Az aktív szén adszorpciós elve

Az aktív szén bevezetése

Az aktív szén fekete por vagy szemcsés szénanyag. Az aktív szén szerkezetében a mikrokristályos szén szabálytalan elrendezése miatt pórusok vannak a keresztcsatlakozások között, és az aktiválás során szénszerkezeti hibák keletkeznek, így ez egyfajta porózus szén, alacsony ömlesztett sűrűséggel és nagy fajlagos felülettel. A szűrő fő anyaga.

Aktív szén előállítása

Az aktív szén fő nyersanyaga szinte minden szénben gazdag szerves anyag lehet, mint például a szén, a fa, a gyümölcshéj, a kókuszhéj, a dióhéj, a sárgabarackhéj, a jujube héj stb. Ezeket a széntartalmú anyagokat magas hőmérsékleten és bizonyos nyomáson lévő pirolízissel aktív szénné alakítják át egy aktiváló kemencében. Az aktiválási folyamat során fokozatosan hatalmas felület és komplex pórusszerkezet alakul ki, és az úgynevezett adszorpciós folyamatot ezekben a pórusokban és ezeken a pórusokon hajtják végre. Az aktív szénben lévő pórusok mérete szelektív adszorpciós hatással van az adszorpcióra, ami azért van, mert a makromolekulák nem tudnak belépni a pórusainál kisebb aktív szén pórusaiba. Az aktív szén egy hidrofób adszorbens, amely szénalapú anyagokból, mint nyersanyagokból készül, amelyek karbonizálódnak és magas hőmérsékleten aktiválódnak. Az aktív szén nagyszámú mikropórát tartalmaz, és hatalmas felülettel rendelkezik, amely hatékonyan eltávolítja a színt és a szagot, és eltávolíthatja a legtöbb szerves szennyező anyagot és néhány szervetlen anyagot a másodlagos szennyvízben, beleértve néhány mérgező nehézfémet is.

Az aktív szén elve

1) Szűrési elv

Az aktívszén-szűrő a vízben szuszpendált állapotban lévő szennyező anyagok elfogásának folyamata, és az elfogott lebegő anyag kitölti az aktív szén közötti réseket. A szűrőréteg pórusmérete és porozitása az aktívszén anyag részecskeméretének növekedésével nő. Ez azt jelenti, hogy minél durvább az aktív szén részecskemérete, annál nagyobb a hely, amely befogadja a szuszpendált szilárd anyagokat. Ez fokozott szűrési kapacitásként, megnövekedett szennyeződéstartó kapacitásként és fokozott szennyeződés-elfogásként nyilvánul meg. Ugyanakkor minél nagyobbak az aktív szénszűrő réteg pórusai, annál mélyebbre lehet szállítani a vízben lévő szuszpendált szilárd anyagokat az aktív szénszűrő réteg következő rétegébe. Megfelelő védelmi vastagság mellett a szuszpendált szilárd anyagok jobban megtarthatók, így a középső és az alsó szűrőrétegek hatékonyabbak lehetnek. Az elfogó funkció jól működik, és az egység szennyezőanyag-leválasztásának mennyisége növekszik.

Szigorúan véve az aktív szén visszatartási kapacitása a szuszpendált szilárd anyagok esetében az aktív szén által biztosított felületről származik. Ha az áramlási sebesség alacsony, az egység szűrési kapacitása elsősorban az aktív szén szűrési hatásából származik, és amikor az áramlási sebesség gyors, a szűrési kapacitás az aktív szénrészecskék felületére gyakorolt adszorpciós hatásból származik. Minél erősebb a tapadás.

2) Az adszorpció elve

Az aktívszén molekulák és a szennyező molekulák közötti különböző erők szerint az adszorpciós folyamat során az adszorpció két kategóriába sorolható: fizikai adszorpció és kémiai adszorpció (más néven aktív adszorpció). Az adszorpciós folyamatban, amikor az aktívszén molekulák és a szennyező molekulák közötti erő van der Waals erő (vagy elektrosztatikus vonzás), fizikai adszorpciónak nevezik; amikor az aktívszén molekulák és a szennyező molekulák közötti erő kémiai kötés, akkor kemiszorpciónak nevezik. . A fizikai adszorpció adszorpciós szilárdsága elsősorban az aktív szén fizikai tulajdonságaihoz kapcsolódik, és kevés köze van az aktív szén kémiai tulajdonságaihoz. Mivel a van der Waals erő gyenge, kevés hatással van a szennyező molekulák szerkezetére. Ez az erő megegyezik az intermolekuláris kohéziós erővel, így a fizikai adszorpció összehasonlítható az agglomerációs jelenséggel. A szennyező anyagok kémiai tulajdonságai a fizikai adszorpció esetén változatlanok maradnak.

Az erős kémiai kötés miatt nagy hatással van a szennyező molekulák szerkezetére, így a kemiszorpció kémiai reakciónak tekinthető, amely a szennyező anyagok és az aktív szén közötti kémiai kölcsönhatás eredménye. A kemiszorpció általában elektronpár-megosztást vagy elektrontranszfert foglal magában, nem pedig egyszerű zavarodottságot vagy gyenge polarizációt, és visszafordíthatatlan kémiai reakciófolyamat. A fizioszorpció és a kemiszorpció közötti alapvető különbség az az erő, amely létrehozza az adszorpciós kötést.

Az adszorpciós folyamat egy olyan folyamat, amelyben a szennyező molekulákat a szilárd felületre adszorbeálják, és a molekulák szabad energiája csökken. Ezért az adszorpciós folyamat exoterm folyamat, és a felszabaduló hőt a szilárd felületen a szennyező anyag adszorpciós hőjének nevezik. A fizikai adszorpció és a kémiai adszorpció különböző erői miatt bizonyos különbségeket mutatnak az adszorpciós hőben, az adszorpciós sebességben, az adszorpciós aktiválási energiában, az adszorpciós hőmérsékletben, a szelektivitásban, az adszorpciós rétegszámban és az adszorpciós spektrumban.

Az aktív szén adszorpciós technológiát évek óta használják a gyógyszeripar, a vegyipar és az élelmiszeripar finomításában és elszíneződésében Kínában. Az 1970-es évek óta használják ipari szennyvízkezelésre. A termelési gyakorlat azt mutatja, hogy az aktív szén kiváló adszorpcióval rendelkezik a vízben lévő szerves szennyező anyagok nyomon követésére, és jó adszorpciós hatással van az ipari szennyvízre, például a textilnyomtatásra és -festésre, a festékkémiai iparra, az élelmiszer-feldolgozásra és a szerves vegyiparra. Normál körülmények között egyedülálló képességgel rendelkezik az olyan szerves vegyületek eltávolítására, amelyeket olyan átfogó mutatók képviselnek, mint a BOD és a COD a szennyvízben, mint például a szintetikus színezékek, felületaktív anyagok, fenolok, benzolok, szerves klórok, peszticidek és petrolkémiai termékek. Ezért az aktív szén adszorpció fokozatosan az ipari szennyvíz másodlagos vagy harmadlagos kezelésének egyik fő módszerévé vált.

Az adszorpció az egyik anyag lassú hatású folyamata, amely egy másik anyag felületéhez kapcsolódik. Az adszorpció egy vallásközi jelenség, amely a felületi feszültség és a felszíni energia változásaihoz kapcsolódik. Két vezetési képesség okozza az adszorpciót, az egyik az oldószeres víz hidrofób anyagokká való taszítása, a másik pedig a szilárd anyagoknak a szilváshoz való affinitása. A szennyvízkezelés adszorpciójának nagy része e két erő együttes hatásának eredménye. Az aktív szén fajlagos felülete és pórusszerkezete közvetlenül befolyásolja adszorpciós kapacitását. Az aktív szén kiválasztásakor a szennyvíz minőségének megfelelő kísérletekkel kell meghatározni. A szennyvíz nyomtatásához és festéséhez ki kell választani a fejlett átmeneti pórusokkal rendelkező szénfajokat. Ezenkívül a hamutartalom is hatással van. Minél kisebb a hamutartalom, annál jobb az adszorpciós teljesítmény; minél közelebb van az adszorbet molekula mérete a szénpórus átmérőjéhez, annál könnyebb adszorbeálódni; az adszorbeát koncentrációja az aktív szén adszorpciós kapacitására is hatással van. Egy bizonyos koncentrációtartományon belül az adszorpciós kapacitás az adszorbet koncentrációjának növekedésével növekszik. Ezenkívül a víz hőmérséklete és a pH is szerepet játszik. Az adszorpciós kapacitás a vízhőmérséklet növekedésével csökkent.