Aktiivihiilen adsorptioperiaate

Aktiivihiilen käyttöönotto

Aktiivihiili on musta jauhe tai rakeinen hiilimateriaali. Koska mikrokiteisen hiilen epäsäännöllinen järjestely aktiivihiilen rakenteessa on epäsäännöllinen, ristiyhteyksien välillä on huokosia, ja aktivoinnin aikana syntyy hiilirakennevikoja, joten se on eräänlainen huokoinen hiili, jolla on alhainen irtotiheys ja suuri erityinen pinta-ala. Suodattimen päämateriaali.

Aktiivihiilen tuotanto

Aktiivihiilen tärkein raaka-aine voi olla lähes kaikki hiilipitoiset orgaaniset materiaalit, kuten hiili, puu, hedelmäkuori, kookoskuori, saksanpähkinäkuori, aprikoosikuori, jujube-kuori jne. Nämä hiilipitoiset materiaalit muunnetaan aktiivihiileksi pyrolyysillä korkeassa lämpötilassa ja tietyllä paineella aktivointiuunissa. Tämän aktivointiprosessin aikana muodostuu vähitellen valtava pinta-ala ja monimutkainen huokosrakenne, ja niin sanottu adsorptioprosessi suoritetaan näissä huokosissa ja näillä huokosilla. Aktiivihiilen huokosten koolla on selektiivinen adsorptiovaikutus adsorbaattiin, mikä johtuu siitä, että makromolekylit eivät pääse sen huokosia pienempiin aktiivihiilen huokosiin. Aktiivihiili on hiilipohjaisista materiaaleista raaka-aineina valmistettu hydrofobinen adsorbentti, joka on hiilihapotettu ja aktivoitu korkeassa lämpötilassa. Aktiivihiili sisältää suuren määrän mikrohuokosia ja sillä on valtava pinta-ala, joka voi tehokkaasti poistaa väriä ja hajua ja voi poistaa useimmat orgaaniset epäpuhtaudet ja jotkut epäorgaaniset aineet sekundaarisista jätevesistä, mukaan lukien jotkut myrkylliset raskasmetallit.

Aktiivihiilen periaate

1) Suodatusperiaate

Aktiivihiilisuodatin on prosessi, jolla siepataan veteen suspendoituneen tilan epäpuhtaudet, ja siepattu suspendoitunut aine täyttää aktiivihiilien väliset aukot. Suodatinkerroksen huokoskoko ja huokoisuus kasvavat aktiivihiilimateriaalin hiukkaskoon kasvaessa. Toisin sanoen, mitä karkeampi aktiivihiilen hiukkaskoko on, sitä suurempi on tila, johon ripustetut kiinteät aineet mahtuvat. Se ilmenee parannettuna suodatuskapasiteettina, lisääntyneenä lianpidätyskapasiteettina ja lisääntyneenä lian sieppauksena. Samaan aikaan, mitä suuremmat aktiivihiilisuodatinkerroksen huokoset ovat, sitä syvemmälle veteen ripustetut kiinteät aineet voidaan kuljettaa seuraavaan aktiivihiilisuodatinkerroksen kerrokseen. Riittävän suojan paksuuden vallitessa ripustetut kiinteät aineet voidaan säilyttää enemmän, mikä tehostaa keski- ja alasuodatinkerroksia. Sieppaustoimintoa käytetään hyvin, ja yksikön epäpuhtauksien sieppauksen määrä kasvaa.

Tarkkaan ottaen aktiivihiilen retentiokyky suspendoiduille kiinteille aineille tulee aktiivihiilen tuottamasta pinta-alasta. Kun virtausnopeus on alhainen, yksikön suodatuskapasiteetti tulee pääasiassa aktiivihiilen seulontavaikutuksesta, ja kun virtausnopeus on nopea, suodatuskapasiteetti tulee aktiivihiilihiukkasten pinnalla olevasta adsorptiovaikutuksesta. Mitä vahvempi tarttuvuus.

2) Adsorptioperiaate

Aktiivihiilimolekyylien ja epäpuhtausmolekyylien eri voimien mukaan adsorptioprosessissa adsorptio voidaan jakaa kahteen luokkaan: fyysinen adsorptio ja kemiallinen adsorptio (tunnetaan myös nimellä aktiivinen adsorptio). Adsorptioprosessissa, kun aktiivihiilimolekyylien ja epäpuhtausmolekyylien välinen voima on van der Waalsin voima (tai sähköstaattinen vetovoima), sitä kutsutaan fyysiseksi adsorptioksi; kun aktiivihiilimolekyylien ja epäpuhtausmolekyylien välinen voima on kemiallinen sidos, sitä kutsutaan kemisorptioksi. . Fyysisen adsorption adsorptiolujuus liittyy pääasiassa aktiivihiilen fysikaalisiin ominaisuuksiin, eikä sillä ole juurikaan tekemistä aktiivihiilen kemiallisten ominaisuuksien kanssa. Koska van der Waalsin voima on heikko, sillä on vain vähän vaikutusta epäpuhtausmolekyylien rakenteeseen. Tämä voima on sama kuin molekyylien välinen yhteenkuuluvuusvoima, joten fyysistä adsorptiota voidaan verrata taajamailmiöön. Epäpuhtauksien kemialliset ominaisuudet pysyvät muuttumattomina fysikaalisen adsorption yhteydessä.

Vahvan kemiallisen sidoksen vuoksi sillä on suuri vaikutus epäpuhtausmolekyylien rakenteeseen, joten kemisorptiota voidaan pitää kemiallisena reaktiona, joka on seurausta epäpuhtauksien ja aktiivihiilen kemiallisesta vuorovaikutuksesta. Kemisorptio sisältää yleensä elektroniparien jakamisen tai elektronin siirron yksinkertaisen häiriön tai heikon polarisaation sijaan, ja se on peruuttamaton kemiallinen reaktioprosessi. Perustavanlaatuinen ero fysisosirption ja kemisorption välillä on voima, joka luo adsorptiositeen.

Adsorptioprosessi on prosessi, jossa epäpuhtausmolekyylit adsorboidaan kiinteään pintaan, ja molekyylien vapaa energia vähenee. Siksi adsorptioprosessi on eksoterminen prosessi, ja vapautunutta lämpöä kutsutaan epäpuhtauden adsorptiolämmöksi kiinteällä pinnalla. Fyysisen adsorption ja kemiallisen adsorption eri voimien vuoksi ne osoittavat tiettyjä eroja adsorptiolämmössä, adsorptionopeudessa, adsorptioaktivointienergiassa, adsorptiolämpötilassa, selektiivisyydessä, adsorptiokerroksen numerossa ja adsorptiospektrissä.

Aktiivihiili-adsorptiotekniikkaa on käytetty lääke-, kemian- ja elintarviketeollisuuden jalostuksessa ja värjäytymisessä monien vuosien ajan Kiinassa. Sitä on käytetty teollisuuden jäteveden käsittelyyn 1970-luvulta lähtien. Tuotantokäytäntö osoittaa, että aktiivihiilellä on erinomainen adsorptio orgaanisten epäpuhtauksien jäljittämiseksi vedessä, ja sillä on hyvä adsorptiovaikutus teollisuuden jätevesiin, kuten tekstiilien painatukseen ja värjäykseen, väriainekemian teollisuuteen, elintarvikkeiden jalostukseen ja orgaaniseen kemianteollisuuteen. Normaaleissa olosuhteissa sillä on ainutlaatuinen kyky poistaa orgaanisia yhdisteitä, joita edustavat kattavat indikaattorit, kuten BOD ja COD jätevedessä, kuten synteettiset väriaineet, pinta-aktiiviset aineet, fenolit, bentseenit, orgaaniset kloorit, torjunta-aineet ja petrokemian tuotteet. Siksi aktiivihiilen adsorptiosta on vähitellen tullut yksi tärkeimmistä menetelmistä teollisuuden jätevesien sekundaariseen tai kolmannen asteen käsittelyyn.

Adsorptio on yhden aineen hidasvaikutteinen prosessi, joka kiinnittyy toisen aineen pintaan. Adsorptio on uskontojen välinen ilmiö, joka liittyy pintajännityksen ja pintaenergian muutoksiin. On olemassa kaksi ajokykyä, jotka aiheuttavat adsorptiota, yksi on liuotinveden vastenmielisyys hydrofobisiin aineisiin, ja toinen on kiinteiden aineiden affiniteettihoukutus liukoisiin. Suurin osa jäteveden käsittelyn adsorptiosta johtuu näiden kahden voiman yhteisvaikutuksesta. Aktiivihiilen erityinen pinta-ala ja huokosrakenne vaikuttavat suoraan sen adsorptiokykyyn. Aktiivihiiltä valittaessa se on määritettävä kokeilla jäteveden laadun mukaan. Jätevesien painamista ja värjäämistä varten olisi valittava hiililajit, joilla on kehittyneet siirtymähuokoset. Lisäksi tuhkapitoisuudella on myös vaikutusta. Mitä pienempi tuhkapitoisuus on, sitä parempi adsorptioteho; mitä lähempänä adsorbaattimolekyylin koko on hiilihuokosen halkaisijaa, sitä helpompi on adsorboida; adsorbaattipitoisuus vaikuttaa myös aktiivihiilen adsorptiokykyyn. Tietyllä pitoisuusalueella adsorptiokyky kasvaa adsorbaattipitoisuuden kasvaessa. Lisäksi veden lämpötilalla ja pH: lla on myös merkitystä. Adsorptiokapasiteetti laski veden lämpötilan noustessa.