Принцип адсорпције активног угља
Apr 02, 2022
Увођење активног угља
Активни угаљ је црни прах или гранулирани угљенични материјал. Због неправилног распореда микрокристалног угљеника у структури активног угља, постоје поре између унакрсних{0}}веза, а дефекти структуре угљеника ће се генерисати током активације, тако да је то врста порозног угљеника са малом запреминском густином и велика специфична површина. Главни материјал филтера.
Производња активног угља
Главна сировина активног угља може бити скоро сви органски материјали{0}}богати угљеником, као што су угаљ, дрво, љуска воћа, кокосова љуска, љуска ораха, љуска кајсије, љуска жижуле, итд. Ови угљенични материјали се претварају у активни угаљ пиролизом на високој температури и одређеном притиску у активационој пећи. Током овог процеса активације постепено се формира огромна површина и сложена структура пора, а тако-процес адсорпције се спроводи у и на овим порама. Величина пора у активном угљу има селективни адсорпциони ефекат на адсорбат, што је зато што макромолекули не могу ући у поре активног угља мање од његових пора. Активни угаљ је хидрофобни адсорбент направљен од материјала на бази угљеника- као сировина, који се карбонизују и активирају на високој температури. Активни угаљ садржи велики број микропора и има огромну површину, која може ефикасно уклонити боју и мирис, и може уклонити већину органских загађивача и неке неорганске супстанце у секундарном ефлуенту, укључујући и неке токсичне тешке метале.
Принцип активног угља
1) Принцип филтрирања
Филтер са активним угљем је процес пресретања загађивача у суспендованом стању у води, а пресретнута суспендована материја попуњава празнине између активног угља. Величина пора и порозност слоја филтера се повећавају са повећањем величине честица материјала са активним угљем. То јест, што је крупнија величина честица активног угља, већи је простор који може да прими суспендоване чврсте материје. То се манифестује као повећан капацитет филтрације, повећан капацитет задржавања прљавштине и повећано пресретање прљавштине. Истовремено, што су веће поре слоја филтера са активним угљем, дубље се суспендоване чврсте материје у води могу транспортовати до следећег слоја слоја филтера са активним угљем. Под условом довољне дебљине заштите, суспендоване чврсте материје се могу више задржати, чинећи средњи и доњи слој филтера ефикаснијим. Функција пресретања је добро извршена, а количина пресретања загађивача јединице се повећава.
Строго говорећи, капацитет задржавања активног угља за суспендоване чврсте материје долази од површине коју обезбеђује активни угаљ. Када је брзина протока ниска, капацитет филтрације јединице углавном потиче од ефекта сијања активног угља, а када је брзина протока велика, капацитет филтрације долази од ефекта адсорпције на површини честица активног угља. Што је јача адхезија.
2) Принцип адсорпције
Према различитим силама између молекула активног угља и молекула загађивача током процеса адсорпције, адсорпција се може поделити у две категорије: физичка адсорпција и хемијска адсорпција (позната и као активна адсорпција). У процесу адсорпције, када је сила између молекула активног угља и молекула загађивача ван дер Валсова сила (или електростатичка привлачност), то се назива физичка адсорпција; када је сила између молекула активног угља и молекула загађивача хемијске везе, то се назива хемисорпција. . Снага адсорпције физичке адсорпције је углавном повезана са физичким својствима активног угља и нема много везе са хемијским својствима активног угља. Пошто је ван дер Валсова сила слаба, она има мали утицај на структуру молекула загађивача. Ова сила је иста као сила интермолекуларне кохезије, тако да се физичка адсорпција може упоредити са феноменом агломерације. Хемијска својства загађивача остају непромењена након физичке адсорпције.
Због јаке хемијске везе, има велики утицај на структуру молекула загађивача, па се хемисорпција може посматрати као хемијска реакција, која је резултат хемијске интеракције између загађивача и активног угља. Хемисорпција генерално укључује дељење електронских парова или пренос електрона, а не једноставну пертурбацију или слабу поларизацију, и представља неповратан процес хемијске реакције. Основна разлика између физиорпције и хемисорпције је сила која ствара адсорпциону везу.
Процес адсорпције је процес у коме се молекули загађивача адсорбују на чврсту површину, а слободна енергија молекула ће се смањити. Због тога је процес адсорпције егзотермни процес, а ослобођена топлота се назива адсорпциона топлота загађивача на површини чврстог материјала. Због различитих сила физичке адсорпције и хемијске адсорпције, показују одређене разлике у адсорпционој топлоти, брзини адсорпције, енергији активације адсорпције, температури адсорпције, селективности, броју адсорпционог слоја и спектру адсорпције.
Технологија адсорпције активног угља се годинама користи у пречишћавању и деколоризацији фармацеутске, хемијске и прехрамбене индустрије у Кини. Користи се за пречишћавање индустријских отпадних вода од 1970-их. Производна пракса показује да активни угаљ има одличну адсорпцију за праћење органских загађивача у води, а има и добар адсорпциони ефекат на индустријске отпадне воде као што су штампање и бојење текстила, хемијска индустрија боја, прехрамбена и органска хемијска индустрија. У нормалним околностима, има јединствену способност да уклони органска једињења представљена свеобухватним индикаторима као што су БПК и ЦОД у отпадној води, као што су синтетичке боје, сурфактанти, феноли, бензени, органохлорни, пестициди и петрохемијски производи. Стога је адсорпција активног угља постепено постала једна од главних метода за секундарни или терцијарни третман индустријских отпадних вода.
Адсорпција је спор{0}}процес причвршћивања једне супстанце на површину друге. Адсорпција је међуфазна појава, која је повезана са променама површинског напона и површинске енергије. Постоје две покретачке способности које изазивају адсорпцију, једна је одбијање воде растварача на хидрофобне супстанце, а друга је афинитетно привлачење чврстих материја према раствореним материјама. Већина адсорпције у третману отпадних вода је резултат комбинованог дејства ове две силе. Специфична површина и структура пора активног угља директно утичу на његов адсорпциони капацитет. Приликом одабира активног угља, треба га експериментално одредити према квалитету отпадних вода. За штампање и бојење отпадних вода треба одабрати врсте угљеника са развијеним прелазним порама. Поред тога, утицај има и садржај пепела. Што је мањи садржај пепела, то су боље перформансе адсорпције; што је величина молекула адсорбата ближа пречнику пора угљеника, то је лакше да се адсорбује; концентрација адсорбата такође утиче на капацитет адсорпције активног угља. У оквиру одређеног опсега концентрација, капацитет адсорпције расте са повећањем концентрације адсорбата. Поред тога, температура воде и пХ такође играју улогу. Капацитет адсорпције опада са повећањем температуре воде.
