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活性炭水处理的主要影响因素

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发表于 2006-6-7 17:50:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
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。主要与活性炭的性质、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有关。
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    一、活性炭的性质: z6 [' j9 D+ g
   
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    由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。
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    因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。  r  h$ ^6 p7 B2 s$ ^
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  l0 n& u6 M4 X# q- m! e    此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。
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, t& A6 s  x7 Y  C+ E8 O    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。活性炭的吸附容量附其他外界条件外,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20~1000A)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目范围较宜,活性炭的机械耐磨强度,直接影响活性炭的使用寿命。
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    二、吸附质(溶质或污染物)的性质' ^; D. ]& }1 L2 Z9 m4 Z  }
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, n1 P& E. l$ k: {' H    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
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   (一)溶解度, O1 Z) T% @% }+ M4 s
   
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    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。! o( o+ T, Y9 ?2 u" I! C4 n  \
   3 F8 k. g+ I2 a8 p% s) Z

% H- ^+ a  D: `1 H    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。
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" ^0 K" X6 H! m$ w7 L! b* q8 g   (二)分子构造
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7 K0 o. \1 h" f$ H    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。
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) O. V1 k; O9 p' G# V# ], o   (三)极性
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    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。; R# I6 S9 K& K

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  O; r$ ^& B' J$ q( A/ D1 {+ q   (四)吸附制裁(溶质)
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    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。! r% x( K7 D2 ~  ?
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# ?7 y, T  ?% z0 ?2 n: q    三、溶液pH的影响0 e! Y2 x/ [5 U

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' a7 r( b3 k% Q! l    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。
; I4 i" k' i7 |* r# ~: M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。
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    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。
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    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。
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    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,通过试验确定最佳pH值范围。& [+ A: N2 C# t3 t: o$ G+ T0 l
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1 r5 h4 J$ O0 p: P. d: w/ i  \    四、溶液温度的影响
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5 ]  \+ `3 v0 j' p$ u1 `    因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。
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3 N& O  N/ s, T  ]$ I( x; z9 `6 v    吸附是放热反应。吸附热,即活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量,以KJ/mol为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。
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    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。
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/ d0 |& }5 m" @) D& _# Y- E3 ~) D- Y    用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。
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. s( L2 \$ n6 x  M9 Z    五、多组分吸附质共存的影响
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; u: f6 }4 X  ^    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,多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。% D6 _! A( H9 x* I

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2 `* V( k6 g9 ^: o9 N8 q* F2 E    六、吸附操作条件+ x+ i, l/ N7 x
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1 h* ^6 `/ T! M* e/ W2 o* x2 ]    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。- [5 s  P6 ?4 x( ?; f. x* D7 m
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    综上所述,影响吸附的因素很多,应综合分析,根据具体情况,选择最佳吸附条件,达到最好的吸附效果。/ A, F( k+ w3 Q* a; J
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