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果壳活性炭的吸附作用

时间:2018/5/3 10:04:25

1、果壳活性炭吸附机理

果壳活性炭是一种经过气化(炭化、活化),造成发达孔隙、以炭作骨架结构的黑色固体物质。果壳活性炭发达的孔隙导致其很大的表面积,活性炭的表面积一般为500-1700m2/g炭,故具有良好的吸附特性。

果壳活性炭的吸附作用是指水中污染物质在活性炭表面富集或浓缩的过程。

产生吸附的原因是由于分子间和分子内键与键之间存在作用力(即吸附力)。这种吸附力即范德华(Vandeswall)力,它由三种力组成:静电力(也称葛生力)、诱导力(也称德拜力)和色散力(也称伦敦力)。因果壳活性炭的微晶结构为稠环结构,基本上属于非极性分子,因此只有范德华力中的伦敦力(U1)才是有效的。

而伦敦力又决定于物质极化率的大小,只有偶极矩小而极化率又大的物质才利于活性吸附。

果壳活性炭吸附机理

2、影响果壳活性炭吸附的因素

果壳活性炭在水处理中的吸附是极为复杂的。参与吸附的固相(果壳活性炭)、液相(水)、溶质(污染物、微量、多成分)之间是相互影响的。影响吸附的主要因素为:溶质在水中的溶解度、缔合、离子化;水对界面上配位的影响:活性炭对溶质的引力;活性炭对水的引力(可忽略不计);各溶质在界面上的竞争吸附:各溶质间的相互作用、共吸附;系统内各分子大小:活性炭孔径分布、活性炭的表面积及其表面化学组成等。

水中有机物能否被果壳活性炭吸附,决定于其化学位或偏摩尔自由能:如果有机物在果壳活性炭中的化学位比其在水中的化学位低,则有机物由水相往果壳活性炭的迁移是自发的;如果有机物在两相之间的化学位相等,说明有机物在两相中的分配已达平衡(即吸附平衡);如果有机物在果壳活性炭中的化学位高于在水中的化学位,则吸附不能发生。

3、果壳活性炭吸附特性

果壳活性炭能去除常见的部分有机微污染物的吸附性能

腐殖酸:腐殖酸是天然水中常见的有机物,对人体健康危害不大,但与其他有机物一起采用氯消毒过程中产生氯仿、四氯化碳等有害物质。果壳活性炭具有去除水中腐殖酸的较好性能,水中PH值对其吸附几乎无影响。

臭:果壳活性炭对植物性臭(藻臭和青草臭)、鱼腥臭、霉臭、土臭、芳香臭(苯酚臭和氨臭)等都有较好的效果。果壳活性炭的除臭范围较广,几乎对各种发臭的原水都有很好的处理效果。当采用臭氧与果壳活性炭组合处理工艺时,对水中异臭味的去除更为有效。

色度:果壳活性炭对由水生植物和藻类繁殖产生的色度具有良好的去除效果,去除率至少在50%以上。

农药:农药经混凝沉淀和过滤只能微量地去除,但能被果壳活性炭有效地去除。

烃类有机物:果壳活性炭对烃类等石油产品具有明显的吸附作用。

有机氯化物:果壳活性炭对氯化消毒过程中产生的有机氯化物的去除不尽相同,其中对四氯化碳的去除效果要比三氯甲烷好。

洗涤剂:有资料报导,果壳活性炭对水中洗涤剂的去除效果,当滤速17m/h时,去除率为50%;当滤速为12m/h时,去除率为100%。滤速慢去除率高。

由于果壳活性炭对致突变物质及氯化致突变前驱物具有良好的吸附能力,因而可进一步降低出水的致突变活性。用氯消毒生成三卤甲烷(THMs)的前驱物,主要是天然腐殖质和高分子有机物。因而倾向于在加氯之前,用果壳活性炭先去除这些前驱物,避免THMs的生成。

果壳活性炭吸附特性

②)果壳活性炭去除水中部分无机污染物

重金属:果壳活性炭对某些重金属离子及其化合物有很强的吸附能力,如对锑(Sb)、铋(Bi)、六价铬(Cr6+)、锡(Sn)、银(Ag)、汞(Hg)、钴(Co)、锆(Zr)、铅(Pb),镍(Ni)、钛(Ti)、钒(V)、钼(Mo)等均有良好的去除效果。但果壳活性炭吸附重金属的效果与它们的存在形式和水的PH值有很大关系。

余氯:果壳活性炭可以脱除水处理中剩余的氯和氯胺,但去除过程不是单纯的吸附作用,而是在活性炭表面上的一种化学反应。

氰化物:若在炭床中通入空气,则炭可起催化作用,将有毒的氰化物氧化为无毒的氰酸盐。

放射性物质:某些地下水中含有放射性元素,如铀、针、碘、钴等,浓度很低,危害很大可用果壳活性炭吸附去除。

氨氮:果壳活性炭对NH3-N几乎无去除效果,但与臭氧联合使用,当NH3:O3>1时效果很差,当NH3:O3<1时效果显著。

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