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活性炭水處理的主要影響因素

由于活性炭水處理所涉及的吸附過程和作用原理較為復(fù)雜,因此影響因素也較多。主要與活性炭的性質(zhì)、水中污染物的性質(zhì)、活性炭處理的過程原理以及選擇的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)與操作條件等有關(guān)。
 
一、活性炭的性質(zhì)

由于吸附現(xiàn)象發(fā)生在吸附劑表面上,所以吸附劑的比表面積是影響吸附的重要因素之一,比表面積越大,吸附性能越好。

因?yàn)槲竭^程可看成三個(gè)階段,內(nèi)擴(kuò)散對吸附速度影響較大,所以活性炭的微孔分布是影響吸附的另一重要因素。

此外活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)、極性及所帶電荷,也影響吸附的效果。

用于水處理的活性炭應(yīng)有三項(xiàng)要求:吸附容量大、吸附速度快、機(jī)械強(qiáng)度好?;钚蕴康奈饺萘扛狡渌饨鐥l件外,主要與活性炭比表面積有關(guān),比表面積大,微孔數(shù)量多,可吸附在細(xì)孔壁上的吸附質(zhì)就多。吸附速度主要與粒度及細(xì)孔分布有關(guān),水處理用的活性炭,要求過渡孔(半徑20~1000A)較為發(fā)達(dá),有利于吸附質(zhì)向微細(xì)孔中擴(kuò)散。活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水頭損失要增大,一般在8~30目范圍較宜,活性炭的機(jī)械耐磨強(qiáng)度,直接影響活性炭的使用壽命。
 
二、吸附質(zhì)(溶質(zhì)或污染物)的性質(zhì)

同一種活性炭對于不同污染物的吸附能力有很大差別。

(一)溶解度 

對同一族物質(zhì)的溶解度隨鏈的加長而降低,而吸附容量隨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。

如活性炭從水中吸附有機(jī)酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。

(二)分子構(gòu)造

吸附質(zhì)分子的大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)對吸附也有較大的影響。因?yàn)槲剿俣仁軆?nèi)擴(kuò)散速度的影響,吸附質(zhì)(溶質(zhì))分子的大小與活性炭孔徑大小成一定比例,最利于吸附。在同系物中,分子大的較分子小的易吸附。不飽和鍵的有機(jī)物較飽和的易吸附。芳香族的有機(jī)物較脂肪族的有機(jī)物易于吸附。

(三)極性

活性炭基本可以看成是一種非極性的吸附劑,對水中非極性物質(zhì)的吸附能力大于極性物質(zhì)。

(四)吸附制裁(溶質(zhì))

吸附質(zhì)的濃度在一定范圍時(shí),隨著濃度增高,吸附容量增大。因此吸附質(zhì)(溶質(zhì))的濃度變化,活性炭對該種吸附質(zhì)(溶質(zhì))的吸附容量也變化。
 
三、溶液pH的影響

溶液pH值對吸附的影響,要與活性炭和吸附質(zhì)(溶質(zhì))的影響綜合考慮。

溶液pH值控制了酸性或堿性化合物的離解度,當(dāng)pH值達(dá)到某個(gè)范圍時(shí),這些化合物就要離解,影響對這些化合物的吸附。

溶液的pH值還會(huì)影響吸附質(zhì)(溶質(zhì))的溶解度,以及影響膠體物質(zhì)吸附質(zhì)(溶質(zhì))的帶電情況。

由于活性炭能吸附水中氫、氧離子,因此影響對其他離子的吸附。

活性炭從水中吸附有機(jī)污染物質(zhì)的效果,一般隨溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0時(shí),不易吸附,pH值越低時(shí)效果越好。在實(shí)際應(yīng)用中,通過試驗(yàn)確定最佳pH值范圍。

四、溶液溫度的影響

因?yàn)橐合辔綍r(shí)吸附熱較小,所以溶液溫度的影響較小。

吸附是放熱反應(yīng)。吸附熱,即活性炭吸附單位重量的吸附質(zhì)(溶質(zhì))放出的總熱量,以KJ/mol為單位。吸附熱越大,溫度對吸附的影響越大。

另一方面,溫度對物質(zhì)的溶解度有影響,因此對吸附也有影響。

用活性炭處理水時(shí),溫度對吸附的影響不顯著。
 
五、多組分吸附質(zhì)共存的影響

應(yīng)用吸附法處理水時(shí),通常水中不是單一的污染物質(zhì),而是多組分污染物的混合物。在吸附時(shí),它們之間可以共吸附,互相促進(jìn)或互相干擾。一般情況下,多組分吸附時(shí)分別的吸附容量比單組分吸附時(shí)低。
 
六、吸附操作條件

因?yàn)榛钚蕴恳合辔綍r(shí),外擴(kuò)散(液膜擴(kuò)散)速度對吸附有影響,所以吸附裝置的型式、接觸時(shí)間(通水速度)等對吸附效果都有影響。

綜上所述,影響吸附的因素很多,應(yīng)綜合分析,根據(jù)具體情況,選擇最佳吸附條件,達(dá)到最好的吸附效果。

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