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活性炭液相吸附效果受诸多因素影响

2021-07-17

活性炭具有孔径分布广泛、孔隙率高和比表面积大的优点,因此被广泛应用在各个领域。当活性炭作为吸附剂处理液相中的污染物时,活性炭的吸附效果会受诸多因素的影响:溶液pH值、溶液初始浓度、活性炭投加量、吸附时间、吸附温度等。

溶液pH值

溶液pH值的高低影响着吸附质存在形式及活性炭表面电荷性质,从而影响吸附快慢及活性炭的饱和值。因此,溶液pH值是影响吸附效果的重要因素,确定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值影响重金属离子在废水溶液中的存在形式,酸性条件下重金属离子与质子争夺活性炭上的活性位点,形成竞争吸附;中性或者碱性条件下,重金属离子会变为金属氧化物或者氢氧化物沉淀,且金属离子被阴离子包围,被吸附剂吸附容量将会减低。因此,选择适宜溶液pH值对重金属吸附具有很大意义。

活性炭液相吸附效果受诸多因素影响1

溶液初始浓度

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。 

所以选择吸附量和吸附率相对较高的初始浓度是活性炭吸附投入实际工业应用的必要条件。

活性炭投加量

活性炭投加量是影响吸附过程是否充分的条件之一,单位质量活性炭吸附位点一定,大量的活性炭投入使用会提高吸附量的值,但也会增加废水处理的成本,选择吸附量高且成本相对较低的活性炭投加量是去除污染物和降低活性炭吸附处理成本的因素之一。

吸附时间

吸附时间长短是影响去除效果是否充分的关键因素。

适当增加吸附时间,活性炭吸附量会有效增加。然而吸附时间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,选取适当的吸附时间有利于提高活性炭吸附效率,减少活性炭吸附处理成本。

吸附温度

吸附过程中,相同活性炭对不同污染物的吸附机理可能不同,所以温度对不同吸附过程有不同的影响。

首先,活性炭多为多孔隙结构,孔隙内扩散速率是影响吸附速率的一大因素,而扩散过程为吸热过程,温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》编辑:李红艳)

 

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