Princip adsorpcije aktivnog ugljena

Uvođenje aktivnog ugljena

Aktivni ugljen je crni prah ili granulirani ugljični materijal. Zbog nepravilnog rasporeda mikrokristalnog ugljika u strukturi aktivnog ugljena, postoje pore između poprečnih{0}}veza, a tijekom aktivacije će nastati defekti strukture ugljika, pa je to vrsta poroznog ugljika niske nasipne gustoće i velika specifična površina. Glavni materijal filtera.

Proizvodnja aktivnog ugljena

Glavna sirovina aktivnog ugljena može biti gotovo svi organski materijali-bogati ugljikom, kao što su ugljen, drvo, ljuska voća, ljuska kokosa, ljuska oraha, ljuska marelice, ljuska žižule, itd. Ti ugljični materijali se pretvaraju u aktivni ugljen pirolizom na visokoj temperaturi i određenom tlaku u aktivacijskoj peći. Tijekom tog procesa aktivacije postupno se formira ogromna površina i složena struktura pora, a u tim porama i na njima se provodi tzv. -adsorpcijski proces. Veličina pora u aktivnom ugljenu ima selektivni adsorpcijski učinak na adsorbat, što je zato što makromolekule ne mogu ući u pore aktivnog ugljena manje od njegovih pora. Aktivni ugljen je hidrofobni adsorbens izrađen od materijala na bazi ugljika-kao sirovina, koji se karboniziraju i aktiviraju na visokoj temperaturi. Aktivni ugljen sadrži veliki broj mikropora i ima ogromnu površinu, koja može učinkovito ukloniti boju i miris, te može ukloniti većinu organskih zagađivača i neke anorganske tvari u sekundarnim otpadnim vodama, uključujući i neke otrovne teške metale.

Princip aktivnog ugljena

1) Princip filtriranja

Filter s aktivnim ugljenom je proces presretanja zagađivača u suspendiranom stanju u vodi, a presretnuta suspendirana tvar ispunjava praznine između aktivnog ugljena. Veličina pora i poroznost filtarskog sloja povećavaju se s povećanjem veličine čestica materijala s aktivnim ugljenom. To jest, što je krupnija veličina čestica aktivnog ugljena, veći je prostor koji može primiti suspendirane krute tvari. Očituje se kao povećan kapacitet filtracije, povećan kapacitet zadržavanja prljavštine i povećano presretanje prljavštine. Istodobno, što su veće pore sloja filtra s aktivnim ugljenom, to se dublje suspendirane krutine u vodi mogu transportirati do sljedećeg sloja sloja filtra s aktivnim ugljenom. Pod uvjetom dovoljne debljine zaštite, suspendirane krute tvari mogu se više zadržati, čineći srednji i donji sloj filtera učinkovitijim. Funkcija presretanja je dobro izvedena, a količina zagađivača presretanja jedinice se povećava.

Strogo govoreći, sposobnost zadržavanja aktivnog ugljena za suspendirane krute tvari dolazi od površine koju osigurava aktivni ugljen. Kada je brzina protoka niska, kapacitet filtracije jedinice uglavnom proizlazi iz učinka sijanja aktivnog ugljena, a kada je brzina protoka velika, kapacitet filtracije dolazi od učinka adsorpcije na površini čestica aktivnog ugljena. Što je prianjanje jače.

2) Princip adsorpcije

Prema različitim silama između molekula aktivnog ugljika i molekula onečišćujućih tvari tijekom procesa adsorpcije, adsorpcija se može podijeliti u dvije kategorije: fizička adsorpcija i kemijska adsorpcija (također poznata kao aktivna adsorpcija). U procesu adsorpcije, kada je sila između molekula aktivnog ugljika i molekula zagađivača van der Waalsova sila (ili elektrostatička privlačnost), naziva se fizička adsorpcija; kada je sila između molekula aktivnog ugljika i molekula zagađivača kemijska veza, to se naziva kemisorpcija. . Snaga adsorpcije fizičke adsorpcije uglavnom je povezana s fizikalnim svojstvima aktivnog ugljena i nema mnogo veze s kemijskim svojstvima aktivnog ugljena. Budući da je van der Waalsova sila slaba, ima mali utjecaj na strukturu molekula onečišćujućih tvari. Ova sila je ista kao sila međumolekularne kohezije, pa se fizička adsorpcija može usporediti s fenomenom aglomeracije. Kemijska svojstva zagađivača ostaju nepromijenjena nakon fizičke adsorpcije.

Zbog jake kemijske veze ima veliki utjecaj na strukturu molekula onečišćujućih tvari, pa se kemisorpcija može smatrati kemijskom reakcijom, koja je rezultat kemijske interakcije između onečišćujućih tvari i aktivnog ugljena. Kemisorpcija općenito uključuje dijeljenje elektronskih parova ili prijenos elektrona, a ne jednostavnu perturbaciju ili slabu polarizaciju, i nepovratan je proces kemijske reakcije. Temeljna razlika između fiziorpcije i kemisorpcije je sila koja stvara adsorpcijsku vezu.

Proces adsorpcije je proces u kojem se molekule onečišćujućih tvari adsorbiraju na čvrstu površinu, a slobodna energija molekula će se smanjiti. Stoga je proces adsorpcije egzotermni proces, a oslobođena toplina naziva se adsorpcijska toplina onečišćujuće tvari na čvrstoj površini. Zbog različitih sila fizičke adsorpcije i kemijske adsorpcije, pokazuju određene razlike u adsorpcijskoj toplini, brzini adsorpcije, energiji aktivacije adsorpcije, temperaturi adsorpcije, selektivnosti, broju adsorpcijskih slojeva i spektru adsorpcije.

Tehnologija adsorpcije aktivnog ugljika koristi se u rafiniranju i dekolorizaciji farmaceutske, kemijske i prehrambene industrije dugi niz godina u Kini. Koristi se za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda od 1970-ih. Proizvodna praksa pokazuje da aktivni ugljen ima izvrsnu adsorpciju za praćenje organskih zagađivača u vodi, te ima dobar adsorpcijski učinak na industrijske otpadne vode kao što su tiskanje i bojenje tekstila, kemijska industrija boja, prehrambena i organska kemijska industrija. U normalnim okolnostima, ima jedinstvenu sposobnost uklanjanja organskih spojeva predstavljenih sveobuhvatnim pokazateljima kao što su BPK i COD u otpadnoj vodi, kao što su sintetske boje, surfaktanti, fenoli, benzeni, organoklor, pesticidi i petrokemijski proizvodi. Stoga je adsorpcija aktivnog ugljena postupno postala jedna od glavnih metoda za sekundarno ili tercijarno pročišćavanje industrijskih otpadnih voda.

Adsorpcija je spor{0}}proces prianjanja jedne tvari na površinu druge. Adsorpcija je međufazna pojava koja je povezana s promjenama površinske napetosti i površinske energije. Dvije su pogonske sposobnosti koje uzrokuju adsorpciju, jedna je odbijanje vode otapala prema hidrofobnim tvarima, a druga je afinitetno privlačenje krutih tvari prema otopljenim tvarima. Većina adsorpcije u pročišćavanju otpadnih voda rezultat je kombiniranog učinka ovih dviju sila. Specifična površina i struktura pora aktivnog ugljena izravno utječu na njegovu sposobnost adsorpcije. Prilikom odabira aktivnog ugljena potrebno ga je eksperimentalno odrediti prema kvaliteti otpadne vode. Za tiskanje i bojenje otpadnih voda treba odabrati vrste ugljika s razvijenim prijelaznim porama. Osim toga, utjecaj ima i sadržaj pepela. Što je manji sadržaj pepela, to je bolja izvedba adsorpcije; što je veličina molekule adsorbata bliža promjeru pora ugljika, to se lakše adsorbira; koncentracija adsorbata također utječe na sposobnost adsorpcije aktivnog ugljena. Unutar određenog raspona koncentracija, kapacitet adsorpcije raste s povećanjem koncentracije adsorbata. Osim toga, temperatura vode i pH također igraju ulogu. Kapacitet adsorpcije opada s porastom temperature vode.