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活性炭的吸附原理分為“物理吸附”和“化學(xué)吸附”的兩種。
物理吸附是由范德華力產(chǎn)生的,吸附質(zhì)與吸附劑之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),吸附過程快、可逆且無選擇性,當(dāng)氣體中吸附質(zhì)分壓降低或溫度升高時(shí)吸附質(zhì)很容易脫附,實(shí)現(xiàn)了吸附質(zhì)的回收及吸附劑的再生。
化學(xué)吸附是由于固體表面與吸附氣體分子間的化學(xué)鍵力所引起的,吸附劑和吸附質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng),化學(xué)吸附具有選擇性,常常是不可逆的。
吸附過程中,低溫時(shí)主要是物理吸附,較高溫度下往往是化學(xué)吸附,物理吸附常發(fā)生在化學(xué)吸附前,當(dāng)吸附劑具有足夠高的活性時(shí),才發(fā)生化學(xué)吸附,也可能兩種吸附同時(shí)發(fā)生。
活性炭的吸附機(jī)理
活性炭是由含炭為主的物質(zhì)作原料,經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔,具有巨大的比表面積,能有效地去除色度、臭味,可去除二級出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無機(jī)物,包含某些有毒的重金屬。
影響活性炭吸附的因素有:活性炭的特性;被吸附物的特性和濃度;廢水的PH值;懸浮固體含量等特性;接觸系統(tǒng)及運(yùn)行方式等。活性炭吸附是城市污水高級處理中最重要有效的處理技術(shù),得到廣泛的應(yīng)用。
活性炭能有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑,還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、DDT、烷基苯磺酸及許多酯類和芳烴化合物。
二級出水中也含有不被活性炭吸附的有機(jī)物,如蛋白質(zhì)的中間降解物質(zhì),比原有的有機(jī)物更難被活性炭吸附,活性炭對THMS的去除能力較低,僅達(dá)到23-60%。
活性炭吸附法與其他處理方法聯(lián)用,出現(xiàn)了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等,使活性炭的吸附周期明顯延長,用量減少,處理效果和范圍大幅度提高。
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設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1. 氣體的物理特性:氣體的溫度、濕度、濃度等是我們設(shè)計(jì)時(shí)須要了解的,特別是氣體的濃度,它是我們設(shè)計(jì)活性炭塔的重要依據(jù)之一。因?yàn)閺U氣經(jīng)過吸附塔內(nèi)的初效過濾器除去固體顆粒物后,進(jìn)入塔體,經(jīng)過活性炭層吸附后,除去氣體中的廢氣分子,達(dá)到符合排放標(biāo)準(zhǔn)的凈化氣體,經(jīng)風(fēng)機(jī)排到室外。
2. 氣體的化學(xué)特性:氣體的氣體分子量是我們設(shè)計(jì)時(shí)的又一個(gè)重要依據(jù)之一。另外氣體中是否混有酸性、堿性氣體,這兩種氣體會腐蝕主體材料,所以在設(shè)計(jì)時(shí)也應(yīng)該考慮到,在氣體沒有進(jìn)入活性炭塔體之前將這兩種氣體處理掉。
3. 其他因素:設(shè)計(jì)的處理風(fēng)量、設(shè)備每天的工作時(shí)間、活性炭的換頻率;
當(dāng)廢氣由風(fēng)機(jī)提供動力,負(fù)壓進(jìn)入吸附箱后進(jìn)入活性炭吸附層,由于活性炭吸附劑表面上存在著未平衡和未飽和的分子引力或化學(xué)鍵力,因此當(dāng)活性炭吸附劑的表面與氣體接觸時(shí),就能吸引氣體分子,使其濃聚并保持在活性炭表面,此現(xiàn)象稱為吸附。利用活性炭吸附劑表面的吸附能力,使廢氣與大表面的多孔性活性炭吸附劑相接觸,廢氣中的污染物被吸附在活性炭表面上,使其與氣體混合物分離,凈化后的氣體高空排放。
活性炭還在許多其他領(lǐng)域發(fā)揮著作用。在食品加工中,活性炭可以去除食品中的異味和雜質(zhì),提升食品的質(zhì)量。在醫(yī)療領(lǐng)域,活性炭可以用于藥物凈化、呼吸系統(tǒng)疾病治療等方面,發(fā)揮重要作用。在環(huán)保領(lǐng)域,活性炭可以用于廢氣處理、廢水處理等方面,有效減少環(huán)境污染。活性炭的應(yīng)用前景十分廣闊。隨著人們對環(huán)境問題的高度關(guān)注和對健康的追求,活性炭的需求將會不斷增加。為了更好地發(fā)揮活性炭的作用,需要不斷推動其制備工藝的創(chuàng)新和改進(jìn),提升其吸附性能和應(yīng)用效果。
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