Princip adsorpcije aktivnog uglja

Uvođenje aktivnog ugljena

Aktivni ugljen je crni prah ili granulirani ugljenični materijal. Zbog nepravilnog rasporeda mikrokristalnog ugljenika u strukturi aktivnog uglja, postoje pore između unakrsnih{0}}veza, a tokom aktivacije će se generisati defekti strukture ugljenika, tako da je to vrsta poroznog ugljenika male zapreminske gustine i velika specifična površina. Glavni materijal filtera.

Proizvodnja aktivnog ugljena

Glavna sirovina aktivnog uglja može biti gotovo svi organski materijali bogati-ugljikom, kao što su ugalj, drvo, ljuska voća, ljuska kokosa, ljuska oraha, ljuska kajsije, ljuska žižule, itd. Ovi ugljični materijali se pretvaraju u aktivni ugljen pirolizom na visokoj temperaturi i određenom pritisku u aktivacionoj peći. Tokom ovog procesa aktivacije postepeno se formira ogromna površina i složena struktura pora, te se tako-proces adsorpcije odvija u i na tim porama. Veličina pora u aktivnom uglju ima selektivni adsorpcijski učinak na adsorbat, što je zato što makromolekule ne mogu ući u pore aktivnog uglja manje od njegovih pora. Aktivni ugljen je hidrofobni adsorbent napravljen od materijala na bazi ugljika-kao sirovina, koji se karboniziraju i aktiviraju na visokoj temperaturi. Aktivni ugljen sadrži veliki broj mikropora i ima ogromnu površinu, koja može efikasno ukloniti boju i miris, te može ukloniti većinu organskih zagađivača i neke neorganske tvari u sekundarnom efluentu, uključujući i neke toksične teške metale.

Princip aktivnog ugljena

1) Princip filtriranja

Filter s aktivnim ugljem je proces presretanja zagađivača u suspendiranom stanju u vodi, a presretnuta suspendirana tvar popunjava praznine između aktivnog uglja. Veličina pora i poroznost sloja filtera se povećavaju sa povećanjem veličine čestica materijala aktivnog ugljena. Odnosno, što je krupnija veličina čestica aktivnog uglja, veći je prostor koji može da primi suspendovane čvrste materije. Manifestira se kao povećan kapacitet filtracije, povećan kapacitet zadržavanja prljavštine i povećano presretanje prljavštine. Istovremeno, što su veće pore sloja filtera sa aktivnim ugljem, to dublje suspendovane čvrste materije u vodi mogu biti transportovane do sledećeg sloja sloja filtera sa aktivnim ugljem. Pod uslovom dovoljne debljine zaštite, suspendovane čvrste materije se mogu više zadržati, čineći srednji i donji sloj filtera efikasnijim. Funkcija presretanja je dobro izvršena, a količina presretanja zagađivača jedinice se povećava.

Strogo govoreći, kapacitet zadržavanja aktivnog ugljena za suspendovane čvrste materije dolazi od površine koju obezbeđuje aktivni ugljen. Kada je brzina protoka niska, kapacitet filtracije jedinice uglavnom proizlazi iz efekta sijanja aktivnog uglja, a kada je brzina protoka velika, kapacitet filtracije dolazi od efekta adsorpcije na površini čestica aktivnog uglja. Što je jača adhezija.

2) Princip adsorpcije

Prema različitim silama između molekula aktivnog ugljena i molekula zagađivača tokom procesa adsorpcije, adsorpcija se može podijeliti u dvije kategorije: fizička adsorpcija i kemijska adsorpcija (također poznata kao aktivna adsorpcija). U procesu adsorpcije, kada je sila između molekula aktivnog ugljena i molekula zagađivača van der Waalsova sila (ili elektrostatička privlačnost), to se naziva fizička adsorpcija; kada je sila između molekula aktivnog uglja i molekula zagađivača hemijska veza, to se naziva hemisorpcija. . Snaga adsorpcije fizičke adsorpcije uglavnom je povezana s fizičkim svojstvima aktivnog uglja i nema mnogo veze s kemijskim svojstvima aktivnog uglja. Budući da je van der Waalsova sila slaba, ona ima mali utjecaj na strukturu molekula zagađivača. Ova sila je ista kao sila intermolekularne kohezije, pa se fizička adsorpcija može uporediti sa fenomenom aglomeracije. Hemijska svojstva zagađivača ostaju nepromijenjena nakon fizičke adsorpcije.

Zbog jake hemijske veze, ima veliki uticaj na strukturu molekula zagađivača, pa se hemisorpcija može posmatrati kao hemijska reakcija, koja je rezultat hemijske interakcije između zagađivača i aktivnog uglja. Hemisorpcija općenito uključuje dijeljenje elektronskih parova ili prijenos elektrona, a ne jednostavnu perturbaciju ili slabu polarizaciju, i predstavlja nepovratan proces kemijske reakcije. Osnovna razlika između fiziorpcije i hemisorpcije je sila koja stvara adsorpcionu vezu.

Proces adsorpcije je proces u kojem se molekuli zagađivača adsorbiraju na čvrstu površinu, a slobodna energija molekula će se smanjiti. Stoga je proces adsorpcije egzotermni proces, a oslobođena toplina naziva se adsorpcijska toplina zagađivača na čvrstoj površini. Zbog različitih sila fizičke adsorpcije i kemijske adsorpcije, pokazuju određene razlike u adsorpcijskoj toplini, brzini adsorpcije, energiji aktivacije adsorpcije, temperaturi adsorpcije, selektivnosti, broju adsorpcijskih slojeva i spektru adsorpcije.

Tehnologija adsorpcije aktivnog ugljena koristi se u rafiniranju i dekolorizaciji farmaceutske, hemijske i prehrambene industrije dugi niz godina u Kini. Koristi se za prečišćavanje industrijskih otpadnih voda od 1970-ih. Proizvodna praksa pokazuje da aktivni ugljen ima odličnu adsorpciju za praćenje organskih zagađivača u vodi, a ima i dobar adsorpcijski učinak na industrijske otpadne vode kao što su štampanje i bojenje tekstila, hemijska industrija boja, prehrambena i organska hemijska industrija. U normalnim okolnostima, ima jedinstvenu sposobnost uklanjanja organskih spojeva predstavljenih sveobuhvatnim indikatorima kao što su BPK i COD u otpadnoj vodi, kao što su sintetičke boje, surfaktanti, fenoli, benzeni, organoklorni, pesticidi i petrokemijski proizvodi. Stoga je adsorpcija aktivnog ugljena postupno postala jedna od glavnih metoda za sekundarni ili tercijarni tretman industrijskih otpadnih voda.

Adsorpcija je spor{0}}proces pričvršćivanja jedne supstance na površinu druge. Adsorpcija je međufazna pojava koja se odnosi na promjene površinske napetosti i površinske energije. Postoje dvije pogonske sposobnosti koje uzrokuju adsorpciju, jedna je odbijanje vode otapala prema hidrofobnim tvarima, a druga je afinitetno privlačenje čvrstih tvari prema otopljenim tvarima. Većina adsorpcije u tretmanu otpadnih voda rezultat je kombiniranog djelovanja ove dvije sile. Specifična površina i struktura pora aktivnog uglja direktno utiču na njegovu sposobnost adsorpcije. Prilikom odabira aktivnog ugljena, potrebno ga je eksperimentalno odrediti prema kvaliteti otpadne vode. Za štampanje i bojenje otpadnih voda treba odabrati vrste ugljenika sa razvijenim prelaznim porama. Osim toga, uticaj ima i sadržaj pepela. Što je manji sadržaj pepela, to su bolje performanse adsorpcije; što je veličina molekule adsorbata bliža prečniku pora ugljika, to će se lakše adsorbirati; koncentracija adsorbata također utječe na kapacitet adsorpcije aktivnog ugljena. Unutar određenog raspona koncentracija, kapacitet adsorpcije raste s povećanjem koncentracije adsorbata. Osim toga, temperatura vode i pH također igraju ulogu. Kapacitet adsorpcije opada sa povećanjem temperature vode.