Принципът на адсорбция на активния въглен

Въвеждане на активен въглен

Активният въглен е черен прах или гранулиран въглероден материал. Поради неправилното подреждане на микрокристалния въглерод в структурата на активния въглен, има пори между кръстосани{0}} връзки и по време на активирането ще се генерират дефекти на въглеродната структура, така че това е вид порест въглерод с ниска обемна плътност и голяма специфична повърхност. Основният материал на филтъра.

Производство на активен въглен

Основната суровина за активен въглен може да бъде почти всички органични материали-богати на въглерод, като въглища, дърво, плодови черупки, черупки от кокос, орехови черупки, черупки от кайсия, черупки от хинап и др. Тези въглеродни материали се превръщат в активен въглен чрез пиролиза при висока температура и определено налягане в пещ за активиране. По време на този процес на активиране постепенно се образува огромна повърхност и сложна структура на порите и така нареченият процес на адсорбция се извършва във и върху тези пори. Размерът на порите в активния въглен има селективен адсорбционен ефект върху адсорбата, което е, тъй като макромолекулите не могат да влязат в порите на активния въглен, по-малки от порите му. Активният въглен е хидрофобен адсорбент, направен от материали на основата на въглерод- като суровини, които се карбонизират и се активират при висока температура. Активният въглен съдържа голям брой микропори и има огромна повърхност, която може ефективно да премахне цвета и миризмата и може да отстрани повечето органични замърсители и някои неорганични вещества във вторичните отпадъчни води, включително някои токсични тежки метали.

Принципът на активен въглен

1) Принцип на филтриране

Филтърът с активен въглен е процес на прихващане на замърсителите в суспендирано състояние във водата, а уловената суспендирана материя запълва празнините между активните въглени. Размерът на порите и порьозността на филтърния слой се увеличават с увеличаване на размера на частиците на материала с активен въглен. Тоест, колкото по-груб е размерът на частиците на активния въглен, толкова по-голямо е пространството, което може да побере суспендираните твърди вещества. Проявява се като повишен капацитет на филтриране, увеличен капацитет за задържане на мръсотия и увеличено улавяне на мръсотия. В същото време, колкото по-големи са порите на филтърния слой с активен въглен, толкова по-дълбоко суспендираните твърди вещества във водата могат да бъдат транспортирани до следващия слой от филтърния слой с активен въглен. При условие на достатъчна дебелина на защитата, суспендираните твърди частици могат да се задържат повече, което прави средния и долния филтърни слоеве по-ефективни. Функцията за прихващане е добре упражнена и количеството на замърсяването на уреда се увеличава.

Строго погледнато, капацитетът за задържане на активния въглен за суспендирани твърди вещества идва от повърхността, предоставена от активния въглен. Когато скоростта на потока е ниска, капацитетът на филтриране на устройството идва главно от екраниращия ефект на активния въглен, а когато скоростта на потока е бърза, капацитетът на филтриране идва от адсорбционния ефект върху повърхността на частиците от активен въглен. Колкото по-силна е адхезията.

2) Принципът на адсорбция

Според различните сили между молекулите на активен въглен и молекулите на замърсителя по време на процеса на адсорбция, адсорбцията може да бъде разделена на две категории: физическа адсорбция и химическа адсорбция (известна още като активна адсорбция). В процеса на адсорбция, когато силата между молекулите на активния въглен и молекулите на замърсителя е сила на Ван дер Ваалс (или електростатично привличане), това се нарича физическа адсорбция; когато силата между молекулите на активен въглен и молекулите на замърсителя е химически връзки, това се нарича хемосорбция. . Силата на адсорбция на физическата адсорбция е свързана главно с физичните свойства на активния въглен и няма много общо с химичните свойства на активния въглен. Тъй като силата на Ван дер Ваалс е слаба, тя има малък ефект върху структурата на молекулите на замърсителите. Тази сила е същата като силата на междумолекулна кохезия, така че физическата адсорбция може да се сравни с феномена на агломерация. Химичните свойства на замърсителите остават непроменени при физическа адсорбция.

Поради силната химична връзка, той оказва голямо влияние върху структурата на молекулите на замърсителите, така че хемосорбцията може да се разглежда като химична реакция, която е резултат от химичното взаимодействие между замърсителите и активния въглен. Хемосорбцията обикновено включва споделяне на електронни двойки или пренос на електрони, а не просто смущение или слаба поляризация и е необратим процес на химична реакция. Основната разлика между физисорбция и хемосорбция е силата, която създава адсорбционната връзка.

Процесът на адсорбция е процес, при който молекулите на замърсителя се адсорбират към твърдата повърхност и свободната енергия на молекулите ще намалее. Следователно процесът на адсорбция е екзотермичен процес, а отделената топлина се нарича адсорбционна топлина на замърсителя върху твърдата повърхност. Поради различните сили на физическа адсорбция и химическа адсорбция, те показват определени разлики в адсорбционната топлина, скоростта на адсорбция, енергията на активиране на адсорбцията, температурата на адсорбция, селективността, броя на адсорбционния слой и адсорбционния спектър.

Технологията за адсорбция на активен въглен се използва в рафинирането и обезцветяването на фармацевтичната, химическата и хранителната промишленост в продължение на много години в Китай. Използва се за пречистване на промишлени отпадъчни води от 70-те години на миналия век. Производствената практика показва, че активният въглен има отлична адсорбция за проследяване на органични замърсители във водата и има добър адсорбционен ефект върху промишлени отпадъчни води като текстилно печатане и боядисване, химическа промишленост за багрила, хранително-вкусова и органична химическа промишленост. При нормални обстоятелства той има уникална способност да отстранява органични съединения, представени от изчерпателни индикатори като БПК и ХПК в отпадъчните води, като синтетични багрила, повърхностноактивни вещества, феноли, бензоли, органохлорни съединения, пестициди и нефтохимически продукти. Следователно, адсорбцията на активен въглен постепенно се превърна в един от основните методи за вторично или третично пречистване на промишлени отпадъчни води.

Адсорбцията е бавно{0}}действащият процес на прикрепване на едно вещество към повърхността на друго. Адсорбцията е междинно явление, което е свързано с промените в повърхностното напрежение и повърхностната енергия. Има две задвижващи способности, които причиняват адсорбция, едната е отблъскване на водата в разтворителя към хидрофобни вещества, а другата е афинитетното привличане на твърдите вещества към разтворените вещества. По-голямата част от адсорбцията при пречистването на отпадъчни води е резултат от комбинирания ефект на тези две сили. Специфичната повърхност и структурата на порите на активния въглен пряко влияят върху неговия адсорбционен капацитет. При избора на активен въглен той трябва да се определи чрез експерименти според качеството на отпадъчните води. За печатане и боядисване на отпадни води трябва да се избират въглеродни видове с развити преходни пори. Освен това има влияние и съдържанието на пепел. Колкото по-малко е съдържанието на пепел, толкова по-добра е адсорбционната ефективност; колкото по-близо е размерът на молекулата на адсорбата до диаметъра на въглеродните пори, толкова по-лесно е да се адсорбира; концентрацията на адсорбата също влияе върху адсорбционния капацитет на активния въглен. В рамките на определен диапазон на концентрация, адсорбционният капацитет се увеличава с увеличаване на концентрацията на адсорбата. Освен това температурата на водата и pH също играят роля. Капацитетът на адсорбция намалява с повишаване на температурата на водата.