活性炭,是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的無(wú)定形碳,也有排列規(guī)整的晶體碳?;钚蕴恐谐荚赝猓€包含兩類摻和物:一類是化學(xué)結(jié)合的元素,主要是氧和氫,這些元素是由于未炭化而殘留在炭中,或者在活化過(guò)程中,外來(lái)的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合;另一類摻和物是灰分,它是活性炭的無(wú)機(jī)部分,灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭由于具有較強(qiáng)的吸附性,廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)、生活中。活性炭填料
活性炭填料成分與制作
活性炭材料是經(jīng)過(guò)加工處理所得的無(wú)定形碳,具有很大的比表面積,對(duì)氣體、溶液中的無(wú)機(jī)或有機(jī)物質(zhì)及膠體顆粒等都有良好的吸附能力?;钚蕴坎牧现饕ɑ钚蕴亢突钚蕴坷w維等?;钚蕴坎牧献鳛橐环N性能優(yōu)良的吸附劑,主要是由于其具有*的吸附表面結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)性能所決定的?;钚蕴坎牧系幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,機(jī)械強(qiáng)度高,耐酸、耐堿、耐熱,不溶于水與有機(jī)溶劑,可以再生使用,已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于化工、環(huán)保、食品加工、冶金、藥物精制、軍事化學(xué)防護(hù)等各個(gè)領(lǐng)域 。目前,改性活性炭材料被廣泛用于污水處理、大氣污染防治等領(lǐng)域,在治理環(huán)境污染方面越來(lái)越顯示出其誘人的美好前景。
活性炭的主要原料幾乎可以是所有富含碳的有機(jī)材料,如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼、杏殼、棗殼等。這些含碳材料在活化爐中,在高溫和一定壓力下通過(guò)熱解作用被轉(zhuǎn)換成活性炭。在此活化過(guò)程中,巨大的表面積和復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)逐漸形成, 而所謂的吸附過(guò)程正是在這些孔隙中和表面上進(jìn)行的,活性炭中孔隙的大小對(duì)吸附質(zhì)有選擇吸附的作用,這是由于大分子不能進(jìn)入比它孔隙小的活性炭孔徑內(nèi)的緣故。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?;钚蕴亢写罅课⒖?,具有巨大無(wú)比的表面積,能有效地去除色度、臭味,可去除二級(jí)出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無(wú)機(jī)物,包含某些有毒的重金屬。
過(guò)濾原理
活性炭過(guò)濾器是將水中懸浮狀態(tài)的污染物進(jìn)行截留的過(guò)程,被截留的懸浮物充塞于活性炭間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小,隨活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗,可容納懸浮物的空間越大。其表現(xiàn)為過(guò)濾能力增強(qiáng),納污能力增加,截污量增大。同時(shí),活性炭濾層孔隙越大,水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性炭濾層,在有足夠保護(hù)厚度的條件下,懸浮物可以更多地被截留,使中下層濾層更好地發(fā)揮截留作用,機(jī)組截污量增加。
活性炭所具有的對(duì)懸浮物的截留能力來(lái)自活性炭所提供的表面積。流速低時(shí),機(jī)組的過(guò)濾能力主要地來(lái)自活性炭的篩除作用,而流速快時(shí),過(guò)濾能力來(lái)自活性炭顆粒表面的吸附作用,在過(guò)濾過(guò)程中活性炭所提供的顆粒表面積越大,對(duì)水中懸浮物的附著力越強(qiáng)。
吸附原理
根據(jù)吸附過(guò)程中活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同,可將吸附分為兩大類:物理吸附和化學(xué)吸附(又稱活性吸附)。在吸附過(guò)程中,當(dāng)活性炭分子和污染物分子之間的作用力(或靜電引力)時(shí)稱為物理吸附; 當(dāng)活性炭分子和污染物分 子之間的作用力是化學(xué)鍵時(shí)稱為化學(xué)吸附。物理吸附的吸附強(qiáng)度主要與活性炭的物理性質(zhì)有關(guān),與活性炭的化學(xué)性質(zhì)基本無(wú)關(guān)。由于范德華力較弱,對(duì)污染物分子的結(jié)構(gòu)影響不大,這種力與分子間內(nèi)聚力一樣,故可把物理吸附類比為凝聚現(xiàn)象。物理吸附時(shí)污染物的化學(xué)性質(zhì)仍然保持不變。