活性炭的过滤原理以及吸附原理
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对于水:当水流过活性炭表面时,杂质、污垢、金属离子和氯、苯、油脂等污染物会附着在活性炭表面。因此,活性炭除具有过滤水的作用外,还具有脱色作用。在家用净水器中,有活性炭过滤器,使用一段时间后,需要更换滤芯,以确保水质;在工业生产中,吸附机制也用于处理工业废水或生产中的某些阶段。
对于空气:当空气流过活性炭表面时,会捕集SO2、CO2、H2S...等有害粉尘和气体,输出的是氧气、Ni-to...等不可吸附气体。这就是活性炭用于空气净化器的原因。
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性碳颗粒越小,过滤面积越大。因此,粉状活性炭的总面积越大,吸附效果良好,但粉状活性炭能轻易随水流入水族箱,难以控制,很少使用。颗粒活性炭由于颗粒的形成而不易流动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中不易堵塞。其吸附能力强,易于携带和更换。
活性炭的吸附容量与水温和水质有一定的关系。水温越高,活性炭的吸附能力越强;如果水温高于30℃,吸附容量达到极限,有可能逐渐减少。当水质为酸性时,活性炭对阴离子物质的吸附能力相对减弱;当水质为碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。因此,水的pH值不稳定,这也会影响活性炭的吸附能力。
活性炭过滤器是将水中悬浮状况的污染物展开截留的过程,被截留的悬浮物充塞于活性炭间的间隙。滤层裂隙尺度以及孔隙率的尺寸,随活性炭料粒度的加大而加大。即活性炭粒度越粗,可容纳悬浮物的空间越大。其展现为过滤能力提高,纳污能力增加,截污量加大。同时,活性炭滤层裂隙越大,水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层,在有足够保护厚度的条件下,悬浮物可以更多地被截留,使中下层滤层更好地发挥截留效用,机组截污量增加。
从严格的学说上讲,活性炭所有着的对悬浮物的截留能力来自活性炭所提供的表面积。流速低时,机组的过滤能力主要地来自活性炭的筛除功用,而流速快时,过滤能力来自活性炭微粒表面的吸附效用,在过滤过程中活性炭所提供的微粒表面积越大,对水中悬浮物的附着力越强。
根据吸附过程中活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同,可将吸附分成两大类:物理吸附和化学吸附(又称活性吸附)。在吸附过程中,当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称之为物理吸附; 当活性炭分子和污染物分 子之间的作用力是化学键时称作化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理特性有关,与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力较弱,对污染物分子的构造影响很小,这种力与分子间内聚力一样,故可把物理吸附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质依然保持不变。
由于化学键强,对污染物分子的构造影响较大,故可把化学吸附看作化学反应,是污染物与活性炭间化学效用的结果。化学吸附一般涵盖电子对共享或电子转移,而不是简便的微扰或弱极化功用,是不可逆的化学反应过程。物理吸附和化学吸附的根本差别在于产生吸附键的作用力。
吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程,分子的自由能会减低,因此,吸附过程是放热过程,所放出的热叫作该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力不同,它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的歧异。
活性炭吸附技术在国内用以医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。20世纪70年代开始用以工业废水处置。生产实践说明,活性炭对水中微量有机污染物有着良好的吸附性,它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有不错的吸附功效。一般状况下,对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物,如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和原油化工产品等,都有奇特的去除能力。所以,活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方式之一。
吸附是一种物质黏附在另一种物质表面上的缓慢功用过程。吸附是一种界面现象,其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种,一种是溶剂水对疏水物质的排斥力,另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附,多数是这两种力综合功用的结果。活性炭的比表面积和裂隙构造直接影响其吸附能力,在选取活性炭时,应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选项过渡孔繁荣的炭种。此外,灰分也有影响,灰分愈小,吸附性能愈好;吸附质分子的尺寸与炭裂隙直径愈相近,愈易于被吸附;吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内,吸附量是随吸附质浓度的加大而增加的。另外,水平易近人pH值也有影响。吸附量随水温的升高而减少。
在化学中,吸附是当气体或液体被吸引到多孔固体表面或使其在另一种物质表面上的浓度增加时发生的过程。气体或蒸气称为吸附质,用于吸收气体或蒸气的多孔固体称为吸附剂,未被吸附的气体称为惰性气体。
活性炭广泛应用于日常生活中。如冰箱空调在除味防菌抑菌方面采用了活性炭过滤网。有高科技含量的活性炭过滤网,还能捕捉和控制空气中的病毒,使室内空气始终保持清新纯净。我们直接饮用的净水,就是水厂采用了臭氧消毒加活性炭过滤的深度处理工艺,使水质达到国家的直接饮用净水标准。使用活性炭过滤杂质。根据建设项目业主方所提供的资料,废气主要有二甲苯等有机废气。通过本设计方案中废气处理系统的处理后,排放尾气能达到中华人民共和国国家标准《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)中的二级排放标准。