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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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8 O2 E( J# @# J2 ]) L
. b6 w7 c) q# Y4 f: f$ }0 N    一、活性炭的性质
. X) b& ?+ g. g2 [4 }   
3 o4 \2 q0 l* P6 c, x$ _, R. G2 K
- o6 q, p# a6 A- O, B2 \    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。% k# l& N" q. C. j$ A7 {& ~- M
    4 e6 Z0 t$ m/ Q7 p

- f$ h! U  E! T& e' j4 [/ ?" D    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。
' }  u) i& p4 _2 H# K7 X! D    7 L( w, i# |* |. W$ P

. e  C$ P( K3 \: d    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。+ V, ~  i6 E2 S: [, G0 e: h7 K
    0 f( J' g/ ^! M
5 q4 p3 p. c6 w: o/ P% U. ^. 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。! V4 e5 |7 `- Y8 F7 @6 W
    7 f0 r5 x3 D1 @, i2 k

* e! G0 V# `( Q3 h    二、吸附质(溶质或污染物)的性质
7 N. [3 c* E( w. ~" {% @& {4 d   
& e3 c! f7 p9 L* t, H/ v7 x: j( O! r( B) [, P
    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
5 j- q3 k7 E) r/ m/ q2 r   
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   (一)溶解度2 g. O' j6 i: t7 F# n9 |
   / [* H3 |, S0 r$ S% j% y' L1 y

# E  b, O6 @; V! q, f    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。
+ F5 u2 f! k/ _) Z   ! G% J+ o- ~7 N! J3 |

( U. S/ h' {. j    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。* f4 z% Z" _2 n; T7 u: w% [3 ?
   1 K! s7 E" N; [* b" W

1 v: f- [  `9 P/ s   (二)分子构造
8 x7 h2 N+ A9 u  
! O& V9 W" z9 Y  c7 F9 [7 B
3 ]" }2 `% b1 F7 w1 i    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。
! M  J, h# s* ^" w. X  
3 n  k5 w6 m; h$ U
# L2 o- K5 I8 ~: P: Z" o- ~   (三)极性. `$ o# W: [$ j" L
/ b4 @! K, ?1 o3 o$ b/ Z  {

8 h5 E4 a* J: ^6 ^' `" d3 A    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。
1 F  q. z. ~3 o9 X1 v 9 N; L4 |, D3 l; m" E# z4 f0 @
3 Q' I3 t' Z4 E( l' B
   (四)吸附制裁(溶质)
3 Y9 x& l6 ~5 p' s" I) _
& r% I1 ~& U: _. C' R8 g; [9 V% I0 ?8 `
    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。8 R0 e& S( e  ]# |0 U8 K

* S5 L; h6 `1 r; r& {, U' ?1 a! c
& U9 w4 F) _) @9 q    三、溶液pH的影响
4 j( C5 ^) \$ e1 {( k3 z
$ Z+ q) t8 `5 T- l, w/ b0 I
8 A: X4 K# e; O) W4 u" T    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。
( E2 ^6 I) L3 X6 T# i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。
, w7 _! t& V' H: M/ e) l
9 u4 Y- |# g3 \* b' U0 d2 j5 \* S
- N" k3 d8 @3 \* P1 Q    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。' c2 M3 y! D; i, J! q4 |

- V# W+ R! U; K% O2 W
( @  u# D, a7 q. K, I    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。
+ H( B2 d  k" f' N9 |1 I/ d7 O3 x5 c, F2 G8 A

6 |$ o" K) h; \3 f    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。  J# Z& [3 j+ u: J5 k; U2 B) H

7 \  ~8 k. r' T' d$ }2 \5 F3 R( x) ^6 V; \' W& F5 @
    四、溶液温度的影响$ ?, i0 C1 p, E. N- g5 J  Z. [; ]7 L$ J

. P" v) ]  s1 y) I8 q0 x& F5 n
9 P6 A: @7 s6 W: s    因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。
& g  j* P. M( |" ]% c3 c( K* T' R& Z6 y  K4 [: P

* {6 c7 A0 @0 P3 {2 v- d& {    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。
: I* ~! P1 G4 s
% g! W; y: ~  m3 l* G4 u' k8 K8 n6 v5 x* x
    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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- g3 l" Q- Q' y2 n" c% l. I
    用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。0 Y  q5 ]6 j7 u# a( G( b
- s# @+ _+ h/ C

; x5 Y# V) f0 }1 _    五、多组分吸附质共存的影响" w9 x. M8 `6 g3 k1 A
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: r1 [# h) e+ b% m* i$ c4 G+ E
    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。
( ^( _" A$ D1 ]6 k" G" U5 @5 H; V' G* p5 h
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    六、吸附操作条件: [. y% y  s, y" M; f
# H! \: w2 F9 O8 _6 \/ W

' z+ y+ K* c8 f; ^: }: K. }0 g    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。1 e7 @$ n  h$ k4 K$ F% A) _% D5 ^
  t9 o. n; g4 }/ `4 B, Z  B; T

2 z: \) I3 v% ~, @5 c    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。2 t( F1 }/ h7 O4 {1 N/ ^

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