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。
( y  |5 z1 @0 Z! i# o$ J; h   
5 b5 R5 j) o( b+ l/ L7 O
, b( U: B; O3 K2 L4 }$ _    一、活性炭的性质
   
8 F8 T" s+ Y; M* |* U
    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: x& K0 b; v) R' [7 }# R   

8 v" R" i* w) g1 a4 a0 c+ w( @    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。
- I; I$ C4 p# P% u   

    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。
8 {, P) w, j$ ]! H! {1 y- M# i$ {. [   
7 w# a+ q/ @, w# b7 Z+ L. K
    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。
   
1 E, O0 q' i  Z2 p2 ^& Z
    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
# X7 P/ r' I+ x& K9 s   
0 ^7 K) \) z/ u2 R# j! a( p
    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
" n  m. E' M: b   

9 A  V: V. A, L1 ~  ^   （一）溶解度
4 f* D5 y! M+ n3 Y3 b1 g/ _/ W   

    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。
$ P$ V: [  c) b5 q   
0 W, o: ^* T& U
    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。
$ q8 v( t# y4 q9 R" P7 u   

- X4 @. M( \4 [7 b# f4 K) a   （二）分子构造
  
3 w& O) t3 J; K
. o+ h6 ~( h8 e! b! 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。
  

   （三）极性
! j/ J2 \# W5 L! I; A
8 `  {; O4 q* W2 @" \
    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 v; ?4 v; w; m5 l6 o

   （四）吸附制裁（溶质）

. v" g7 \, Q( o- r7 |9 B4 H: C
    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。
3 K9 W% i* N# A3 `
, F$ G) A. x7 F$ |, S0 P
' D) U) P! j8 J1 N" H5 c2 @    三、溶液pH的影响
1 G4 u% L+ i3 ]0 I
: O- C& U8 G, K  X8 B* M
8 m# f# K: T& S$ H, d, o9 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。
9 t) ^( i* N* j: L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。
% t, o) [6 E. o1 i/ p/ E& }

    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。
3 T& Z: M: w  q
1 n' y- @& V9 S1 J- A9 n
, w) E* ]( H  w- m$ U    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。

$ \" s. V0 \7 f- A$ I
6 j( n5 a4 g  ^: n. |    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。

4 [+ M6 o7 h* C9 i4 t; m; u1 P$ A
& j( x" r- g: n6 X" p8 G8 O    四、溶液温度的影响


8 D9 ]0 c# H+ ]4 O* @1 K    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。


    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。
6 {' L& N; _$ l- p; n
6 {7 ?2 a/ T- l$ A+ g+ O
    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。

  C: ?; i2 p& h/ c& Z
8 R( j. E1 ~: i2 k9 @4 `* i    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。

8 ^1 Z. s& x' T9 C4 ?
    五、多组分吸附质共存的影响

8 W( X! B' {' S7 Q+ a( V
    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。

/ K$ w$ _3 `  z
$ h$ S2 n" T$ l0 S9 j. I( b  w    六、吸附操作条件
2 D6 D# O2 B  [8 ~& N: E' h/ L
" ~8 [9 b2 O1 _# C# ]& i- M
  |" O/ q1 g/ C* V2 K' E    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。
( S) q# T5 F6 @' r" \5 c/ N. E; U

1 R  V- {$ G1 E" r, b! Y3 M( U    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 u- Z$ {2 J, v" b