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活性炭为什么可以作为吸附剂使用?

发布时间:2019-12-20 浏览

活性炭为什么可以作为吸附剂使用

活性炭是一种经特殊处理的炭,具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的炭质吸附材料,每克活性炭的表面积为500-1200m2。活性炭具有吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高,且可方便再生等特点,被广泛应用于工业、农业、国防、交通、医药卫生和环境保护等领域。作为多孔吸附剂的活性炭基本上是非结晶性物质,它由微细的石墨状微晶和将它们连接在一起的碳氢化合物构成的,其固体部分之间的间隙形成孔隙,赋予活性炭了吸附性能。

活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能,而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用其较大的表面积,将毒物吸附在活性炭的微孔中,从而阻止其对毒物的吸收。同时,活性炭能与多种化学物质结合,从而阻止这些物质吸收毒物。

1、活性炭的分类

生产中应用的活性炭种类有很多,一般制成粉末状或颗粒状。

粉末状活性炭吸附能力强、制备容易、价格较低,但再生困难,一般不能重复使用。

颗粒状活性炭价格较贵,但可再生重复使用,并且使用时劳动条件较好、操作管理方便,因此,在水处理中较多采用颗粒状活性炭。

2、活性炭的吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用,以达到净化水质的目的。吸附是一种界面现象,与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动力有两种:一种是溶剂水对疏水物质的排斥力;另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附,多数是这两种力综合作用的结果。

活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收杂质的目的。就像磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此,活性炭孔壁上大量的分子可以产生较强的吸附力,从而达到将介质中的杂质吸引到孔径中的目的。

除了物理吸附之外,化学反应也经常发生在活性炭的表面。活性炭不仅含碳,而且在其表面含有少量的化学结合、功能团形式的氧和氢,例如:羧基、羟基、酚类、内脂类、醌类和醚类等。这些表面上的氧化物或络合物,可以与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质结合聚集到活性炭的表面。

取一个典型的例子:水处理过程中活性炭可以与水中的亚氯酸盐发生反应,使亚氯酸盐变成氯离子形式,从而达到去除水中亚氯酸盐的目的,使水不再有令人反感的味道和气味。

3、影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的,而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触的时间。

活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说,颗粒越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。

污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。

当然,活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下,活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

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