分析活性碳的吸附性能和影響因素
活性碳過濾器大家應(yīng)該聽說過，活性碳作為過濾材料，大家應(yīng)該也不陌生，它是一類高品質(zhì)的吸附劑，它是運(yùn)用木碳、竹碳、各類果殼和高品質(zhì)煤等做為原材料，利用物理和化學(xué)方式對(duì)原材料做好粉碎、過篩、催化劑活化、漂洗、烘干和篩選等一連串工藝流程加工制作而成。活性碳具有物理吸附和化學(xué)吸附的雙重特征，可以選擇吸附氣相、液相中的各種物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)脫色精制、消毒除味、去污純化等目的。
1、活性碳的吸附性。
吸咐特性是活性碳的具體特性。活性碳具有石墨晶粒不規(guī)則排序的微晶體，在活化過程中微晶體之間形成了風(fēng)格不同、大小不同的間隙。根據(jù)IUPAC方式，微孔在1.0nm以下，中孔在1~25nm以下，大孔在25nm以上。活性碳微孔的間隙容量一般為0.25~0.9Ml/g，間隙數(shù)約為1020個(gè)/g，所有微孔比表面積約為500~1500㎡/g，也稱為3500~5000㎡/g。這種間隙，特別是微孔提供了很大的表面積。
活性炭基本上95%以上的表面積在孔中，因此孔是決定活性炭吸附特性高低的重要因素。中孔的間隙容量一般約為0.02~1.0mL/g，高于表面積可達(dá)數(shù)百平方米，為吸附物提供進(jìn)入微孔的入口，可直接吸附特別大的分子。大孔的縫隙容量一般約為0.2~0.5mL/g，比表面積約0.5~2㎡/g，其作用一種是使吸咐質(zhì)分子迅速深入活性碳內(nèi)部較小的縫隙中去；二是做為催化劑載體，做為催化劑載體時(shí)，催化劑僅有少許沉淀在微孔內(nèi)，大多數(shù)沉淀在大孔和中孔當(dāng)中。
2、影響到活性炭吸附的具體因素。
活性碳處理相關(guān)的吸附過程和作用原理復(fù)雜，因此影響因素也很多，具體有活性碳的特性、水中污染物的特性、活性碳處理過程原理和選擇的運(yùn)行參數(shù)與實(shí)際操作條件等相關(guān)。
1)活性碳的特性。
作為水處理的活性碳，吸附容量大，吸附速度快，機(jī)械強(qiáng)度好，應(yīng)有三個(gè)需求。活性碳的吸附容量除其他外部條件外，具體與活性碳比表面積有關(guān)，比表面積大，微孔數(shù)多，可吸附在細(xì)孔壁上的吸附質(zhì)多。吸附速度具體與粒度和細(xì)孔分布有關(guān)，水處理用活性碳要求過渡孔半徑在2.0~100nm比較發(fā)達(dá)，有助于吸附質(zhì)量向細(xì)孔擴(kuò)散。活性碳的粒度越小吸咐速率越快，但水頭損失要擴(kuò)大，一般在8~30目范疇較宜。活性碳的機(jī)械設(shè)備耐磨損強(qiáng)度，直接影響到活性碳的使用期限。
2)吸咐質(zhì)，溶質(zhì)或污染物質(zhì)等特性同一類活性碳對(duì)于不同的污染物質(zhì)的吸咐能力有特別大的區(qū)別。
a.溶解性。
對(duì)同一族物質(zhì)的溶解性隨鏈的延長而減低，而吸咐容量隨同系物的系列升高或分子量的擴(kuò)大而提升。溶解性越小，越易吸咐，如活性碳從水里吸咐有機(jī)酸的次序是按甲酸→乙酸→丙酸→丁酸而提升。
b.分子大小與化學(xué)結(jié)構(gòu)。
吸附質(zhì)量分子的大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)吸附也有很大影響。由于吸附速度受內(nèi)擴(kuò)散速度的影響，吸附質(zhì)、溶質(zhì)分子的大小與活性碳孔徑的大小成一定比例，有利于吸附。在同系物中，分子大的較分子小的易吸咐，不飽和鍵的有機(jī)物較飽和的易吸咐，芳香族的有機(jī)物較脂肪族的有機(jī)物便于吸咐。
c.極性。
活性碳基本上被視為非極性吸附劑，對(duì)水中非極性物質(zhì)的吸附能力超過極性物質(zhì)。
d.吸附質(zhì)濃度。
吸附質(zhì)的濃度在一定范圍內(nèi)，隨著濃度的提高，吸附容量的擴(kuò)大。因此，吸附質(zhì)、溶解質(zhì)的濃度發(fā)生了變化，活性碳對(duì)該吸附質(zhì)、溶解質(zhì)的吸附容量也發(fā)生了變化。
3)溶液pH。
溶液pH值對(duì)吸附的影響應(yīng)綜合考慮活性碳、吸附質(zhì)、溶解質(zhì)的影響。溶液pH值調(diào)節(jié)酸性或堿性化合物的離解度，當(dāng)pH值達(dá)到某個(gè)范疇時(shí)，這種化合物需要離解，影響這種化合物的吸附。溶液的pH值也影響吸附質(zhì)、溶液的溶解性和膠體物質(zhì)的吸附質(zhì)、溶液的帶電狀況。活性碳可以吸收水中的氫、氧離子，影響其他離子的吸收。活性炭從水中吸附有機(jī)污染物的實(shí)際效果，一般隨溶液pH值的提高而減少，pH值超過9.0時(shí)，不易吸附，pH值越低實(shí)際效果越好。在具體運(yùn)用中，應(yīng)利用實(shí)驗(yàn)明確適宜pH值范疇。
4)溶液溫度。
液相吸附時(shí)，吸附熱小，溶液溫度的影響小。吸附是放熱反應(yīng)。吸咐熱越大，溫度對(duì)吸咐的影響到越大。而另一方面，溫度對(duì)物質(zhì)的溶解性有影響，為此對(duì)吸咐也是有影響。用活性碳處理污水時(shí)，溫度對(duì)吸咐的影響不明顯。
5)多組分吸附質(zhì)共存。
運(yùn)用吸咐法處理水時(shí)，一般水里并不是單一的污染物質(zhì)，而是多組分污染物質(zhì)的混合物。吸附時(shí)，可以互相吸附，互相促進(jìn)或互相影響。一般來說，多組分的吸附容量低于單組分的吸附容量。
6)吸附實(shí)際操作條件。
活性碳液相吸附時(shí)，外擴(kuò)散和液膜擴(kuò)散速度會(huì)影響吸附，因此吸附管的型式、接觸時(shí)間、通水速度等會(huì)影響吸附的實(shí)際效果。
以上是活性炭吸附性和影響活性炭吸附的具體因素的介紹，通過這些內(nèi)容的介紹，我們知道影響活性炭吸附的因素很多，所以在選擇活性炭作為過濾材料時(shí)，要注意這些影響因素，使活性炭的過濾效果更好。
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