Adsorptionsprincippet for aktivt kul
Apr 02, 2022
Introduktion af aktivt kul
Aktivt kul er et sort pulver eller granulært kulstofmateriale. På grund af det uregelmæssige arrangement af mikrokrystallinsk kul i strukturen af aktivt kul er der porer mellem krydsforbindelser-, og kulstofstrukturdefekter vil blive genereret under aktivering, så det er en slags porøst kul med lav rumvægt og stort specifikt overfladeareal. Filterets hovedmateriale.
Produktion af aktivt kul
Det primære råmateriale af aktivt kul kan være næsten alle kul-rige organiske materialer, såsom kul, træ, frugtskal, kokosskal, valnøddeskal, abrikosskal, jujubeskal osv. Disse kulholdige materialer omdannes til aktivt kul ved pyrolyse ved høj temperatur og et vist tryk i en aktiveringsovn. Under denne aktiveringsproces dannes der gradvist et enormt overfladeareal og en kompleks porestruktur, og den såkaldte-adsorptionsproces udføres i og på disse porer. Størrelsen af porerne i det aktive kul har en selektiv adsorptionseffekt på adsorbatet, hvilket er fordi makromolekyler ikke kan trænge ind i porerne på aktivt kul mindre end dets porer. Aktivt kul er en hydrofob adsorbent fremstillet af kulstof-baserede materialer som råmaterialer, som forkulles og aktiveres ved høj temperatur. Aktivt kul indeholder et stort antal mikroporer og har et enormt overfladeareal, som effektivt kan fjerne farve og lugt, og kan fjerne de fleste organiske forurenende stoffer og nogle uorganiske stoffer i sekundært spildevand, herunder nogle giftige tungmetaller.
Princippet om aktivt kul
1) Filtreringsprincip
Det aktive kulfilter er en proces med at opfange forurenende stoffer i suspenderet tilstand i vandet, og det opsnappede suspenderede stof udfylder hullerne mellem de aktive kulstoffer. Filterlagets porestørrelse og porøsitet øges med forøgelsen af partikelstørrelsen af det aktive kulmateriale. Det vil sige, at jo grovere partikelstørrelsen af det aktive kul er, jo større er pladsen, der kan rumme de suspenderede faste stoffer. Det kommer til udtryk som øget filtreringskapacitet, øget snavsholdende kapacitet og øget snavsopsnapning. Samtidig er det sådan, at jo større porerne i det aktive kulfilterlag er, jo dybere kan de suspenderede stoffer i vandet transporteres til det næste lag af det aktive kulfilterlag. Under forudsætning af tilstrækkelig beskyttelsestykkelse kan de suspenderede faste stoffer tilbageholdes mere, hvilket gør det midterste og nederste filterlag mere effektive. Aflytningsfunktionen er godt udøvet, og mængden af forurenende aflytning af enheden øges.
Strengt taget kommer tilbageholdelseskapaciteten af aktivt kul til suspenderede faste stoffer fra overfladearealet tilvejebragt af aktivt kul. Når strømningshastigheden er lav, kommer enhedens filtreringskapacitet hovedsageligt fra screeningseffekten af aktivt kul, og når strømningshastigheden er hurtig, kommer filtreringskapaciteten fra adsorptionseffekten på overfladen af aktiverede kulpartikler. Jo stærkere vedhæftning.
2) Adsorptionsprincippet
Ifølge de forskellige kræfter mellem aktiverede kulmolekyler og forurenende molekyler under adsorptionsprocessen kan adsorption opdeles i to kategorier: fysisk adsorption og kemisk adsorption (også kendt som aktiv adsorption). I adsorptionsprocessen, når kraften mellem aktiverede kulmolekyler og forurenende molekyler er van der Waals kraft (eller elektrostatisk tiltrækning), kaldes det fysisk adsorption; når kraften mellem aktiverede kulmolekyler og forurenende molekyler er kemiske bindinger, kaldes det kemisorption. . Adsorptionsstyrken af fysisk adsorption er hovedsageligt relateret til de fysiske egenskaber af aktivt kul, og har lidt at gøre med de kemiske egenskaber af aktivt kul. Fordi van der Waals-kraften er svag, har den ringe effekt på strukturen af forurenende molekyler. Denne kraft er den samme som den intermolekylære kohæsionskraft, så fysisk adsorption kan sammenlignes med agglomerationsfænomenet. De kemiske egenskaber af forurenende stoffer forbliver uændrede ved fysisk adsorption.
På grund af den stærke kemiske binding har den stor indflydelse på strukturen af forurenende molekyler, så kemisorption kan betragtes som en kemisk reaktion, som er resultatet af den kemiske vekselvirkning mellem forurenende stoffer og aktivt kul. Kemisorption involverer generelt elektronpardeling eller elektronoverførsel snarere end simpel forstyrrelse eller svag polarisering og er en irreversibel kemisk reaktionsproces. Den grundlæggende forskel mellem fysisorption og kemisorption er den kraft, der skaber adsorptionsbindingen.
Adsorptionsprocessen er en proces, hvor forurenende molekyler adsorberes til den faste overflade, og molekylernes frie energi vil falde. Derfor er adsorptionsprocessen en eksoterm proces, og den frigivne varme kaldes forureningsstoffets adsorptionsvarme på den faste overflade. På grund af de forskellige kræfter af fysisk adsorption og kemisk adsorption viser de visse forskelle i adsorptionsvarme, adsorptionshastighed, adsorptionsaktiveringsenergi, adsorptionstemperatur, selektivitet, adsorptionslagsnummer og adsorptionsspektrum.
Aktivt kuladsorptionsteknologi er blevet brugt i raffinering og affarvning af farmaceutiske, kemiske og fødevareindustrier i mange år i Kina. Det har været brugt til industriel spildevandsrensning siden 1970'erne. Produktionspraksis viser, at aktivt kul har fremragende adsorption til at spore organiske forurenende stoffer i vand, og det har en god adsorptionseffekt på industrielt spildevand såsom tekstiltryk og farvning, farvestofkemisk industri, fødevareforarbejdning og organisk kemisk industri. Under normale omstændigheder har den en enestående evne til at fjerne organiske forbindelser repræsenteret af omfattende indikatorer som BOD og COD i spildevand, såsom syntetiske farvestoffer, overfladeaktive stoffer, phenoler, benzener, organiske klorer, pesticider og petrokemiske produkter. Derfor er adsorption af aktivt kul efterhånden blevet en af de vigtigste metoder til sekundær eller tertiær behandling af industrispildevand.
Adsorption er den langsomt-virkende proces, hvor et stof binder sig til overfladen af et andet. Adsorption er et grænsefladefænomen, som er relateret til ændringer i overfladespænding og overfladeenergi. Der er to drivevner, der forårsager adsorption, den ene er frastødningen af opløsningsmiddelvand til hydrofobe stoffer, og den anden er affinitetstiltrækningen af faste stoffer til opløste stoffer. Det meste af adsorptionen i spildevandsrensning er resultatet af den kombinerede effekt af disse to kræfter. Aktivt kuls specifikke overfladeareal og porestruktur påvirker direkte dets adsorptionskapacitet. Ved valg af aktivt kul bør det bestemmes gennem forsøg efter kvaliteten af spildevand. Til tryk og farvning af spildevand bør der vælges kulstofarter med udviklede overgangsporer. Derudover har askeindholdet også indflydelse. Jo mindre askeindhold, desto bedre adsorptionsevne; jo tættere adsorbatmolekylets størrelse er på kulstofporediameteren, jo lettere er det at blive adsorberet; adsorbatkoncentrationen påvirker også adsorptionskapaciteten af aktivt kul. Inden for et vist koncentrationsområde øges adsorptionskapaciteten med stigningen af adsorbatkoncentrationen. Derudover spiller vandtemperatur og pH også en rolle. Adsorptionskapaciteten faldt med stigningen i vandtemperaturen.
