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影响活性炭吸附的主要因素有哪些

阅读:297 时间:2021-11-18 15:50

  由于活性炭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,主要有活性炭的性质、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。

  (1)活性炭的性质

  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。

  活性炭的吸附容量除其他外界条件外,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2.0~100mm)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。

  (2)吸附质(溶质或污染物)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。

  ①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。

  ②分子大小与化学结构: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。

  ③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。

  ④吸附质浓度: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。

  (3)溶液pH

  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,应通过试验确定最佳pH值范围。

  (4)溶液温度

  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。

  (5)多组分吸附质共存

  应用吸附法处理水时,通常水中不是单一的污染物质,而是多组分污染物的混合物。在吸附时,它们之间可以共吸附,互相促进或互相干扰。一般情况下,多组分吸附时吸附容量比单组分吸附时低。

  (6)吸附操作条件

  因为活性炭液相吸附时,外扩散(液膜扩散)速度对吸附有影响,所以吸附装置的型式、接触时间(通水速度)等对吸附效果都有影响。


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