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活性炭液相吸附效果受諸多因素影響

2021-07-17

活性炭具有孔徑分布廣泛、孔隙率高和比表面積大的優點,因此被廣泛應用在各個領域。當活性炭作爲吸附劑處理液相中的汙染物時,活性炭的吸附效果會受諸多因素的影響:溶液pH值、溶液初始濃度、活性炭投加量、吸附時間、吸附溫度等。

溶液pH值

溶液pH值的高低影響著吸附質存在形式及活性炭表面電荷性質,從而影響吸附快慢及活性炭的飽和值。因此,溶液pH值是影響吸附效果的重要因素,確定pH值是研究吸附性能的必要前提。 

工业废水在低pH值条件下,活性炭被质子包围后表面带正电荷,会与碱性染料阳离子相互排斥,且阳离子必须将活性炭表面所带质子置换下来,所以低 PH值不利于碱性染料的吸附,相反活性炭表面质子与阴离子相互吸引有助于酸性染料的吸附。同理,在高pH值时溶液中质子含量减少,碱性染料的吸附效果良好,酸性及活性材料的吸附会受到限制。

pH值影響重金屬離子在廢水溶液中的存在形式,酸性條件下重金屬離子與質子爭奪活性炭上的活性位點,形成競爭吸附;中性或者堿性條件下,重金屬離子會變爲金屬氧化物或者氫氧化物沈澱,且金屬離子被陰離子包圍,被吸附劑吸附容量將會減低。因此,選擇適宜溶液pH值對重金屬吸附具有很大意義。

活性炭液相吸附效果受諸多因素影響1

溶液初始濃度

单位质量活性炭的吸附位点一定,当溶液中污染物初始浓度较小时活性炭的吸附量会随初始浓度的增加而增加,而初始浓度达一定量后,吸附位点达饱和状态, 吸附量同时达到饱和值,而吸附率会随初始浓度的增大而逐渐减低。 

所以選擇吸附量和吸附率相對較高的初始濃度是活性炭吸附投入實際工業應用的必要條件。

活性炭投加量

活性炭投加量是影響吸附過程是否充分的條件之一,單位質量活性炭吸附位點一定,大量的活性炭投入使用會提高吸附量的值,但也會增加廢水處理的成本,選擇吸附量高且成本相對較低的活性炭投加量是去除汙染物和降低活性炭吸附處理成本的因素之一。

吸附時間

吸附時間长短是影响去除效果是否充分的关键因素。

适当增加吸附時間,活性炭吸附量会有效增加。然而吸附時間的增加提高了废水的停滞时间,降低废水总体处理效率,提高废水处理成本。

因此,选取适当的吸附時間有利于提高活性炭吸附效率,减少活性炭吸附处理成本。

吸附溫度

吸附過程中,相同活性炭對不同汙染物的吸附機理可能不同,所以溫度對不同吸附過程有不同的影響。

首先,活性炭多爲多孔隙結構,孔隙內擴散速率是影響吸附速率的一大因素,而擴散過程爲吸熱過程,溫度升高有利于吸附速率加快。

其次,吸附过程分物理吸附和化学吸附,物理吸附过程多为放热过程,所以降低温度可提高吸附性能,而化学吸附过程中吸附速率随温度升高而增大,且温度升高部分 化学键会断裂,进一步增多吸附位点,增加活性炭饱和吸附量。(来源:《生物质活性炭制备及性能研究》作者:李红艳)

 

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