorpsjon, viser de visse forskjeller i adsorpsjonsvarme, adsorpsjonshastighet, adsorpsjonsaktiveringsenergi, adsorpsjonstemperatur, selektivitet, adsorpsjonslagnummer og adsorpsjonsspektrum.

Aktivert karbon adsorpsjonsteknologi har blitt brukt i raffinering og decolorization av farmasøytiske, kjemiske og næringsmiddelindustrien i mange år i Kina. Den har vært brukt til industriell avløpsrensing siden 1970-tallet. Produksjonspraksis viser at aktivert karbon har utmerket adsorpsjon for å spore organiske miljøgifter i vann, og det har god adsorpsjonseffekt på industrielt avløpsvann som tekstiltrykk og farging, farget kjemisk industri, matbehandling og organisk kjemisk industri. Under normale omstendigheter har den en unik evne til å fjerne organiske forbindelser representert av omfattende indikatorer som BOD og COD i avløpsvann, som syntetiske fargestoffer, overflateaktive stoffer, fenoler, benzener, organokloriner, plantevernmidler og petrokjemiske produkter. Derfor har aktivert karbon adsorpsjon gradvis blitt en av de viktigste metodene for sekundær eller tertiær behandling av industrielt avløpsvann.

Adsorpsjon er den langsomtvirkende prosessen med ett stoff som festes til overflaten av et annet. Adsorpsjon er et interfacial fenomen, som er relatert til endringer i overflatespenning og overflateenergi. Det er to kjøreevner som forårsaker adsorpsjon, den ene er frastøtelse av løsningsmiddelvann til hydrofobe stoffer, og den andre er affinitetsattraksjonen av faste stoffer til løsningsmidler. Det meste av adsorpsjonen i avløpsrensing er et resultat av den kombinerte effekten av disse to kreftene. Det spesifikke overflatearealet og porestrukturen til aktivert karbon påvirker direkte adsorpsjonskapasiteten. Ved valg av aktivert karbon bør det bestemmes gjennom eksperimenter i henhold til kvaliteten på avløpsvannet. For utskrift og farging av avløpsvann bør karbonarter med utviklede overgangsporer velges. I tillegg har askeinnholdet også innflytelse. Jo mindre askeinnholdet er, desto bedre blir adsorpsjonsresultatene; Jo nærmere størrelsen på adsorbatmolekylet er karbonporenes diameter, jo lettere er det å bli adsorbert; adsorbatkonsentrasjonen påvirker også adsorpsjonskapasiteten til aktivert karbon. Innenfor et visst konsentrasjonsområde øker adsorpsjonskapasiteten med økningen av adsorbatkonsentrasjonen. I tillegg spiller vanntemperatur og pH også en rolle. Adsorpsjonskapasiteten ble redusert med økningen av vanntemperaturen.