活性炭吸附技术在水处理方面的应用

[编辑:云南名膜水处理设备公司] [时间:2016-12-01]

1、活性炭性质及特点

  活性炭是一种由煤、沥青、石油焦、果壳等含碳原料制成的外观呈黑色的粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强。普通活性炭的比表面积为500-1500 m2/g。超级活性炭比表面积则高达3500 m2/g。活性炭所含主要元素是碳,含量为90%-95%。氧和氢大部分是以化学键的形式与碳原子相结合形成有机官能团,氧含量4%-5%左右,氢含量一般是1%-2%。

  活性炭中最常见的官能团有:羧基、酚羟基和醌型羧基,此外还有醚、酯等。另外,根据不同吸附质的特点选用不同性质的活性炭种类是非常重要的。活性炭吸附作用有包括物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中,比如通过范德华力进行吸附,物理吸附吸附热很小,且是可逆的。

活性炭

 

 2、活性炭吸附的影响因素

  活性炭在吸附方面看似简单,但是所涉及的吸附作用原理和吸附过程较为复杂,影响因素也较多。主要与活性炭本身性质、吸附质的性质、活性炭吸附的过程原理以及选择的运行参数与操作条件等因素有关。

  (1)活性炭本身的性质

  由于活性炭表面含吸附位点,是吸附质的附着点,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一。一般来说,比表面积越大,吸附性能越好。但是大的比表面积并不意味着好多吸附效果,孔的分布和表面性质也是影响活性炭吸附的重要因素,比表面积大只是个必要条件。

  (2)吸附质的性质

  不同污染物在同一种活性炭上的吸附量差别很大。有的吸附量较大,有的却几乎没有一点效果。这就和吸附质的性质有很大的关系。比如带表面负电的活性炭对正价的离子效果很好,但是对砷酸根、铬酸根等负离子的吸附效果几乎为零。因此吸附质的① 溶解度② 分子构造,吸附质分子的大小和化学结构对吸附有较大的影响。③ 极性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较对极性物质的大。④ 吸附质( 溶质) 的浓度吸附质的浓度在一定范围时, 随着浓度增高, 吸附容量增大,达一定程度时,逐渐趋于稳定。

  (3)溶液pH值的影响研究

  表面活性炭吸附和溶液pH 值有很大的关系,主要是因为活性炭和吸附质(溶质)在不同的pH值下性质都不同。一方面,溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的解离度, 当pH 值达到某个范围时, 一些化合物就要离解, 影响这些化合物的荷电情况,进而影响这些化合物的吸附,pH值也会影响胶体物质吸附质(溶质)的带电情况。另外,溶液的pH 值还会影响吸附剂的表面性质,可能使活性炭表面质子化[,影响吸附效果。

  (4)温度

  温度是影响活性炭吸附又一因素,但是它不像pH的影响那么大,低温有利于物理吸附,高温有利于化学吸附的完成。  

3、活性炭在水处理方面的应用

  作为一种广谱的吸附剂,活性炭的应用和研究开发越来越受到人们的重视。20世纪70年代以前,活性炭在国内的