Η αρχή της προσρόφησης του ενεργού άνθρακα

Εισαγωγή ενεργού άνθρακα

Ο ενεργός άνθρακας είναι μια μαύρη σκόνη ή κοκκώδες υλικό άνθρακα. Λόγω της ακανόνιστης διάταξης του μικροκρυσταλλλικού άνθρακα στη δομή του ενεργού άνθρακα, υπάρχουν πόροι μεταξύ διασταυρούσεων και θα δημιουργηθούν ελαττώματα δομής άνθρακα κατά την ενεργοποίηση, επομένως είναι ένα είδος πορώδους άνθρακα με χαμηλή πυκνότητα χύδην και μεγάλη ειδική επιφάνεια. Το κύριο υλικό του φίλτρου.

Παραγωγή ενεργού άνθρακα

Η κύρια πρώτη ύλη του ενεργού άνθρακα μπορεί να είναι σχεδόν όλα τα πλούσια σε άνθρακα οργανικά υλικά, όπως ο άνθρακας, το ξύλο, το κέλυφος φρούτων, το κέλυφος καρύδας, το κέλυφος καρυδιάς, το κέλυφος βερίκοκου, το κέλυφος jujube κ.λπ. Αυτά τα ανθρακούχων υλικών μετατρέπονται σε ενεργό άνθρακα με πυρόλυση σε υψηλή θερμοκρασία και ορισμένη πίεση σε κλίβανο ενεργοποίησης. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας ενεργοποίησης, σχηματίζεται σταδιακά μια τεράστια επιφάνεια και μια σύνθετη δομή πόρων και η λεγόμενη διαδικασία προσρόφησης πραγματοποιείται μέσα και πάνω σε αυτούς τους πόρους. Το μέγεθος των πόρων στον ενεργό άνθρακα έχει επιλεκτική επίδραση προσρόφησης στο προσρόφημα, το οποίο είναι επειδή τα μακρομόρια δεν μπορούν να εισέλθουν στους πόρους ενεργού άνθρακα μικρότερου από τους πόρους του. Ο ενεργός άνθρακας είναι ένα υδρόφοβο προσροφητικό από υλικά με βάση τον άνθρακα ως πρώτες ύλες, τα οποία ανθρακώνονται και ενεργοποιούνται σε υψηλή θερμοκρασία. Ο ενεργός άνθρακας περιέχει μεγάλο αριθμό μικροπορών και έχει τεράστια επιφάνεια, η οποία μπορεί να αφαιρέσει αποτελεσματικά το χρώμα και την οσμή και μπορεί να αφαιρέσει τους περισσότερους οργανικούς ρύπους και ορισμένες ανόργανες ουσίες στα δευτερογενή λύματα, συμπεριλαμβανομένων ορισμένων τοξικών βαρέων μετάλλων.

Η αρχή του ενεργού άνθρακα

1) Αρχή φιλτραρίσματος

Το φίλτρο ενεργού άνθρακα είναι μια διαδικασία αναχαίτισης των ρύπων στην αιωρούμενη κατάσταση στο νερό και η αναχαιτισμένη αιωρούμενη ύλη γεμίζει τα κενά μεταξύ των ενεργοποιημένων ανθρακούχων εκπομπών. Το μέγεθος των πόρων και το πορώδες του στρώματος φίλτρου αυξάνονται με την αύξηση του μεγέθους σωματιδίων του ενεργού υλικού άνθρακα. Δηλαδή, όσο πιο χοντρό είναι το μέγεθος σωματιδίων του ενεργού άνθρακα, τόσο μεγαλύτερος είναι ο χώρος που μπορεί να φιλοξενήσει τα αιωρούμενα στερεά. Εκδηλώνεται ως ενισχυμένη ικανότητα διήθησης, αυξημένη χωρητικότητα συγκράτησης ρύπων και αυξημένη αναχαίτιση βρωμιάς. Ταυτόχρονα, όσο μεγαλύτεροι είναι οι πόροι του στρώματος φίλτρου ενεργού άνθρακα, τόσο βαθύτερα μπορούν να μεταφερθούν τα αιωρούμενα στερεά στο νερό στο επόμενο στρώμα του στρώματος φίλτρου ενεργού άνθρακα. Υπό την προϋπόθεση επαρκούς πάχους προστασίας, τα αιωρούμενα στερεά μπορούν να διατηρηθούν περισσότερο, καθιστώντας τα μεσαία και κατώτερα στρώματα φίλτρων πιο αποτελεσματικά. Η λειτουργία αναχαίτισης ασκείται καλά και η ποσότητα παρακολούθησης ρύπων της μονάδας αυξάνεται.

Αυστηρά μιλώντας, η ικανότητα συγκράτησης του ενεργού άνθρακα για αιωρούμενα στερεά προέρχεται από την επιφάνεια που παρέχεται από τον ενεργό άνθρακα. Όταν ο ρυθμός ροής είναι χαμηλός, η ικανότητα διήθησης της μονάδας προέρχεται κυρίως από την επίδραση διαλογής του ενεργού άνθρακα και όταν ο ρυθμός ροής είναι γρήγορος, η ικανότητα διήθησης προέρχεται από την επίδραση προσρόφησης στην επιφάνεια των ενεργοποιησωσμάτων σωματιδίων άνθρακα. Όσο ισχυρότερη είναι η πρόσφυση.

2) Η αρχή της προσρόφησης

Σύμφωνα με τις διαφορετικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων ενεργού άνθρακα και των μορίων ρύπων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας προσρόφησης, η προσρόφηση μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: φυσική προσρόφηση και χημική προσρόφηση (επίσης γνωστή ως ενεργή προσρόφηση). Στη διαδικασία προσρόφησης, όταν η δύναμη μεταξύ των μορίων ενεργού άνθρακα και των μορίων ρύπων είναι η δύναμη van der Waals (ή ηλεκτροστατική έλξη), ονομάζεται φυσική προσρόφηση. όταν η δύναμη μεταξύ των μορίων ενεργού άνθρακα και των μορίων ρύπων είναι χημικοί δεσμοί, ονομάζεται χημειοθεραπείες. . Η αντοχή προσρόφησης της φυσικής προσρόφησης σχετίζεται κυρίως με τις φυσικές ιδιότητες του ενεργού άνθρακα και δεν έχει καμία σχέση με τις χημικές ιδιότητες του ενεργού άνθρακα. Επειδή η δύναμη van der Waals είναι αδύναμη, έχει μικρή επίδραση στη δομή των μορίων ρύπων. Αυτή η δύναμη είναι η ίδια με τη διαμεθοριακή δύναμη συνοχής, οπότε η φυσική προσρόφηση μπορεί να συγκριθεί με το φαινόμενο του οικισμού. Οι χημικές ιδιότητες των ρύπων παραμένουν αμετάβλητες κατά τη φυσική προσρόφηση.

Λόγω του ισχυρού χημικού δεσμού, έχει μεγάλη επίδραση στη δομή των μορίων ρύπων, οπότε η χημειοθεραπείες μπορεί να θεωρηθεί χημική αντίδραση, η οποία είναι το αποτέλεσμα της χημικής αλληλεπίδρασης μεταξύ ρύπων και ενεργού άνθρακα. Η chemisorption περιλαμβάνει γενικά κοινή χρήση ζεύγους ηλεκτρονίων ή μεταφορά ηλεκτρονίων, αντί για απλή διαστρέβλωση ή αδύναμη πόλωση, και είναι μια μη αναστρέψιμη χημική διαδικασία αντίδρασης. Η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ της φυσιοθεραπείας και της χημειοθεραπείας είναι η δύναμη που δημιουργεί τον δεσμό προσρόφησης.

Η διαδικασία προσρόφησης είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα μόρια ρύπων προσροφώνται στη στερεά επιφάνεια και η ελεύθερη ενέργεια των μορίων θα μειωθεί. Ως εκ τούτου, η διαδικασία προσρόφησης είναι μια εξωθερμική διαδικασία και η θερμότητα που απελευθερώνεται ονομάζεται θερμότητα προσρόφησης του ρύπου στη στερεά επιφάνεια. Λόγω των διαφορετικών δυνάμεων της φυσικής προσρόφησης και της χημικής προσρόφησης, παρουσιάζουν ορισμένες διαφορές στη θερμότητα προσρόφησης, το ποσοστό προσρόφησης, την ενέργεια ενεργοποίησης προσρόφησης, τη θερμοκρασία προσρόφησης, την επιλεκτικότητα, τον αριθμό στρώματος προσρόφησης και το φάσμα προσρόφησης.

Η τεχνολογία προσρόφησης ενεργού άνθρακα έχει χρησιμοποιηθεί στη διύλιση και την αποχρωματοποίηση των φαρμακευτικών, χημικών και τροφίμων βιομηχανιών για πολλά χρόνια στην Κίνα. Χρησιμοποιείται για βιομηχανική επεξεργασία λυμάτων από τη δεκαετία του 1970. Η πρακτική παραγωγής δείχνει ότι ο ενεργός άνθρακας έχει εξαιρετική προσρόφηση για τον εντοπισμό οργανικών ρύπων στο νερό και έχει καλή επίδραση προσρόφησης στα βιομηχανικά λύματα, όπως η εκτύπωση και βαφή κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων, η χημική βιομηχανία βαφής, η επεξεργασία τροφίμων και η οργανική χημική βιομηχανία. Υπό κανονικές συνθήκες, έχει μια μοναδική ικανότητα να απομακρύνει οργανικές ενώσεις που αντιπροσωπεύονται από ολοκληρωμένους δείκτες όπως το BOD και το COD στα λύματα, όπως συνθετικές βαφές, επιφανειοδραστικές ουσίες, φαινόλες, βενζόλιο, οργανοχλώρια, φυτοφάρμακα και πετροχημικά προϊόντα. Ως εκ τούτου, η προσρόφηση ενεργού άνθρακα έχει γίνει σταδιακά μία από τις κύριες μεθόδους δευτερογενούς ή τριτοβάθμιας επεξεργασίας βιομηχανικών λυμάτων.

Προσρόφηση είναι η διαδικασία αργής δράσης μιας ουσίας που συνδέεται με την επιφάνεια μιας άλλης. Η προσρόφηση είναι ένα διατομεακό φαινόμενο, το οποίο σχετίζεται με αλλαγές στην επιφανειακή τάση και την επιφανειακή ενέργεια. Υπάρχουν δύο οδηγικές ικανότητες που προκαλούν προσρόφηση, η μία είναι η απώθηση του νερού διαλύτη σε υδροφοβικές ουσίες και η άλλη είναι η έλξη συγγένειας των στερεών στα διαλυτικά. Το μεγαλύτερο μέρος της προσρόφησης στην επεξεργασία λυμάτων είναι το αποτέλεσμα της συνδυασμένης επίδρασης αυτών των δύο δυνάμεων. Η συγκεκριμένη επιφάνεια και η δομή των πόρων του ενεργού άνθρακα επηρεάζουν άμεσα την ικανότητα προσρόφησής του. Κατά την επιλογή ενεργού άνθρακα, θα πρέπει να προσδιορίζεται μέσω πειραμάτων ανάλογα με την ποιότητα των λυμάτων. Για την εκτύπωση και τη βαφή λυμάτων, θα πρέπει να επιλέγονται είδη άνθρακα με αναπτυγμένους πόρους μετάβασης. Επιπλέον, η περιεκτικότητα σε τέφρα έχει επίσης επιρροή. Όσο μικρότερο είναι το περιεχόμενο τέφρας, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση προσρόφησης. όσο πιο κοντά είναι το μέγεθος του προσροφητικού μορίου στη διάμετρο των πόρων άνθρακα, τόσο πιο εύκολο είναι να προσροφηθεί. η συγκέντρωση προσρόφησης επηρεάζει επίσης την ικανότητα προσρόφησης ενεργού άνθρακα. Εντός ενός συγκεκριμένου εύρους συγκέντρωσης, η ικανότητα προσρόφησης αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης προσρόφησης. Επιπλέον, η θερμοκρασία του νερού και το pH παίζουν επίσης ρόλο. Η ικανότητα προσρόφησης μειώθηκε με την αύξηση της θερμοκρασίας του νερού.