Načelo adsorpcije aktiviranega ogljika

Uvedba aktiviranega ogljika

Aktivirani ogljik je črni prašek ali granularni ogljikov material. Zaradi nepravilne ureditve mikrokristalnega ogljika v strukturi aktiviranega ogljika, obstajajo pore med navzkrižnimi povezavami, med aktivacijo pa se bodo ustvarile napake v strukturi ogljika, zato gre za nekakšno porozno ogljikovodiko z nizko gostoto razsutega materiala in veliko specifično površino. Glavni material filtra.

Proizvodnja aktiviranega ogljika

Glavna surovina aktiviranega ogljika so lahko skoraj vsi organski materiali, bogati z ogljikom, kot so premog, les, sadna lupina, kokosova lupina, orehova lupina, marelica, jujube lupina itd. Ti karbonatni materiali se pretvorijo v aktivirani ogljik s pirolizo pri visoki temperaturi in določenem tlaku v aktivacijski peči. Med tem procesom aktivacije se postopoma oblikuje ogromna površina in kompleksna struktura pore, v teh porah in na njih pa se izvaja tako imenovani adsorpcijski proces. Velikost pore v aktiviranem ogljiku ima selektivni adsorpcijo učinek na adsorbat, to je Zato, ker makromolekule ne morejo vstopiti v pore aktiviranega ogljika manjšega od njegovih pora. Aktivirani ogljik je hidrofobni adsorbent iz ogljikovih materialov kot surovin, ki se karbonizirajo in aktivirajo pri visoki temperaturi. Aktivirani ogljik vsebuje veliko število mikropor in ima ogromno površino, ki lahko učinkovito odstrani barvo in vonj, in lahko odstrani večino organskih onesnaževal in nekaj anorganskih snovi v sekundarnem iztok, vključno z nekaj strupenimi težkimi kovinami.

Načelo aktiviranega ogljika

1) Načelo filtriranja

Aktivirani ogljični filter je proces prestrezanja onesnaževal v suspendiranem stanju v vodi, prestrezana suspendirana snov pa zapolni vrzeli med aktiviranimi ogljikovi. Velikost pore in poroznost filtrnega sloja se povečata s povečanjem velikosti delcev aktiviranega ogljikovega materiala. To pomeni, da je velikost delcev aktiviranega ogljika večja kot je prostor, ki lahko sprejema suspendirane trdne snovi. Kaže se kot povečana zmogljivost filtracije, povečana zmogljivost držanja umazanije in povečano prestrezanje umazanije. Hkrati, večje pore aktiviranega ogljičnega filtra plasti, globlje suspendirane trdne snovi v vodi se lahko prenesejo na naslednjo plast aktivirane plasti ogljičnega filtra. Pod pogojem zadostne debeline zaščite je mogoče suspendirani trdnine obdržati bolj, zaradi česar so srednje in nižje plasti filtra učinkovitejše. Funkcija prestrezanja se dobro izvleče, količina onesnaževalnega prestrezanja enote pa se poveča.

Strogo govorimo, zmogljivost zadrževanja aktiviranega ogljika za suspendirane trdne snovi prihaja s površine, ki jo zagotavlja aktivirani ogljik. Ko je pretok nizek, zmogljivost filtracije enote izvira predvsem iz presejalnega učinka aktiviranega ogljika, in ko je hitrost pretoka hitra, zmogljivost filtracije izvira iz adsorpcijskega učinka na površino aktiviranih ogljikovih delcev. Močnejši je pridih.

2) Načelo adsorpcije

Glede na različne sile med aktiviranimi molekulami ogljika in onesnaževalnimi molekulami med procesom adsorpcije lahko adsorpcijo razdelimo v dve kategoriji: fizično adsorpcijo in kemijsko adsorpcijo (znano tudi kot aktivna adsorpcija). V procesu adsorpcije, ko je sila med aktiviranimi molekulami ogljika in onesnaževalnimi molekulami van der Waals sila (ali elektrostatična privlačnost), se imenuje fizična adsorpcija; ko je sila med aktiviranimi ogljikovimi molekulami in onesnaževalnimi molekulami kemične vezi, se imenuje kemisorpcija. . Adsorpcijo moč fizične adsorpcije je povezana predvsem s fizikalnimi lastnostmi aktiviranega ogljika, in nima veliko povezave s kemičnimi lastnostmi aktiviranega ogljika. Ker je van der Waals sila šibka, nima veliko vpliva na strukturo onesnaževalnih molekul. Ta sila je enaka kot medmolekularna kohezijska sila, zato se lahko fizikalna adsorpcija primerja s pojavom aglomeracije. Kemijske lastnosti onesnaževal ob fizični adsorpciji ostajajo nespremenjene.

Zaradi močne kemične vezi ima velik vpliv na strukturo molekul onesnaževal, zato lahko kemisorpcijo obravnavamo kot kemično reakcijo, ki je posledica kemične interakcije med onesnaževali in aktiviranim ogljikom. Kemisorpcija na splošno vključuje delitev elektronskih parov ali prenos elektronov, namesto preproste perturbacije ali šibke polarizacije, in je nepopravljiv kemijski proces reakcije. Temeljna razlika med fiziorpcijo in kemisorpcijo je sila, ki ustvarja adsorpcijo vez.

Proces adsorpcije je proces, v katerem se molekule onesnaževal adsorbirano na trdno površino, in prosta energija molekul se bo zmanjšala. Zato je proces adsorpcije eksotermni proces, sproščena toplota pa se imenuje adsorpcijo toplote onesnaževala na trdni površini. Zaradi različnih sil fizikalne adsorpcije in kemijske adsorpcije kažejo določene razlike v adsorpciji toplote, hitrosti adsorpcije, energiji aktivacije adsorpcije, temperaturi adsorpcije, selektivnosti, številu adsorpcijskih plasti in adsorpcijnem spektru.

Tehnologija aktivacije adsorpcije ogljika se že več let na Kitajskem uporablja pri rafiniranju in dekolorizaciji farmacevtske, kemične in živilske industrije. Uporablja se za industrijsko obdelavo odpadnih voda od 70. let 20. Proizvodna praksa kaže, da ima aktivirani ogljik odlično adsorpcijo za sledenje organskim onesnaževalom v vodi in ima dober adsorpcijski učinek na industrijske odpadne vode, kot so tekstilni tisk in bojenje, kemična industrija za bojenje, predelava hrane in ekološka kemična industrija. V normalnih okoliščinah ima edinstveno sposobnost odstranjevanja organskih spojin, ki jih predstavljajo celoviti kazalniki, kot sta BOD in COD v odpadnih vodah, kot so sintetična sredstva, površinsko aktivne snovi, fenoli, benzeni, organoklorini, pesticidi in petrokemični proizvodi. Zato je aktivirana adsorpcija ogljika postopoma postala ena glavnih metod za sekundarno ali terciarno obdelavo industrijskih odpadnih voda.

Adsorpcija je počasnodelujoč proces ene snovi, ki pritrjuje na površino druge. Adsorpcija je medfacialni pojav, ki je povezan s spremembami površinske napetosti in površinske energije. Obstajata dve vozni sposobnosti, ki povzročata adsorpcijo, ena je odklon topilne vode na hidrofobne snovi, druga pa je afiniteta privlačnost trdnih snovi v topila. Večina adsorpcije pri obdelavi odpadnih voda je posledica kombiniranega učinka teh dveh sil. Specifična površina in struktura pore aktiviranega ogljika neposredno vplivata na njegovo sposobnost adsorpcije. Pri izbiri aktiviranega ogljika ga je treba določiti s poskusi glede na kakovost odpadnih voda. Za tiskanje in bodinje odpadnih voda je treba izbrati ogljikove vrste z razvitimi prehodnim porami. Poleg tega ima vpliv tudi vsebnost jasa. Manjša kot je vsebnost jasla, boljša je učinkovitost adsorpcije; bližje je velikost adsorbatne molekule premeru ogljikove pore, lažje jo je adsorbovati; koncentracija adsorbata vpliva tudi na sposobnost adsorpcije aktiviranega ogljika. V določenem območju koncentracije se sposobnost adsorpcije poveča s povečanjem koncentracije adsorbata. Poleg tega imata vlogo tudi temperatura vode in pH. Sposobnost adsorpcije se je zmanjšala s povečanjem temperature vode.