活性炭過濾吸附原理
根據吸附過程中,活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同,可將吸附分為兩大類;物理吸附和化學吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中,當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附;當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理性質有關,與活性炭的化學性質基本無關。由于范德華力較弱,對污染物分子的結構影響不大,這種力與分子間內聚力一樣,故可把物理吸附類比為凝聚現象。物理吸附時污染物的化學性質仍然保持不變。
由于化學鍵強,對污染物分子的結構影響較大,故可把化學吸附看做化學反應,是污染物與活性炭間化學作用的結果?;瘜W吸附一般包含電子對共享或電子轉移,而不是簡單的微擾或弱化作用,是不可逆的化學反應過程。物理吸附和化學吸附的根本區(qū)別在于產生吸附鍵的作用力。
吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程,分子的自由能會降低,因此,吸附過程是放熱過程,所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同,它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的差異。
活性炭過濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和的比表面積,具有很強的物理吸附能力。水通過炭床,水中有機污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有一些含氧管能團,使通過炭床的水中之有機污染物被活性炭有效地吸附。活性炭過濾器是一種較常用的水處理設備,作為水處理脫鹽系統(tǒng)前處理可有效后級設備使用壽命,提高出水水質,防止污染,特別是防止后級反滲透膜,離子交換樹脂等的游離態(tài)余氧中毒污染。
活性炭過濾器主要用于礦泉水,各種純水工藝,游泳池和其它工藝中水質凈化作用。具有除臭,除異味,去除水中氯離子等有機物功能。外殼采用不銹鋼或碳鋼制,填料采用凈水活性炭。
活性炭過濾網采用通孔結構的鋁蜂窩、塑料蜂窩、紙蜂窩為載體。與傳統(tǒng)活性炭過濾網相比,具有更優(yōu)良的氣體動力學性能,體積密度小,比表面積大、吸附,風阻系數小。蜂窩狀活性炭濾網是在聚氨酯泡棉上載附粉狀活性炭制成,其含碳量在35%-50%左右。具有活性炭的吸附性能,可用于空氣凈化,去除揮發(fā)性有機化合物、硫化氫、氯苯和空氣中的污染物??諝庾枇π?,能耗低,可在一定風量下除臭、除異味,凈化環(huán)境,具有很好的凈化效果。
炭化使碳以外的物質揮發(fā),氧化活化可進一步去掉殘留的揮發(fā)物質,產生新的和擴大原有的孔隙,改善微孔結構,增加活性。低溫(400℃)活化的炭稱L-炭,高溫(900℃)活化的炭稱H-炭。H-炭在惰性氣氛中冷卻,否則會轉變?yōu)長-炭。活性炭的吸附性能與氧化活化時氣體的化學性質及其濃度、活化溫度、活化程度、活性炭中無機物組成及其含量等因素有關,主要取決于活化氣體性質及活化溫度。
活性炭中的灰分組成及其含量對炭的吸附活性有很大影響?;曳种饕蒏2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等組成,灰分含量與制取活性炭的原料有關,而且,隨炭中揮發(fā)物的去除,炭中的灰分含量增大。
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