Prinsip Penjerapan Karbon Teraktif
Apr 02, 2022
Pengenalan karbon teraktif
Karbon teraktif ialah serbuk hitam atau bahan karbon berbutir. Oleh kerana susunan karbon mikrohablur yang tidak teratur dalam struktur karbon teraktif, terdapat liang antara-sambungan silang, dan kecacatan struktur karbon akan terhasil semasa pengaktifan, jadi ia adalah sejenis karbon berliang dengan ketumpatan pukal rendah dan luas permukaan tertentu yang besar. Bahan utama penapis.
Pengeluaran karbon teraktif
Bahan mentah utama karbon teraktif boleh terdiri daripada hampir semua-bahan organik yang kaya dengan karbon, seperti arang batu, kayu, tempurung buah, tempurung kelapa, tempurung walnut, tempurung aprikot, tempurung jujube, dsb. Bahan berkarbonat ini ditukar menjadi karbon teraktif secara pirolisis pada suhu tinggi dan tekanan tertentu dalam relau pengaktifan. Semasa proses pengaktifan ini, kawasan permukaan yang besar dan struktur liang yang kompleks terbentuk secara beransur-ansur, dan apa yang dipanggil-proses penjerapan dijalankan di dalam dan pada liang ini. Saiz liang dalam karbon teraktif mempunyai kesan penjerapan terpilih pada penjerap, iaitu Kerana makromolekul tidak boleh masuk ke dalam liang karbon teraktif yang lebih kecil daripada liangnya. Karbon teraktif ialah penjerap hidrofobik yang diperbuat daripada bahan berasaskan karbon-sebagai bahan mentah, yang berkarbonat dan diaktifkan pada suhu tinggi. Karbon teraktif mengandungi sejumlah besar mikropori dan mempunyai kawasan permukaan yang besar, yang boleh menghilangkan warna dan bau dengan berkesan, dan boleh membuang kebanyakan bahan pencemar organik dan beberapa bahan bukan organik dalam efluen sekunder, termasuk beberapa logam berat toksik.
Prinsip karbon teraktif
1) Prinsip penapisan
Penapis karbon teraktif ialah proses memintas bahan pencemar dalam keadaan terampai di dalam air, dan bahan terampai yang dipintas mengisi jurang antara karbon teraktif. Saiz liang dan keliangan lapisan penapis meningkat dengan peningkatan saiz zarah bahan karbon teraktif. Iaitu, lebih kasar saiz zarah karbon teraktif, lebih besar ruang yang boleh menampung pepejal terampai. Ia dimanifestasikan sebagai kapasiti penapisan yang dipertingkatkan, peningkatan kapasiti pegangan kotoran dan peningkatan pemintasan kotoran. Pada masa yang sama, lebih besar liang lapisan penapis karbon teraktif, lebih dalam pepejal terampai di dalam air boleh diangkut ke lapisan seterusnya lapisan penapis karbon teraktif. Di bawah keadaan ketebalan perlindungan yang mencukupi, pepejal terampai boleh dikekalkan lebih banyak, menjadikan lapisan penapis tengah dan bawah lebih cekap. Fungsi pemintasan dilaksanakan dengan baik, dan jumlah pemintasan pencemar unit meningkat.
Tegasnya, kapasiti pengekalan karbon teraktif untuk pepejal terampai datang dari kawasan permukaan yang disediakan oleh karbon teraktif. Apabila kadar aliran rendah, kapasiti penapisan unit terutamanya datang daripada kesan penapisan karbon diaktifkan, dan apabila kadar aliran cepat, kapasiti penapisan datang daripada kesan penjerapan pada permukaan zarah karbon diaktifkan. Lebih kuat lekatan.
2) Prinsip penjerapan
Mengikut daya yang berbeza antara molekul karbon teraktif dan molekul pencemar semasa proses penjerapan, penjerapan boleh dibahagikan kepada dua kategori: penjerapan fizikal dan penjerapan kimia (juga dikenali sebagai penjerapan aktif). Dalam proses penjerapan, apabila daya antara molekul karbon teraktif dan molekul pencemar ialah daya van der Waals (atau tarikan elektrostatik), ia dipanggil penjerapan fizikal; apabila daya antara molekul karbon teraktif dan molekul pencemar ialah ikatan kimia, ia dipanggil chemisorption. . Kekuatan penjerapan penjerapan fizikal terutamanya berkaitan dengan sifat fizikal karbon teraktif, dan mempunyai sedikit kaitan dengan sifat kimia karbon teraktif. Oleh kerana daya van der Waals lemah, ia mempunyai sedikit kesan ke atas struktur molekul pencemar. Daya ini adalah sama dengan daya kohesi antara molekul, jadi penjerapan fizikal boleh dibandingkan dengan fenomena aglomerasi. Sifat kimia bahan pencemar kekal tidak berubah apabila penjerapan fizikal.
Oleh kerana ikatan kimia yang kuat, ia mempunyai pengaruh yang besar terhadap struktur molekul pencemar, jadi kemisorpsi boleh dianggap sebagai tindak balas kimia, yang merupakan hasil daripada interaksi kimia antara bahan pencemar dan karbon diaktifkan. Chemisorption secara amnya melibatkan perkongsian pasangan elektron atau pemindahan elektron, dan bukannya gangguan mudah atau polarisasi lemah, dan merupakan proses tindak balas kimia yang tidak boleh dipulihkan. Perbezaan asas antara fisisorpsi dan kemisorpsi ialah daya yang mencipta ikatan penjerapan.
Proses penjerapan ialah proses di mana molekul pencemar diserap ke permukaan pepejal, dan tenaga bebas molekul akan berkurangan. Oleh itu, proses penjerapan adalah proses eksotermik, dan haba yang dibebaskan dipanggil haba penjerapan bahan pencemar pada permukaan pepejal. Disebabkan oleh daya penjerapan fizikal dan penjerapan kimia yang berbeza, ia menunjukkan perbezaan tertentu dalam haba penjerapan, kadar penjerapan, tenaga pengaktifan penjerapan, suhu penjerapan, selektiviti, nombor lapisan penjerapan dan spektrum penjerapan.
Teknologi penjerapan karbon teraktif telah digunakan dalam penapisan dan penyahwarnaan industri farmaseutikal, kimia dan makanan selama bertahun-tahun di China. Ia telah digunakan untuk rawatan air sisa industri sejak tahun 1970-an. Amalan pengeluaran menunjukkan bahawa karbon teraktif mempunyai penjerapan yang sangat baik untuk mengesan bahan pencemar organik dalam air, dan ia mempunyai kesan penjerapan yang baik pada air sisa industri seperti percetakan dan pencelupan tekstil, industri kimia pewarna, pemprosesan makanan dan industri kimia organik. Dalam keadaan biasa, ia mempunyai keupayaan unik untuk mengeluarkan sebatian organik yang diwakili oleh penunjuk komprehensif seperti BOD dan COD dalam air sisa, seperti pewarna sintetik, surfaktan, fenol, benzena, organoklorin, racun perosak dan produk petrokimia. Oleh itu, penjerapan karbon teraktif secara beransur-ansur menjadi salah satu kaedah utama untuk rawatan sekunder atau tertier air sisa industri.
Penjerapan ialah proses-bertindak perlahan bagi satu bahan yang melekat pada permukaan bahan lain. Penjerapan ialah fenomena antara muka, yang berkaitan dengan perubahan tegangan permukaan dan tenaga permukaan. Terdapat dua kebolehan pemanduan yang menyebabkan penjerapan, satu ialah penolakan air pelarut kepada bahan hidrofobik, dan satu lagi ialah tarikan pertalian pepejal kepada bahan terlarut. Kebanyakan penjerapan dalam rawatan air sisa adalah hasil daripada kesan gabungan kedua-dua daya ini. Kawasan permukaan khusus dan struktur liang karbon teraktif secara langsung mempengaruhi kapasiti penjerapannya. Apabila memilih karbon teraktif, ia harus ditentukan melalui eksperimen mengikut kualiti air sisa. Untuk mencetak dan mencelup air sisa, spesies karbon dengan liang peralihan yang dibangunkan harus dipilih. Selain itu, kandungan abu juga mempunyai pengaruh. Lebih kecil kandungan abu, lebih baik prestasi penjerapan; semakin hampir saiz molekul penjerap dengan diameter liang karbon, semakin mudah ia diserap; kepekatan penjerap juga mempengaruhi kapasiti penjerapan karbon teraktif. Dalam julat kepekatan tertentu, kapasiti penjerapan meningkat dengan peningkatan kepekatan penjerap. Selain itu, suhu air dan pH juga memainkan peranan. Kapasiti penjerapan berkurangan dengan peningkatan suhu air.
