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从小就在这个小城长大,一直没有想飞出这里的念头,直到这几年,原来人都是有野心的,只自已没有察觉.

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什么是活性炭?它的工作原理是什么?  

2008-01-27 21:12:25|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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什么是活性炭?它的工作原理是什么?

活性炭是用木质、煤质、果壳(核)等含碳物质通过高温下隔绝空气碳化,再进行活化制成的。它有非常多的微孔和巨大的比表面积,因而具有很强的物理吸附能力,能有效地吸附水中的有机污染物和有毒致癌物卤代甲烷(THM)及多环芳烃(PAH)。此外,在活化过程中活性炭表面的非结晶部位上形成一些含氧官能团,如羧基(-COOH)、羟基(-OH)、羰基(>C=O)。这些基团使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的性能,能有效地去除水中一些金属离子。

活性炭的物理特性主要指孔隙结构及其分布,再活化过程中晶格间生成的孔隙形成各种形状和大小的微细孔,因而构成巨大的吸附表面积,所以吸附能力很强。活性炭的孔隙按孔径的大小可分为三类。 大孔:半径 100~2000 nm。 过渡孔:半径 2~100nm。 微孔:半径 2nm以下。由不同原料制成的活性炭具有不同大小的孔径。

    由果壳制的活性炭具有最小的孔隙半径这样小的丰富微孔最适合净化气体小分子。因为净化空气要求其比表面积大,孔径大小略大于被吸附的气体的分子的大小。因为果壳炭的孔径半径很小,如果进水中的有机物的含量较高,大分子的有机物就会堵塞这些细小的微孔,因而大大影响活性炭的吸附能力和过水量。

    木质活性炭一般具有最大的孔隙半径,它们用于吸附较大的分子。

    煤质活性炭的孔隙大小介于两者之间。 煤质活性炭具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径,因此能有效地除去水中大分子有机物。

    一般在水处理中使用的活性炭,其比表面积不一定过大,但是应具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径。

活性炭的吸附量不仅与比表面积有关,而更主要的是与细孔的孔径分布有关,对液相吸附,大孔主要为吸附质的扩散提供通道,使之扩散到过渡孔与微孔中,所以吸附质的扩散速度往往受大孔影响。由于水中有机物不但有小分子而且有各种大分子,大分子的吸附主要靠过渡孔,过渡孔又是小分子有机物到达微孔的通道。微孔的表面积占比表面95%以上,吸附量主要受微孔支配。因此要根据吸附质的直径与炭的细孔分布情况选择恰当的活性炭。

活性炭的吸附能力以物理吸附为主,但也存在化学选择性吸附,这是由于在制造过程中还形成部分表面氧化物基团,使炭具有一定极性所致。例如当制作温度在300~500℃时,酸性氧化物占优势,这种酸性氧化物在水中离子化时,活性炭就带负电荷;制作温度在800~900℃时,碱性氧化物占优势,这种碱性氧化物在水中离子化时,活性炭就带正电荷;而制作温度在500~800℃之间时,活性炭具有两性性质。由测定其电位得知,一般活性炭带负电荷,它在溶液中呈现弱酸性,在PH值较低的酸性条件下吸附较好;反之,在PH值较高的碱性条件下,吸附则较差。

活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。它可以很好的吸附水中的有机物、异味、对苯、甲苯、二甲苯、乙醇、乙醚、煤油、汽油、苯乙烯、氯乙烯、余氯及其副产物等物质。

    活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。

    活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。所以,粉末状的活性炭总面积最大,吸附效果最佳,但粉末状的活性炭很容易随水流入后段的过滤系统中,容易造成后段系统的堵塞或污染,难以控制,很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,携带更换方便。

    活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净,否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前,应在底部和顶部加铺2~3cm厚的无纺布和泡棉,作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去,活性炭使用2~3个月后,如果过滤效果下降就应调换新的活性炭,海绵层也要定期更换。

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