活性炭水处理的主要影响因素

jakee168

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 ~6 _0 O% e! N" m( C  a   

    一、活性炭的性质
# N1 h- Q/ O6 \* S5 W' h   
8 O) Y6 P/ o' M- m+ b) ?! _
2 A* c- z$ l# |) `0 c: F    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。
( O2 |0 \: }; l: l" n# H) V" H& B   
  C# u5 [# M1 a7 M2 ^
, C3 B; i0 d9 l# c* Q6 ~    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。
, i5 n2 p7 V) M   

* m( M9 Y) y3 V1 k( Y3 v3 \3 {3 A    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。
/ l# i4 F' A: W( h+ X6 r   
, w: C' {( _& m/ L; v/ w
& @! v. m/ i# {) {    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。
' k$ L; e% {  l5 }9 U0 z$ r   
1 ^' d5 S1 j6 g2 ]( Y* f
# b6 ?2 \0 l; x# s- o4 F    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
   
$ |, w5 Y6 ^/ ?1 L  V
    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
7 p  U; C$ T! n, z   

   （一）溶解度
   
! e; _9 s/ d( m/ _- |3 L& N
    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。
/ {& a4 f2 _- G- A   
1 r- l7 h8 ]/ V9 D
    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。
% I# w4 J" M! V' T   
3 R* I! _) Z9 u' j  \6 E
   （二）分子构造
5 c4 L4 f( E4 v# E& W' B  
; {6 }9 ~  ^" P3 L* A
+ z) s/ g' A' l% i1 |: e$ 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。
  
3 G! q) v0 }# Z. K+ O  k
   （三）极性

3 D( v3 L, V' O' _( g
; L# W6 [$ e: F" C8 p% q    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。
0 f2 i- I. U  ^: M/ j3 H

1 L1 G1 g' |8 i5 ?9 V7 F   （四）吸附制裁（溶质）


; J6 e1 T. @, P" d) M5 d: p    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。
* F. t, P3 Z% Y( j

1 s4 P) ?% i9 `2 j: V, z. g6 `    三、溶液pH的影响

' ~$ g* q5 n% \7 C5 R
    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。
9 ^: R6 Z5 R/ T( s- X( t5 H

    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。
% ?( k4 k# P5 l4 s7 T2 J/ x3 l

4 X. W8 [; H& S; m* V    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。
6 a0 i( ~( `5 c$ {$ [) c& |/ e

    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。
3 A+ y9 `/ [0 @

    四、溶液温度的影响

# z7 M' {( R  H; z6 r% U  @
    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。


7 ^7 X9 @, a. X- C) f# ?    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。
# K8 @; M: ^5 B- p
+ W$ h  F, F! S% w' u  P. A. |
    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。
) x! e1 y+ E+ c( g7 q  A* A4 N
/ `0 P8 b4 b) [
    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。


$ p( g$ X- M$ {$ I    五、多组分吸附质共存的影响
- ~# L; c4 L' T0 x% ~
" c# g5 G- H/ b0 H
    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。
2 y6 D/ s% z# x- U8 f
3 F( G; _9 ?" S6 V0 F5 d; @
: T' s( y' a$ L    六、吸附操作条件
( S2 ^- o; p6 W( e0 G
6 y6 j# \" L- Q# w) p6 o  O8 R
7 X+ [/ `. x# {+ e- L: C    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。
& G8 }' g4 b" n' B
! z8 T4 e3 G# H% ]
    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。
1 V/ ^6 D+ p' U5 K
. U. p$ _! o" N' t$ K