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活性炭水处理的主要影响因素

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发表于 2006-6-7 17:50:00 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
由于活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂,因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。& L2 [6 t$ P% T9 C7 L2 S  I4 w
    3 f4 C+ e+ N2 z9 I' b+ [$ e( ~- s

$ V- M- W8 F: b4 F# X" |    一、活性炭的性质
2 `! v8 ^; ~, V  z6 f& B' `    ; L* r6 Q* {$ n6 A

% d9 I( e: G( T' M: m" r$ E+ `0 T    由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。6 P; F$ c) l. h: e, F/ R& B8 M. T
    , N) }2 Z& f0 V) k! K

2 M# |: f+ _) Y* f9 j    因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
. z; |8 v+ Y, k& s. S$ \7 ~% i) d    * @- F, O+ H8 v; N' ^
& e! X; R0 f( n( ~6 w4 _
    此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。5 r1 L4 Q3 |2 {( C  M9 y( e
   
" k  l. ], T  O7 B: R4 M6 q4 X) {/ p) V0 d+ o
    用于水处理的活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与活性炭比表面积有关,比表面积大,微孔数量多,可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关,水处理用的活性炭,要求过渡孔(半径20~1000A)较为发达,有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水头损失要增大,一般在8~30目范围较宜,活性炭的机械耐磨强度,直接影响活性炭的使用寿命。- q9 E* X$ m7 _% l: D3 [
   
" K2 l$ f% _3 d& V1 s/ @, J5 c4 {8 ?$ u/ E
    二、吸附质(溶质或污染物)的性质
, y2 L) Z. |/ e% X   
+ j/ P7 C1 F; s& |- A$ T% j1 S
! i  Q- V  k, B+ @    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
/ q8 O8 Y) U# e( B% Z6 b3 i    , m$ U+ S& `; Y/ C5 i+ q8 m

* @! o9 s' v$ n. W+ d   (一)溶解度
7 m3 _& r7 t, c& W" D7 \   
* M1 C" W4 Z9 b% @1 W
" ]1 ^  }( [4 B& j8 E    对同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附。
! `* m7 N) s3 B, H! m6 A7 @   
  G" y+ [; [6 ?0 v2 F4 A, r. |/ J# O7 s6 P1 ]8 W; D9 R' z
    如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。9 X; n6 `5 U- K; S. E
   5 r( \4 b/ \" E1 @6 d

* v: P+ e8 h3 u3 l9 j4 X* _   (二)分子构造
" S; F1 N: ~- d( W  
* C0 p. V. M9 O1 O+ u- P8 N. p( @! }2 I6 |
    吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响,吸附质(溶质)分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例,最利于吸附。在同系物中,分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。$ @5 d$ R3 A( T) P0 Z8 J
  3 u2 @1 V$ d4 y/ H* v# C0 ~6 e, ?0 j
3 K6 S) ], e  A. A. d) [+ R
   (三)极性: P0 d; Z+ O# ?

) v4 y) H) q2 x' j
4 ?* n  [$ G& v6 a& t2 Y, R    活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。: C# `& v+ M) I3 ?$ Q
3 r0 d+ _, H) F9 I5 L5 \4 `
6 m  a4 |- ~9 q/ Z9 j& l
   (四)吸附制裁(溶质)
7 m# @2 z5 `9 D! A+ l $ v; @! P- E2 y' b$ w

2 i5 E: p; P0 H2 g    吸附质的浓度在一定范围时,随着浓度增高,吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化,活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。4 P/ ?8 T+ x( \/ U6 c- J

$ F" }( C- C- S; C2 F& F% ^" p% V  n5 Q8 \9 d
    三、溶液pH的影响( X. [4 K8 p5 d5 I
6 Y3 K0 p  s* a) o# N) H
% L6 `: G7 f/ v5 }7 J* l8 R8 X
    溶液pH值对吸附的影响,要与活性炭和吸附质(溶质)的影响综合考虑。0 M% E8 z  k# R, ?$ c4 K& E7 q
溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度,当pH值达到某个范围时,这些化合物就要离解,影响对这些化合物的吸附。
. `9 Q6 r% Z7 @
  O. Y) N: R3 z. O# B1 Z
3 j: i; V& z- T& D7 B7 D# D    溶液的pH值还会影响吸附质(溶质)的溶解度,以及影响胶体物质吸附质(溶质)的带电情况。6 `$ O6 R7 I7 }  E8 y$ Y
( s' n9 `2 ~3 w/ K) L5 O
, P% w2 ~4 `7 x1 g; K
    由于活性炭能吸附水中氢、氧离子,因此影响对其他离子的吸附。
7 `  M7 s7 W9 j( \  k; N2 E. l
! s# G$ n& ]! W  T) n- {5 Y  w. {- q$ ~
    活性炭从水中吸附有机污染物质的效果,一般随溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0时,不易吸附,pH值越低时效果越好。在实际应用中,通过试验确定最佳pH值范围。
7 }1 {) R2 d" m6 ]/ K) |8 P6 \  G) q' O

6 L3 H' L, Y3 S( K    四、溶液温度的影响, G; c# b' {8 O1 s" C
$ k4 E' S7 b9 I( ]3 Q- ^
0 X' V0 k0 ?" c# t2 S3 p0 _7 M
    因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。
0 y; m% f$ G, p3 u4 [% Q- j  A8 O# K6 t/ a2 U

! w1 u$ D0 k7 I) q& T/ x    吸附是放热反应。吸附热,即活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量,以KJ/mol为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。
! m! w' @4 F1 S5 w2 q; S- o8 R( Y0 I% U1 T
7 }9 R3 H0 I& L( s5 y- ~  p+ h2 G
    另一方面,温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。
1 T: c5 Q. t; z* o+ A# V& G% e; r+ ?9 Y: I$ m1 q

5 v& H5 k7 g& r7 \. Z) d    用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。
4 }5 \( P8 f: y1 x) h
# C' J6 Y$ Z! h1 I7 o) ?- Q
7 ^7 [0 E' o+ {    五、多组分吸附质共存的影响
( S3 C) e8 S- B  F$ ~) P
: q; T5 J' s2 n2 ^& t' G, {/ B' o% K; s3 B* R9 O' X! Q
    应用吸附法处理水时,通常水中不是单一的污染物质,而是多组分污染物的混合物。在吸附时,它们之间可以共吸附,互相促进或互相干扰。一般情况下,多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。
9 F6 X" W5 C1 C  f3 H; o# l9 h: {( v& k. U
' o* ?" v! G' @2 K3 N. S& Z! p
    六、吸附操作条件
; f* j" c/ D, a7 Y% _% e+ H3 t/ u' H% w+ z7 U6 i5 r

) U3 R) h  `% P    因为活性炭液相吸附时,外扩散(液膜扩散)速度对吸附有影响,所以吸附装置的型式、接触时间(通水速度)等对吸附效果都有影响。5 c& i' P1 ^& R6 k2 Q0 H

* O  B0 U+ i7 P5 f, L  O4 v' \" H/ i
    综上所述,影响吸附的因素很多,应综合分析,根据具体情况,选择最佳吸附条件,达到最好的吸附效果。
9 M8 w& ?0 k/ `; ^7 s- b, n& F% \1 b* p7 t  h7 b- B
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