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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。
2 \# A. e2 d# ^9 z3 t    7 X9 [. I! `3 @1 K8 s; }* Y6 c

; B- f3 P, Q5 S2 u7 ^/ k) B    一、活性炭的性质2 E5 c& {4 _1 G' K! l
   
. B: J& Y* D9 e- T
. ]8 A+ ^: n- B, p+ U- p6 Z    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。  z# z1 s$ w1 ]/ L' _
   
6 z* I0 h, S" X; z. C& V+ y  ~# v7 s' J5 ]5 I! q# V1 l( K% P
    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。
, J& _6 a4 R# M' ]3 N    6 L( z" o* s! v% Q7 ^2 g7 j; d. s
8 P5 E( m2 ^- P4 e. G
    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。% \5 F' W' E( y7 B
    6 i- W% [: n: [3 J- H6 P7 s' s

# E& R' o& }8 d: m2 D* M) C    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。9 E* V8 H3 E; E) Q( k9 e
   
# {: U7 t( i3 t/ z& N! S4 Y  _, E7 P3 ^5 K' V* m
    二、吸附质(溶质或污染物)的性质
( ]" a$ J0 J  h    7 a; m2 S/ @; L6 g5 V

8 }: u2 |. d' X, \7 _; j    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
4 }& o3 m" F9 ?   
: d. }& \0 k5 I: }6 ^3 E) D; [- e/ L2 a1 a& {- M; _! X! h" Y8 Z
   (一)溶解度7 K3 v( q. V1 _+ r
   
% s3 x0 [8 h1 |# ?. Y
: b; v) J; [! S    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。' _, _# F6 D; [$ `( ?
   
+ [8 Q# [( G" Z. F9 Q. ~  h; C# x: h  K3 M
    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。) n- i/ }9 n/ R2 d
   4 q; b' M9 b) G  Z8 X+ n4 n

8 ?( h) |8 Q) L/ T+ y   (二)分子构造" u7 E  l6 _) H" b& b  q  v" l. }
  % O/ w7 n3 _) _2 h& O! x, s3 X( z
% N5 H0 U; E: N/ m* u
    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。) T( v: ^  ^! J0 r( T
  ! z/ u8 m$ j' S; g; R
$ I* ]9 t/ a; e# @; @" Q
   (三)极性
+ P* n$ B# X8 W4 g % o+ X9 T  R. v) G. K  I

. k6 ?9 Y* L: u9 l9 g    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 l9 E2 y( v8 S

( w3 w4 ~) p/ H; k2 x1 R# ^
3 R& c: b  G* L% d8 h   (四)吸附制裁(溶质)/ x: ?0 \" Q  q) c' H; i

! {+ y: z( N" K0 h
9 [0 R1 q& B/ i1 v  e2 I" M! Q# Q    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。
4 V3 x5 ^5 y# x# k4 a! R" J! a) b0 N) z0 B" s
& P, r1 l' s6 p' o, S: Y8 ]
    三、溶液pH的影响
/ R0 f) u+ e2 V1 B% s- C+ g
) e" d2 a( P& E# t3 G
- O6 E0 `3 A7 `* x$ U! S3 |: P! ^    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。0 q8 k8 U  J" t
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。
! i' Q8 A/ E3 x+ s/ M' x, o
, l$ g2 H! s) k% q4 z
; Q/ D3 p- L' V  [& [5 E( P( w: H& o1 P+ y    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。
* |) P, O5 d. }1 y
  |$ E2 T, S; \$ L3 R  }9 ~3 b
. t' d3 W* C# Z/ L1 L    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。; i8 a* U* U: M: C
5 |/ Z( |% r9 U4 t0 v) C4 [. Q

' Y# _/ n6 n( a$ 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。
7 d+ M3 X3 @8 n; V, P- P$ v( \$ Z+ i/ y/ g

7 {! E% Q. \8 b. x    四、溶液温度的影响
6 u/ i. {4 E- `* i- R
3 N. l& l* W+ m- x2 u% q6 ^' \- w/ c6 X& k/ C
    因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。
, [3 @" y% j& b* I, ?3 e7 H7 i! ^, w$ Y$ @3 y/ G
0 `5 D+ h# ?3 L; ~6 }
    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。
- }0 Y: t( n$ T1 _$ ^- W: _& q! ^" v8 A( ~1 E+ [0 Y: ~
9 N  C3 \$ O" V; W5 ^. }4 L* B9 I
    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。3 L% C$ q5 Q7 v& e

% S3 D" G, I# r% A
* _7 P3 z! m3 z; S3 e" t1 \7 ]    用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。! v  H4 I8 Y$ T" i& R# u
& Z) ]9 C. m9 ~9 i

2 i6 ?' s( D/ O3 r% x  L    五、多组分吸附质共存的影响0 T8 j. k3 T% [, x
! {  Y  @: F) e  Y" R

. k" p$ c# A7 V. ~/ a" y8 O3 `    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。
( |$ {7 w% j6 B4 A- D; o& Y3 W- d* J* a4 Z9 b9 R7 t

7 Q3 g  F$ i$ P- H3 Y' h    六、吸附操作条件
/ m9 ^( f0 P5 Q% E2 m2 K$ U4 I* N

4 ?/ }+ E" J- e; S. O2 w7 _3 ]    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。
6 T7 F' `& N2 r. {% M8 l! M4 g6 C' l- s$ b
' `6 \8 }2 B8 u! W
    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& |. N" l! Y0 a* {; l4 B+ c# d2 K5 I4 T  ~2 F% v
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