Принцип адсорбції активованого вугілля

Введення активованого вугілля

Активоване вугілля - це чорний порошок або гранульований вугільний матеріал. Через неправильне розташування мікрокристалічного вугілля в структурі активованого вугілля є пори між перехресними-з’єднаннями, і під час активації будуть утворюватися дефекти структури вугілля, тому це різновид пористого вугілля з низькою об’ємною щільністю та велика питома поверхня. Основний матеріал фільтра.

Виробництво активованого вугілля

Основною сировиною для активованого вугілля можуть бути майже всі органічні-органічні матеріали, багаті на вугілля, такі як вугілля, деревина, шкаралупа плодів, шкаралупа кокосового горіха, шкаралупа волоського горіха, шкаралупа абрикосів, шкаралупа зизифусу тощо. Ці вуглецевмісні матеріали перетворюються на активоване вугілля шляхом піролізу при високій температурі та певному тиску в активаційній печі. Під час цього процесу активації поступово утворюється величезна площа поверхні та складна структура пір, і в цих порах і на них здійснюється так званий-процес адсорбції. Розмір пір в активованому вугіллі має вибіркову адсорбційну дію на адсорбат, що полягає в тому, що макромолекули не можуть увійти в пори активованого вугілля, менші за його пори. Активоване вугілля – це гідрофобний адсорбент, виготовлений із матеріалів на основі вуглецю- як сировини, які карбонізуються та активуються при високій температурі. Активоване вугілля містить велику кількість мікропор і має величезну площу поверхні, яка може ефективно видаляти колір і запах, а також може видаляти більшість органічних забруднювачів і деякі неорганічні речовини у вторинних стоках, включаючи деякі токсичні важкі метали.

Принцип дії активованого вугілля

1) Принцип фільтрації

Фільтр з активованим вугіллям - це процес перехоплення забруднюючих речовин у зваженому стані у воді, і перехоплена зважена речовина заповнює проміжки між активованим вугіллям. Розмір пор і пористість фільтруючого шару збільшуються зі збільшенням розміру частинок матеріалу активованого вугілля. Тобто, чим більший розмір частинок активованого вугілля, тим більший простір може вмістити зважені речовини. Це проявляється у підвищеній фільтраційній здатності, підвищеній здатності утримувати бруд та підвищеному уловлюванні бруду. У той же час, чим більші пори фільтруючого шару з активованим вугіллям, тим глибше зважені речовини у воді можуть транспортуватися до наступного шару фільтрувального шару з активованим вугіллям. За умови достатньої товщини захисту зважені речовини можуть утримуватися більше, що робить середній і нижній шари фільтра більш ефективними. Функція перехоплення добре виконується, і кількість забруднюючих речовин, що перехоплюються блоком, збільшується.

Строго кажучи, здатність активованого вугілля утримувати зважені речовини залежить від площі поверхні, яку забезпечує активоване вугілля. Коли швидкість потоку низька, фільтраційна здатність блоку в основному залежить від ефекту екранування активованого вугілля, а коли швидкість потоку висока, фільтраційна здатність визначається адсорбційним ефектом на поверхні частинок активованого вугілля. Чим міцніше зчеплення.

2) Принцип адсорбції

Відповідно до різних сил між молекулами активованого вугілля та молекулами забруднювача під час процесу адсорбції, адсорбцію можна розділити на дві категорії: фізична адсорбція та хімічна адсорбція (також відома як активна адсорбція). У процесі адсорбції, коли сила між молекулами активованого вугілля та молекулами забруднювача є силою Ван-дер-Ваальса (або електростатичним притяганням), це називається фізичною адсорбцією; коли сила між молекулами активованого вугілля та молекулами забруднювача є хімічними зв’язками, це називається хемосорбцією. . Адсорбційна міцність фізичної адсорбції в основному пов’язана з фізичними властивостями активованого вугілля і має мало спільного з хімічними властивостями активованого вугілля. Оскільки сила Ван-дер-Ваальса слабка, вона мало впливає на структуру молекул забруднювача. Ця сила така ж, як сила міжмолекулярного зчеплення, тому фізичну адсорбцію можна порівняти з явищем агломерації. Хімічні властивості забруднюючих речовин залишаються незмінними при фізичній адсорбції.

Завдяки міцному хімічному зв’язку він має великий вплив на структуру молекул забруднювача, тому хемосорбцію можна розглядати як хімічну реакцію, яка є результатом хімічної взаємодії забруднюючих речовин з активованим вугіллям. Хемосорбція, як правило, включає спільне використання електронних пар або перенесення електронів, а не просте збурення чи слабку поляризацію, і є необоротним процесом хімічної реакції. Принципова відмінність фізісорбції від хемосорбції полягає в силі, яка створює адсорбційний зв’язок.

Процес адсорбції — це процес, при якому молекули забруднювача адсорбуються на твердій поверхні, і вільна енергія молекул зменшується. Тому процес адсорбції є екзотермічним процесом, а теплота, що виділяється, називається теплотою адсорбції забруднюючої речовини на поверхні твердого тіла. Через різні сили фізичної адсорбції та хімічної адсорбції вони демонструють певні відмінності в теплоті адсорбції, швидкості адсорбції, енергії активації адсорбції, температурі адсорбції, селективності, кількості шарів адсорбції та спектрі адсорбції.

Технологія адсорбції активованого вугілля використовується для очищення та знебарвлення фармацевтичної, хімічної та харчової промисловості протягом багатьох років у Китаї. Він використовується для очищення промислових стічних вод з 1970-х років. Виробнича практика показує, що активоване вугілля має відмінну адсорбцію для відстеження органічних забруднювачів у воді, а також має хорошу адсорбційну дію на промислові стічні води, такі як текстильний друк і фарбування, хімічна промисловість барвників, харчова промисловість та органічна хімічна промисловість. За звичайних обставин він має унікальну здатність видаляти органічні сполуки, представлені комплексними індикаторами, такими як БПК і ХПК у стічних водах, такі як синтетичні барвники, поверхнево-активні речовини, феноли, бензоли, хлорорганічні речовини, пестициди та продукти нафтохімічної промисловості. Тому адсорбція активованого вугілля поступово стала одним з основних методів вторинної або третинної очистки промислових стічних вод.

Адсорбція — це повільний{0}}процес приєднання однієї речовини до поверхні іншої. Адсорбція – це міжфазне явище, яке пов’язане зі зміною поверхневого натягу та поверхневої енергії. Є дві рушійні властивості, які викликають адсорбцію: одна - відштовхування води-розчинника до гідрофобних речовин, а інша - споріднене притягування твердих речовин до розчинених речовин. Більша частина адсорбції при очищенні стічних вод є результатом спільного впливу цих двох сил. Питома площа поверхні і структура пор активованого вугілля безпосередньо впливають на його адсорбційну здатність. Вибираючи активоване вугілля, його слід визначити шляхом дослідів за якістю стічних вод. Для друку та фарбування стічних вод слід вибирати види вуглецю з розвиненими перехідними порами. Крім того, впливає і зольність. Чим менше зольність, тим кращі показники адсорбції; чим ближче розмір молекули адсорбату до діаметра вуглецевих пор, тим легше її адсорбувати; концентрація адсорбату також впливає на адсорбційну здатність активованого вугілля. У певному діапазоні концентрацій адсорбційна здатність зростає із збільшенням концентрації адсорбату. Крім того, температура води і pH також грають роль. З підвищенням температури води адсорбційна здатність зменшувалася.