Aktyvuotos anglies adsorbcijos principas

Aktyvintosios anglies įvedimas

Aktyvuota anglis yra juodi milteliai arba granuliuota anglies medžiaga. Dėl netaisyklingo mikrokristalinės anglies išdėstymo aktyvintos anglies struktūroje yra poros tarp kryžminių jungčių, o aktyvacijos metu bus generuojami anglies struktūros defektai, todėl tai yra porėtos anglies rūšis, turinti mažą birų tankį ir didelį specifinį paviršiaus plotą. Pagrindinė filtro medžiaga.

Aktyvintosios anglies gamyba

Pagrindinė aktyvuotos anglies žaliava gali būti beveik visos anglies turinčios organinės medžiagos, tokios kaip anglis, mediena, vaisių lukštas, kokoso lukštas, riešutmedžio apvalkalas, abrikosų lukštas, jujube apvalkalas ir kt. Šios karbonacinės medžiagos paverčiamos aktyvintąja anglimi pirolizės metu aukštoje temperatūroje ir tam tikru slėgiu aktyvavimo krosnyje. Šio aktyvavimo proceso metu palaipsniui susidaro didžiulis paviršiaus plotas ir sudėtinga porų struktūra, o šiose porose ir ant jų atliekamas vadinamasis adsorbcijos procesas. Aktyvintos anglies porų dydis turi selektyvų adsorbcijos poveikį adsorbatui, kuris yra todėl, kad makromolekuliai negali patekti į aktyvuotos anglies poras, mažesnes nei jos poros. Aktyvinta anglis yra hidrofobinis adsorbentas, pagamintas iš anglies pagrindu pagamintų medžiagų kaip žaliavos, kurios yra karbonizuotos ir aktyvuotos aukštoje temperatūroje. Aktyvuota anglis turi daug mikroporų ir turi didžiulį paviršiaus plotą, kuris gali veiksmingai pašalinti spalvą ir kvapą, ir gali pašalinti daugumą organinių teršalų ir kai kurių neorganinių medžiagų antrinėse nuotekose, įskaitant kai kuriuos toksiškus sunkiuosius metalus.

Aktyvuotos anglies principas

1) Filtravimo principas

Aktyvuotas anglies filtras yra teršalų perėmimo procesas sustabdytame vandenyje, o sulaikyta pakabinama medžiaga užpildo tarpus tarp aktyvuotų anglies. Filtro sluoksnio porų dydis ir poringumas didėja padidėjus aktyvuotos anglies medžiagos dalelių dydžiui. Tai reiškia, kad kuo šiurkštesnis aktyvuotos anglies dalelių dydis, tuo didesnė erdvė, kurioje gali tilpti suspenduotos kietosios medžiagos. Jis pasireiškia padidėjusia filtravimo talpa, padidėjusia nešvarumų laikymo talpa ir padidėjusiu nešvarumų perėmimu. Tuo pačiu metu, kuo didesnės aktyvuoto anglies filtro sluoksnio poros, tuo giliau pakabinamos kietosios medžiagos vandenyje gali būti transportuojamos į kitą aktyvuoto anglies filtro sluoksnio sluoksnį. Esant pakankamam apsaugos storiui, pakabinamos kietosios medžiagos gali būti labiau laikomos, todėl viduriniai ir apatiniai filtro sluoksniai yra efektyvesni. Perėmimo funkcija yra gerai veikiama, o įrenginio teršalų perėmimo kiekis didėja.

Griežtai kalbant, aktyvintos anglies sulaikymo pajėgumas suspenduotoms kietosioms medžiagoms gaunamas iš paviršiaus ploto, kurį suteikia aktyvintoji anglis. Kai srauto greitis yra mažas, įrenginio filtravimo pajėgumas daugiausia gaunamas iš aktyvuotos anglies atrankos poveikio, o kai srauto greitis yra greitas, filtravimo pajėgumas atsiranda dėl adsorbcijos poveikio aktyvintų anglies dalelių paviršiui. Kuo stipresnis sukibimas.

2) Adsorbcijos principas

Atsižvelgiant į skirtingas jėgas tarp aktyvuotų anglies molekulių ir teršalų molekulių adsorbcijos proceso metu, adsorbciją galima suskirstyti į dvi kategorijas: fizinę adsorbciją ir cheminę adsorbciją (taip pat vadinamą aktyvia adsorbcija). Adsorbcijos procese, kai jėga tarp aktyvuotų anglies molekulių ir teršalų molekulių yra van der Waalso jėga (arba elektrostatinė trauka), tai vadinama fizine adsorbcija; kai jėga tarp aktyvuotų anglies molekulių ir teršalų molekulių yra cheminiai ryšiai, tai vadinama chemisorbcija. . Fizinės adsorbcijos adsorbcijos stiprumas daugiausia susijęs su aktyvintos anglies fizinėmis savybėmis ir mažai susijęs su aktyvintos anglies cheminėmis savybėmis. Kadangi van der Waalso jėga yra silpna, ji turi mažai įtakos teršalų molekulių struktūrai. Ši jėga yra tokia pati, kaip ir tarpmolekulinė sanglaudos jėga, todėl fizinę adsorbciją galima palyginti su aglomeracijos reiškiniu. Po fizinio adsorbcijos teršalų cheminės savybės išlieka nepakitusios.

Dėl stipraus cheminio ryšio jis turi didelę įtaką teršalų molekulių struktūrai, todėl chemisorbcija gali būti laikoma chemine reakcija, kuri yra teršalų ir aktyvuotos anglies cheminės sąveikos rezultatas. Chemisorbcija paprastai apima elektronų porų dalijimąsi arba elektronų perdavimą, o ne paprastą perturbaciją ar silpną poliarizaciją, ir tai yra negrįžtamas cheminės reakcijos procesas. Esminis skirtumas tarp fiziorbcijos ir chemisorbcijos yra jėga, sukurianti adsorbcijos ryšį.

Adsorbcijos procesas yra procesas, kurio metu teršalų molekulės adsorbuojamos į kietą paviršių, o laisva molekulių energija sumažės. Todėl adsorbcijos procesas yra egzoterminis procesas, o išsiskirianti šiluma vadinama teršalo adsorbcijos šiluma ant kieto paviršiaus. Dėl skirtingų fizinių adsorbcijos ir cheminių adsorbcijos jėgų jie rodo tam tikrus adsorbcijos karščio, adsorbcijos greičio, adsorbcijos aktyvavimo energijos, adsorbcijos temperatūros, selektyvumo, adsorbcijos sluoksnio skaičiaus ir adsorbcijos spektro skirtumus.

Aktyvinta anglies adsorbcijos technologija jau daugelį metų kinijoje naudojama farmacijos, chemijos ir maisto pramonės rafinavimui ir spalvos nustatymui. Jis buvo naudojamas pramoniniam nuotekų valymui nuo 1970-ųjų. Gamybos praktika rodo, kad aktyvuota anglis turi puikią adsorbciją, kad būtų galima atsekti organinius teršalus vandenyje, ir ji turi gerą adsorbcijos poveikį pramoninėms nuotekoms, tokioms kaip tekstilės spausdinimas ir dažymas, dažų chemijos pramonė, maisto perdirbimas ir ekologinė chemijos pramonė. Normaliomis aplinkybėmis jis turi unikalų gebėjimą nuotekose pašalinti organinius junginius, kuriuos sudaro išsamūs rodikliai, pvz., BOD ir COD, pvz., Sintetiniai dažai, paviršinio aktyvumo medžiagos, fenoliai, benzenai, organiniai chlorai, pesticidai ir naftos chemijos produktai. Todėl aktyvuota anglies adsorbcija palaipsniui tapo vienu iš pagrindinių antrinio ar tretinio pramoninių nuotekų valymo metodų.

Adsorbcija yra lėtai veikiantis vienos medžiagos, pritvirtintos prie kitos medžiagos paviršiaus, procesas. Adsorbcija yra tarpfacionalinis reiškinys, susijęs su paviršiaus įtempimo ir paviršiaus energijos pokyčiais. Yra du vairavimo gebėjimai, kurie sukelia adsorbciją, vienas yra tirpiklio vandens atstūmimas į hidrofobines medžiagas, o kitas - kietųjų medžiagų giminingumas. Didžioji dalis nuotekų valymo adsorbcijos yra šių dviejų jėgų bendro poveikio rezultatas. Specifinis aktyvintos anglies paviršiaus plotas ir porų struktūra tiesiogiai veikia jo adsorbcijos pajėgumą. Renkantis aktyvintąją anglį, ji turėtų būti nustatoma eksperimentais pagal nuotekų kokybę. Nuotekų spausdinimui ir dažymui turėtų būti pasirinktos anglies rūšys su išsivysčiusiomis pereinamosiomis poromis. Be to, pelenų kiekis taip pat turi įtakos. Kuo mažesnis pelenų kiekis, tuo geresnis adsorbcijos našumas; kuo arčiau adsorbatinės molekulės dydžio yra anglies porų skersmuo, tuo lengviau jį adsorbuoti; adsorbato koncentracija taip pat turi įtakos aktyvuotos anglies adsorbcijos pajėgumui. Tam tikrame koncentracijos diapazone adsorbcijos pajėgumas didėja didėjant adsorbato koncentracijai. Be to, vandens temperatūra ir pH taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Adsorbcijos pajėgumas sumažėjo padidėjus vandens temperatūrai.