Активиран въглерод, известен също като активен въглен или активен char. Това е черно прахообразно или гранулирано въглеродно вещество. Активираният въглерод е порест въглерод с ниска плътност на опаковане и голяма специфична повърхностна площ поради неправилното подреждане на микрокристалния въглерод и наличието на пори между напречните връзки, което може да причини дефекти на структурата на въглеродната въглерод по време на активиране. Той е и основният материал за изработка на филтри.
Производство на активен въглерод
Основните суровини за активен въглерод могат да бъдат почти всички органични материали имат голямо съдържание във въглерод, като въглища, дърво, плодови черупки, кокосови черупки, орехови черупки, черупки от кайсии, черупки на джуджуби и др. Тези въглеродни материали се превръщат в активен въглерод чрез пиролиза при висока температура и определено налягане в пещ за активиране. По време на този процес на активиране се образуват огромна повърхностна площ и сложна структура на порите и така нареченият процес на адсорбция протича в тези пори и на повърхността. Размерът на порите в активен въглерод има селективен адсорбционен ефект върху адсорбата, тъй като големите молекули не могат да влязат в порите на активен въглерод, които са по -малки от порите му. Активираният въглерод е хидрофбен адсорбент, произведен чрез високотемпературна карбонизация и активиране на вещества, съдържащи главно въглерод като суровини. Активираният въглерод съдържа голям брой микропори и има невероятно голяма повърхност, която може ефективно да премахне цвета и миризмата. Той може също да премахне повечето органични замърсители и някои неорганични вещества, включително токсични тежки метали, от вторични отпадни води.
Принципът на активен въглерод
1. Принцип на филтриране
Активираният въглероден филтър е процесът на прихващане на суспендираните замърсители във вода, а прихванатите суспендирани твърди вещества запълват празнините между активираните въглероди. Размерът на порите и порьозността на филтърния слой се увеличават с размера на частиците на материала на активирания въглерод. Колкото по -грубо е размерът на частиците на активен въглерод, толкова по -голямо е пространството, което може да побере суспендирани твърди вещества. Той се представя като подобрена способност за филтриране, увеличен капацитет на задържане на замърсители и по -голям капацитет за прихващане. В същото време, колкото по -големи са порите в филтърния филтър на активен въглерод, по -дълбоките суспендирани твърди вещества във водата могат да бъдат транспортирани до следващия слой от активен въглероден филтър. С достатъчна защитна дебелина могат да бъдат прихванати по -суспендирани твърди частици, което позволява на средните и долните слоеве на филтърния слой да играят по -добре ролята на прихващане и да увеличат капацитета на прихващане на устройството.
Най -общо казано, способността на активирания въглерод да прихваща суспендираните твърди частици идва от повърхността, осигурена от активен въглерод. Когато дебитът е нисък, капацитетът на филтриране на устройството главно идва от скрининговия ефект на активирания въглерод, докато когато скоростта на потока е бърз, капацитетът на филтрация идва от въздействието на адсорбцията върху повърхността на частиците на активен въглерод. По време на процеса на филтриране, колкото по -голяма е повърхността на частиците, осигурена от активен въглерод, толкова по -силна е адхезията към суспендираните твърди вещества във вода.
2. Принцип на адсорбция
Според различните сили между активирани въглеродни молекули и молекули за замърсители по време на адсорбционния процес, адсорбцията може да бъде разделена на две категории: физическа адсорбция и химическа адсорбция (известна също като активна адсорбция). По време на адсорбционния процес, когато силата на взаимодействие между молекулите на активирани въглеродни въглеродни въглеродни и замърсители е сила на ван дер Ваал (или електростатично привличане), тя се нарича физическа адсорбция; Когато силата на взаимодействие между активираните въглеродни молекули и замърсителните молекули е химична връзка, тя се нарича химическа адсорбция. Якостта на адсорбция на физическата адсорбция е свързана главно с физическите свойства на активирания въглерод и няма много общо с химичните свойства на активирания въглерод. Поради силата на слабите ван дер Ваал, той има малък ефект върху структурата на замърсителните молекули. Тази сила е подобна на междумолекулното кохезия, така че физическата адсорбция може да бъде аналогична като кондензационен феномен. Химичните свойства на замърсителите остават непроменени по време на физическа адсорбция.
Поради силните химични връзки, химическата адсорбция оказва значително влияние върху структурата на замърсителните молекули. Следователно, химическата адсорбция може да се разглежда като химическа реакция, което е резултат от химичното взаимодействие между замърсители и активен въглерод. Химическата адсорбция обикновено включва споделяне на електронни двойки или пренос на електрон, а не просто смущение или слаба поляризация и е необратим процес на химическа реакция. Основната разлика между физическата адсорбция и химическата адсорбция се намира в силата, която генерира адсорбционни връзки.
Процесът на адсорбция е процесът, при който молекулите на замърсителите се адсорбират върху твърда повърхност, а свободната енергия на молекулите намалява. Следователно процесът на адсорбция е екзотермичен процес и освободената топлина се нарича адсорбционна топлина на замърсителя на тази твърда повърхност. Поради различните сили на физическата адсорбция и химическата адсорбция, те проявяват определени разлики в адсорбционната топлина, скоростта на адсорбция, енергията на адсорбция, температурата на адсорбция, селективността, адсорбционните слоеве и адсорбционните спектри.
Технологията за активирана въглеродна адсорбция се използва за рафиниране и деколоризация в индустрии като фармацевтични продукти, химикали и храна в Китай в продължение на много години. Той започва да се използва за пречистване на индустриални отпадни води през 70 -те години. Производствената практика показа, че активираният въглерод има отлични адсорбционни свойства за следи от органични замърсители във водата и има добри въздействия на адсорбция върху индустриални отпадни води като печат на текстил и боядисване, химическа промишленост на багрилото, обработка на храни и органична химическа промишленост. По принцип органичните съединения, представени от всеобхватни показатели като BOD и COD в отпадъчните води, като синтетични багрила, повърхностноактивни вещества, феноли, бензони, органохлорин, пестициди и нефтохимични продукти, имат уникални възможности за отстраняване. Следователно, адсорбцията на активиран въглерод постепенно се превръща в един от основните методи за вторично или третично третиране на индустриални отпадни води.
Адсорбцията е бавен процес, при който вещество се придържа към повърхността на друго вещество. Адсорбцията е междуфазно явление, което е свързано с промените в повърхностното напрежение и повърхностната енергия. Има две движещи сили, които причиняват адсорбция, едната е отблъскващата сила на разтворителната вода върху хидрофобните вещества, а другата е афинитетното привличане на твърди вещества върху разтворените вещества. Адсорбцията при пречистване на отпадни води е най -вече резултат от комбинираното действие на тези две сили. Специфичната повърхностна площ и структурата на порите на активирания въглерод пряко влияят на неговия адсорбционен капацитет. При избора на активен въглен трябва да се определя чрез експерименти въз основа на качеството на водата на отпадните води. Препоръчително е да избирате въглен с добре развити преходни пори за печат и боядисване на отпадъци. В допълнение, съдържанието на пепел също има влияние, колкото по -малко е съдържанието на пепел, толкова по -добро е ефективността на адсорбцията; Колкото по -близо е размерът на адсорбатните молекули е към диаметъра на порите на въглерод, толкова по -лесно е да се адсорбира; Концентрацията на адсорбат също оказва влияние върху адсорбционния капацитет на активен въглерод. В определен диапазон на концентрация адсорбционният капацитет се увеличава с увеличаването на концентрацията на адсорбати. В допълнение, температурата на водата и стойността на рН също са свързани. Адсорбционният капацитет намалява с повишаването на температурата на водата.
