什么是活性炭 活性炭是什么东西

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什么是活性炭 活性炭是什么东西

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在污水处理项目中,“活性炭”是一个绕不开的词,今天就来简要的分享一下:什么是活性炭?活性炭有哪些特性?
活性炭是一种非常优良的吸附剂,它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料,通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成 。活性炭具有物理吸附和化学吸附的双重特性,可以有选择地吸附气相、液相中的各种物质,以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的 。
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吸附性质是活性炭的首要性质 。活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶,在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙 。按IUPAC方法分:微孔小于1.0nm、中孔1~25nm、大孔大于25nm 。活性炭微孔的孔隙容积一般只有0.25~0.9mL/g,孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500~1500㎡/g,也有称高达3500~5000㎡/g的 。这些孔隙特别是微孔提供了巨大的表面积 。
活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中,因此微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素 。中孔的孔隙容积一般约为0.02~1.0mL/g,表面积最高可达几百平米,能为吸附物提供进入微孔的通道,又能直接吸附较大的分子 。大孔的孔隙容积一般约为0.2~0.5mL/g,表面积约0.5~2㎡/g,其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去;二是作为催化剂载体,作为催化剂载体时,催化剂只有少量沉淀在微孔内,大都沉淀在大孔和中孔之中 。
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影响活性炭吸附的主要因素有哪些?
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 。
【什么是活性炭 活性炭是什么东西】(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 。
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(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 。