Активированный углерод, также известный как активированный уголь или активированный char. Это черное порошкообразное или гранулированное углеродное вещество. Активированный углерод представляет собой пористый углерод с низкой плотностью упаковки и большой удельной площадью поверхности из -за нерегулярного расположения микрокристаллического углерода и присутствия пор между поперечными соединениями, что может вызывать дефекты структуры углерода во время активации. Это также основной материал для создания фильтров.
Производство активированного углерода
Основное сырье для активированного углерода может быть почти во всех органических материалах имеет большое содержание в углероде, таком как уголь, древесина, фруктовые раковины, кокосовые раковины, оболочки ореха, оболочки абрикоса, оболочки Jujube и т. Д. Эти углеродные материалы превращаются в активированный углерод через пиролиз при высокой температуре и определенное давление в активационной печи. Во время этого процесса активации постепенно формируются огромная площадь поверхности и сложная структура пор, и так называемый процесс адсорбции происходит в этих порах и на поверхности. Размер пор в активированном углероде обладает селективным эффектом адсорбции на адсорбат, поскольку крупные молекулы не могут попасть в поры активированного углерода, которые меньше его пор. Активированный углерод представляет собой гидрофобный адсорбент, продуцируемый высокотемпературной карбонизацией и активацией веществ, в основном содержащих углерод в качестве сырья. Активированный углерод содержит большое количество микропоров и имеет невероятно большую площадь поверхности, которая может эффективно удалять цвет и запах. Это также может удалить большинство органических загрязняющих веществ и определенных неорганических веществ, в том числе токсичных тяжелых металлов, из вторичных сточных вод.
Принцип активированного углерода
1. Фильтрационный принцип
Активированный углеродный фильтр - это процесс перехвата взвешенных загрязняющих веществ в воде, а перехваченные взвешенные твердые вещества заполняют пробелы между активированными углеродами. Размер пор и пористость слоя фильтра увеличиваются с размером частиц активированного углеродного материала. Через более грубый размер частиц активированного углерода, тем больше пространство, которое может вместить суспендированные твердые вещества. Он выполняет расширенную способность фильтрации, повышенную способность удерживать загрязняющих веществ и большую способность перехвата. В то же время, чем больше поры в слое активированного углеродного фильтра, более глубокие суспендированные твердые вещества в воде могут транспортироваться в следующий слой активированного слоя углеродного фильтра. При достаточной защитной толщине можно перехватить больше суспендированных твердых веществ, позволяя средним и нижним слоям слоя фильтра лучше играть роль перехвата и увеличить способность перехвата устройства.
Вообще говоря, способность активированного углерода перехватывать суспендированные твердые вещества происходит от площади поверхности, обеспечиваемой активированным углеродом. Когда скорость потока низкая, фильтрационная способность блока в основном исходит от эффекта скрининга активированного углерода, в то время как при быструю скорость потока, способность фильтрации исходит от эффекта адсорбции на поверхности активированных частиц углерода. Во время процесса фильтрации, чем больше площадь поверхности частиц, обеспечиваемая активированным углеродом, чем сильнее адгезию к суспендированным твердым веществам в воде.
2. Принцип адсорбции
Согласно различным силам между активированными молекулами углерода и молекулами загрязняющих веществ во время процесса адсорбции, адсорбция может быть разделена на две категории: физическая адсорбция и химическая адсорбция (также известная как активная адсорбция). Во время процесса адсорбции, когда силой взаимодействия между активированными молекулами углерода и молекулами загрязняющих веществ является силой ван -ваальса (или электростатического притяжения), она называется физической адсорбцией; Когда сила взаимодействия между активированными молекулами углерода и молекулами загрязняющих веществ является химической связью, она называется химической адсорбцией. Прочность на адсорбцию физической адсорбции в основном связана с физическими свойствами активированного углерода и имеет мало общего с химическими свойствами активированного углерода. Из -за слабой силы Ван -дер -Ваальса это мало влияет на структуру молекул загрязняющих веществ. Эта сила аналогична межмолекулярной сплоченности, поэтому физическая адсорбция может быть аналогична как явление конденсации. Химические свойства загрязняющих веществ остаются неизменными во время физической адсорбции.
Из -за сильных химических связей химическая адсорбция оказывает значительное влияние на структуру молекул загрязняющих веществ. Следовательно, химическая адсорбция может рассматриваться как химическая реакция, которая является результатом химического взаимодействия между загрязняющими веществами и активированным углеродом. Химическая адсорбция обычно включает в себя совместное использование пары электронов или перенос электронов, а не простое возмущение или слабая поляризация, и является необратимым процессом химической реакции. Основное различие между физической адсорбцией и химической адсорбцией заключается в силе, которая генерирует адсорбционные связи.
Процесс адсорбции - это процесс, в котором молекулы загрязняющих веществ адсорбируются на твердую поверхность, а свободная энергия молекул уменьшается. Следовательно, процесс адсорбции является экзотермическим процессом, а высвобождение тепла называется адсорбционным теплом загрязнителя на этой твердой поверхности. Из -за различных сил физической адсорбции и химической адсорбции они демонстрируют определенные различия в жаре адсорбции, скорости адсорбции, энергии активации адсорбции, температуры адсорбции, селективности, адсорбционных слоев и адсорбционных спектров.
Технология активированной адсорбции углерода использовалась для переработки и обесцвечивания в таких отраслях, как фармацевтические препараты, химические вещества и пищевые продукты в Китае в течение многих лет. Он начал использоваться для очистки промышленных сточных вод в 1970 -х годах. Производственная практика показала, что активированный углерод обладает превосходными адсорбционными свойствами для трассировки органических загрязняющих веществ в воде, и он оказывает хорошее воздействие на адсорбцию на промышленные сточные воды, такие как текстильная печать и окрашивание, химическая промышленность красителя, пищевая промышленность и органическая химическая промышленность. В целом, органические соединения, представленные комплексными показателями, такими как BOD и COD в сточных водах, такие как синтетические красители, поверхностно -активные вещества, фенолы, бензоны, органохлор, пестициды и нефтехимические продукты, имеют уникальные возможности удаления. Следовательно, активированная адсорбция углерода постепенно становится одним из основных методов вторичной или третичной обработки промышленных сточных вод.
Адсорбция - это медленный процесс, при котором вещество прилипает к поверхности другого вещества. Адсорбция - это межфазное явление, которое связано с изменениями поверхностного натяжения и поверхностной энергии. Существует две движущие силы, которые вызывают адсорбцию, одна из них - отталкивающая сила растворительной воды на гидрофобных веществах, а другая - аффинная притяжение твердых веществ на растворенных веществах. Адсорбция при очистке сточных вод в основном является результатом совместного действия этих двух сил. Конкретная площадь поверхности и структура пор активированного углерода напрямую влияют на его адсорбционную способность. При выборе активированного углерода его следует определить с помощью экспериментов на основе качества воды сточных вод. Рекомендуется выбрать уголь с хорошо развитыми полями перехода для печати и окрашивания сточных вод. Кроме того, содержание пепла также оказывает влияние, чем меньше содержание золы, тем лучше производительность адсорбции; Чем ближе размер адсорбатных молекул к диаметру пор углерода, тем легче будет адсорбировать; Концентрация адсорбата также оказывает влияние на адсорбционную способность активированного углерода. В пределах определенного диапазона концентрации адсорбционная способность увеличивается с увеличением концентрации адсорбат. Кроме того, температура воды и значение pH также связаны. Адсорбционная способность уменьшается с повышением температуры воды.
