Principi d'adsorció del carbó activat
Apr 02, 2022
Introducció del carbó activat
El carbó activat és una pols negra o material de carboni granular. A causa de la disposició irregular del carboni microcristal·lí en l'estructura del carboni activat, hi ha porus entre connexions creuades i es generaran defectes d'estructura de carboni durant l'activació, de manera que és una mena de carboni porós amb baixa densitat de granel i gran superfície específica. El material principal del filtre.
Producció de carbó activat
La matèria primera principal del carboni activat pot ser gairebé tots els materials orgànics rics en carboni, com ara carbó, fusta, closca de fruita, closca de coco, closca de noguera, closca d'albercoc, closca de jujube, etc. Aquests materials carbonosos es converteixen en carbó activat per piròlisi a alta temperatura i certa pressió en un forn d'activació. Durant aquest procés d'activació, una enorme superfície i una estructura complexa de porus es formen gradualment, i l'anomenat procés d'adsorció es porta a terme en i sobre aquests porus. La mida dels porus del carboni activat té un efecte d'adsorció selectiva sobre l'adsorbat, que és perquè les macromolècules no poden entrar en els porus de carboni activat més petits que els seus porus. El carbó activat és un adsorbent hidròfob fet de materials basats en el carboni com a matèries primeres, que es carbonitzen i s'activen a alta temperatura. El carboni activat conté un gran nombre de microporus i té una enorme superfície, que pot eliminar eficaçment el color i l'olor, i pot eliminar la majoria dels contaminants orgànics i algunes substàncies inorgàniques en efluents secundaris, inclosos alguns metalls pesants tòxics.
El principi del carbó activat
1) Principi de filtratge
El filtre de carboni activat és un procés d'intercepció dels contaminants en estat de suspensió a l'aigua, i la matèria suspesa interceptada omple els buits entre els carbonis activats. La mida dels porus i la porositat de la capa de filtre augmenten amb l'augment de la mida de partícula del material de carboni activat. És a dir, com més rugeix la mida de partícula del carboni activat, més gran és l'espai que pot acomodar els sòlids en suspensió. Es manifesta com una major capacitat de filtració, una major capacitat de retenció de brutícia i una major intercepció de brutícia. Al mateix temps, com més grans són els porus de la capa de filtre de carboni activat, més profunds són els sòlids suspesos a l'aigua es poden transportar a la següent capa de capa de filtre de carboni activada. Sota la condició d'un gruix de protecció suficient, els sòlids suspesos es poden retenir més, fent que les capes de filtre mitjà i inferior siguin més eficients. La funció d'intercepció està ben exercida, i la quantitat d'intercepció de contaminants de la unitat augmenta.
Estrictament parlant, la capacitat de retenció de carboni activat per als sòlids en suspensió prové de la superfície proporcionada pel carbó activat. Quan el cabal és baix, la capacitat de filtració de la unitat prové principalment de l'efecte de cribratge del carboni activat, i quan el cabal és ràpid, la capacitat de filtració prové de l'efecte d'adsorció sobre la superfície de les partícules de carboni activades. Com més forta sigui l'adhesió.
2) El principi d'adsorció
Segons les diferents forces entre molècules de carboni activades i molècules contaminants durant el procés d'adsorció, l'adsorció es pot dividir en dues categories: adsorció física i adsorció química (també coneguda com adsorció activa). En el procés d'adsorció, quan la força entre molècules de carboni activades i molècules contaminants és força de van der Waals (o atracció electrostàtica), s'anomena adsorció física; quan la força entre molècules de carboni activades i molècules contaminants són enllaços químics, s'anomena quimioorció. . La força d'adsorció de l'adsorció física està relacionada principalment amb les propietats físiques del carboni activat, i té poc a veure amb les propietats químiques del carboni activat. Com que la força de van der Waals és feble, té poc efecte sobre l'estructura de les molècules contaminants. Aquesta força és la mateixa que la força de cohesió intermolecular, de manera que l'adsorció física es pot comparar amb el fenomen d'aglomeració. Les propietats químiques dels contaminants romanen inalterades després de l'adsorció física.
A causa del fort enllaç químic, té una gran influència en l'estructura de les molècules contaminants, de manera que la quimiontió es pot considerar com una reacció química, que és el resultat de la interacció química entre contaminants i carboni activat. La quimiopolció generalment implica l'intercanvi de parells d'electrons o la transferència d'electrons, en lloc d'una pertorbació simple o polarització feble, i és un procés irreversible de reacció química. La diferència fonamental entre fisisorció i chemisorció és la força que crea l'enllaç d'adsorció.
El procés d'adsorció és un procés en el qual les molècules contaminants s'adsorbeixen a la superfície sòlida, i l'energia lliure de les molècules disminuirà. Per tant, el procés d'adsorció és un procés exotèrmic, i la calor alliberada s'anomena calor d'adsorció del contaminant a la superfície sòlida. A causa de les diferents forces de l'adsorció física i l'adsorció química, mostren certes diferències en la calor de l'adsorció, la taxa d'adsorció, l'energia d'activació d'adsorció, la temperatura d'adsorció, la selectivitat, el número de capa d'adsorció i l'espectre d'adsorció.
La tecnologia d'adsorció de carboni activada s'ha utilitzat en la refinació i decolorització de les indústries farmacèutiques, químiques i alimentàries durant molts anys a la Xina. S'utilitza per al tractament d'aigües residuals industrials des de la dècada de 1970. La pràctica de producció mostra que el carboni activat té una excel·lent adsorció per rastrejar contaminants orgànics a l'aigua, i té un bon efecte d'adsorció sobre les aigües residuals industrials, com ara la impressió i tintoreig tèxtil, la indústria química de tints, el processament d'aliments i la indústria química orgànica. En circumstàncies normals, té una capacitat única per eliminar compostos orgànics representats per indicadors integrals com la DBO i el COD en aigües residuals, com tints sintètics, tensioactius, fenols, benzens, organoclorats, pesticides i productes petroquímics. Per tant, l'adsorció activada de carboni s'ha convertit gradualment en un dels principals mètodes de tractament secundari o terciari d'aigües residuals industrials.
L'adsorció és el procés d'acció lenta d'una substància que s'uneix a la superfície d'una altra. L'adsorció és un fenomen interfacial, que està relacionat amb canvis en la tensió superficial i l'energia superficial. Hi ha dues habilitats de conducció que causen adsorció, una és la repulsió de l'aigua solvent a substàncies hidròfobes, i l'altra és l'atracció afinitat dels sòlids als soluts. La major part de l'adsorció en el tractament d'aigües residuals és el resultat de l'efecte combinat d'aquestes dues forces. La superfície específica i l'estructura dels porus del carboni activat afecten directament la seva capacitat d'adsorció. A l'hora de seleccionar el carboni activat, s'ha de determinar mitjançant experiments segons la qualitat de les aigües residuals. Per imprimir i tenyar les aigües residuals, s'han de seleccionar espècies de carboni amb porus de transició desenvolupats. A més, el contingut de cendres també té una influència. Com més petit sigui el contingut de cendra, millor serà el rendiment de l'adsorció; com més propera sigui la mida de la molècula adsorbat al diàmetre del porus de carboni, més fàcil és ser adsorbada; la concentració d'adsorbat també afecta la capacitat d'adsorció del carboni activat. Dins d'un determinat rang de concentració, la capacitat d'adsorció augmenta amb l'augment de la concentració d'adsorbats. A més, la temperatura de l'aigua i el pH també juguen un paper important. La capacitat d'adsorció va disminuir amb l'augment de la temperatura de l'aigua.
