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粉末活性炭的吸附性能评价研究
另一方面,对于吸附剂粉末活性炭,其内表面化学结构、比表面积可以影响吸附能力。在实际生产应用中还有吸附速率的问题,活性炭颗粒的孔隙大小、粒径分布决定了溶质分子向碳粒内部扩散的速度。所以活性炭的吸附能力和吸附速率两方面决定了活性炭的质量。因此如何评价选择活性炭的种类和质量,如何根据水源水质选择合适的碳种和投加量,成为生产中亟待研究解决的重要课题。
国内一般主要采用碘值、亚甲蓝值来评价活性炭的吸附性能。但是生产实践和经验都证明仅采用这两个指标不能全面评价活性炭,与实际的吸附效果有所差距。因此采用这些指标判断活性炭的效能只有部分理论意义,不能全面、准确地反应实际吸附状况。
(一)目前评价水处理粉末活性炭的指标存在的问题
经过研究发现:碘值、亚甲蓝值只能够表明活性炭颗粒中细小孔径的比表面积大小,但是在实际生产中有吸附速率的问题,即净水工艺中吸附时间是有限的,水处理中应用的粉末活性炭远未达到完全吸附平衡。活性炭颗粒内部中等孔隙是有机物分子的进入通道,一般认为活性炭的中等孔隙越发达越有利于吸附动力学平衡,所以中孔是否发达决定了吸附速率。为了结合实际应用,我们不仅考虑粉末活性炭的总吸附比表面积(也就是碘值、亚甲蓝值等指标),还要判断粉末活性炭颗粒内部的孔径分布是否容易达到快速吸附,即明确转化为如何评价活性炭的孔径分布是否合理。
进一步研究发现,采用一些具有特定立体空间结构的有色大分子可以表征活性炭的孔径分布。同时这些物质可以采用一定的分析方法精确定量。采用这一系列的分子量阶梯排列的吸附质来评价粉末活性炭的综合性能,与水厂生产情况和实际水样吸附效果相一致。
椰壳活性炭性质椰壳活性炭极性及分子构造
椰壳活性炭性质椰壳活性炭极性及分子构造
椰壳活性炭的性质
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。
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。
此外椰壳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。
用于水处理的椰壳活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。椰壳活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与椰壳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,水处理用的椰壳活性炭,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。椰壳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,椰壳活性炭的机械耐磨强度,直接影响椰壳活性炭的使用寿命。
吸附质(溶质或污染物)的性质
同一种椰壳活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
椰壳活性炭溶解度
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。
如椰壳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。
椰壳活性炭分子构造
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)分子的大小与椰壳活性炭孔径大小成一定比例,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。
椰壳活性炭极性
椰壳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。