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活性炭的吸附作用主要發(fā)生在這些空隙和表面上,活性炭孔壁上大量的分子可以產(chǎn)生強(qiáng)大的引力將水和空氣中的雜質(zhì)吸引到孔隙中?;钚蕴康奈娇煞譃槲锢砦胶突瘜W(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭豐富的微孔中,用于去除水和空氣中雜質(zhì),這些雜質(zhì)的分子直徑必須小于活性炭的孔徑。
活性炭選用無(wú)煙煤為原料,活性炭采用工藝精制加工而成,外觀呈黑色圓顆粒,活性炭具有合理的孔隙結(jié)構(gòu)、良好的性能、機(jī)械強(qiáng)度高、易反復(fù)再生、造價(jià)低等特點(diǎn)。
活性炭其吸附量不但與比表面積有關(guān)聯(lián),且與細(xì)孔的孔徑結(jié)構(gòu)密不可分。大孔為溶質(zhì)分子提供擴(kuò)散渠道,使其進(jìn)入細(xì)孔從而達(dá)到吸附的目的,故對(duì)于溶質(zhì)分子的吸附力主要受大孔影響。不同水質(zhì)選擇不同的活性炭水中所含的有機(jī)物不但有小分子,且有各式各樣的大分子,細(xì)孔所占的面積超過(guò)表面積的95%,吸附量的多少取決于細(xì)孔。因此,在生活污水的處理過(guò)程中,要選擇合適的活性炭來(lái)滿(mǎn)足不同吸附物的不同需求。溶質(zhì)分子的吸附主要是分子作用力,即范德華力起關(guān)鍵性作用。不同的活性炭孔洞直徑大小以及分布區(qū)域不同,所以品種不一樣的活性炭對(duì)不同的溶質(zhì)分子有不同的吸附能力。物理吸附與活性炭對(duì)溶質(zhì)的親合力、溶質(zhì)的溶解度、溶質(zhì)分子大小、活性炭的細(xì)孔分布、表面積等因素有關(guān)。
一般的活性炭吸附均采用固定床吸附,其維護(hù)管理比較簡(jiǎn)單并且處理效率也高。但是其交換再生周期受氣體的種類(lèi)、數(shù)量、溫度、水分的變動(dòng)影響較大,很難確保?;钚蕴课椒ㄖ饕且?yàn)榛钚蕴坑泻芨叩谋缺砻娣e,對(duì)惡臭物質(zhì)有較大的平衡吸附量,對(duì)多種惡臭氣體都可達(dá)到較好的吸附效果。此外通過(guò)浸漬活性炭(堿、磷酸)或注加微量其他氣體(氨氣、二氧化碳)還可以有效的提高活性炭的吸附效率。但是由于活性炭的價(jià)格昂貴,處理成本就成為限制其應(yīng)用的主要因素,而且它還有不適宜處理高濃度臭氣,每隔一段時(shí)間需要進(jìn)行吸附劑再生的缺點(diǎn)。
當(dāng)分子從大孔進(jìn)一步進(jìn)入與大孔相通的微孔中擴(kuò)散時(shí),由于受到狹窄孔徑所產(chǎn)生的很大阻力,從而為緩慢。微孔也是在碳粒內(nèi)均勻分布,但不構(gòu)成徑向的擴(kuò)散阻力。影響活性炭吸附的因素涉及溶質(zhì)分子性、分子量大小、空間結(jié)構(gòu),這一點(diǎn)取決于水源水質(zhì)的特征?;钚蕴繉?duì)不同的物質(zhì)分子具有選擇吸附性。以粉末活性炭為例,投末活性炭后,水體相當(dāng)部分有機(jī)物得到去除,水體中膠狀物質(zhì)含量減少,表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上,有利于絮體的架橋,能改善絮體的結(jié)構(gòu)。除有良好的去除有機(jī)污染能力,同時(shí)還具有良好的助凝作用,使出水CODcr、色度、濁度大幅度下降。同時(shí)活性炭對(duì)水中的致癌物與致突變物及其含酚化合物均有良好的去除效果。