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活性炭的吸附原理


編輯:2023-09-20 10:36:06

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對(duì)水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用,以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?;钚蕴康奈侥芰εc活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),顆粒越小,孔隙擴(kuò)散速度越快,活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過(guò)程的主要指標(biāo)。吸附能力的大小是用吸附量來(lái)衡量的,吸附速度是指單位時(shí)間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中,吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時(shí)間。 

活性炭發(fā)生的主要是物理吸附,大多數(shù)是單層分子吸附,其吸附量與被吸附物的濃度服從朗格繆爾單分子層吸附等溫方程 :

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吸附是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)表面上的緩慢作用過(guò)程。吸附是一種界面現(xiàn)象,其與表面張力、表面能的變化有關(guān)。引起吸附的推動(dòng)能力有兩種,一種是溶劑水對(duì)疏水物質(zhì)的排斥力,另一種是固體對(duì)溶質(zhì)的親和吸引力。廢水處理中的吸附,多數(shù)是這兩種力綜合作用的結(jié)果。活性炭的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)直接影響其吸附能力,在選擇活性炭時(shí),應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)通過(guò)試驗(yàn)確定。對(duì)印染廢水宜選擇過(guò)渡孔發(fā)達(dá)的炭種。此外,灰分也有影響,灰分愈小,吸附性能愈好;吸附質(zhì)分子的大小與炭孔隙直徑愈接近,愈容易被吸附;吸附質(zhì)濃度對(duì)活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內(nèi),吸附量是隨吸附質(zhì)濃度的增大而增加的。另外,水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少,隨pH值的降低而增大。故低水溫、低pH值有利于活性炭的吸附。

活性炭的吸附作用

吸附是指液體或氣體附著集中于固體表面的作用,一般的活性炭都能發(fā)生這種作用。吸附與吸收不同,吸收是指讓液體或氣體進(jìn)入固體的內(nèi)部的原子結(jié)構(gòu)中,但活性碳并不具備這樣的能力,它的吸附作用只是一個(gè)表面現(xiàn)象,所以只發(fā)生于它的表面。

吸附作用的形成,主要來(lái)自倫敦色散力,這也是另一種凡得瓦力的表現(xiàn)形式。此種力普遍存在于不具有永久性偶極矩的分子之間,它是一種自然的吸引力。只要分子足夠靠近,都會(huì)很自然產(chǎn)生這種作用力。凡是能利用此種力把物質(zhì)吸住的作用,我們稱為物理吸附。此種作用力與溫度無(wú)關(guān),因此不受溫度之影響。

倫敦分散力必須在炭表面與被吸附分子之間達(dá)到作用的距離之后才會(huì)發(fā)生,該力的大小涉及被吸附分子中所有相關(guān)原子與活性炭表面碳原子密切接觸的程度。如果接觸的程度越高,則該力越大,同時(shí)活性炭對(duì)該分子的吸附能力也越強(qiáng)。


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