活性炭水处理的主要影响因素

jakee168

由于活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
# G, Y3 ~0 a+ V% G( J) l   
! I4 X; t5 H9 I% O% ]
    一、活性炭的性质
   

5 d& Z1 J# d, F1 V" }1 C( v+ M    由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。
   

/ E$ z0 q0 v7 U7 h6 [    因为吸附过程可看成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
   

    此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。
( x% [' S5 U% t6 M9 i0 V7 L9 l   

    用于水处理的活性炭应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要求过渡孔（半径20~1000A）较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在8~30目范围较宜，活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。
3 U3 A2 I$ ]: s0 U; z1 U   

    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
$ R' D! v8 @# S   

/ a6 X4 d6 m) o8 W2 P, I$ @: Y    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
+ ]# c* p; ?- i& X4 b8 k   

1 g6 T  l% i. l8 W7 J   （一）溶解度
% V' K/ e/ B& I+ \, \' C$ B2 g   
- t  E6 \& x2 y$ X- S' E# K0 Y
    对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。
3 x8 z; L* \2 F3 h  D$ W   

1 Q1 O  x* m3 U/ S% H    如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。
   

, M( Q" G5 P5 z4 R0 b2 f! p3 K! f( b   （二）分子构造
3 f' v/ j" j, Y  
$ x. J6 e# i; e" |. f7 L6 B
5 k0 m2 z! C/ @  A3 A5 S    吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响，吸附质（溶质）分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。在同系物中，分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
! j1 Q' I' _( s. y" k9 Q! w# m  
* r$ Y3 i. \* X0 z3 K/ T, y
- s1 i4 v* Y9 h. S$ E' c8 V   （三）极性
8 ^! Y7 C) T: n2 y# ~
7 y6 |8 W, s: P9 J# _
! n- s5 a& @) |. ~1 ?, A# p    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。

2 A4 j9 A$ V  _: [# t' ^& E) C" }% n( |
9 i( E: [# g- B, K, M" H   （四）吸附制裁（溶质）
0 \7 @7 C4 r' Z5 D0 c: I0 e9 @

3 W& |; N3 ^' V, w' Q7 S* _- X    吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质（溶质）的浓度变化，活性炭对该种吸附质（溶质）的吸附容量也变化。
+ v0 [& U% S  ~& t2 \9 c8 X
  N' N. x! b" S. I8 H9 T4 H. X+ S
    三、溶液pH的影响
7 ^3 h% n+ v; H- P
/ L* Z. J2 s" o& A
* i8 e7 A. k/ N    溶液pH值对吸附的影响，要与活性炭和吸附质（溶质）的影响综合考虑。
溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。


! ^% ?9 m6 s& t- R& B0 j5 _& s# T0 k    溶液的pH值还会影响吸附质（溶质）的溶解度，以及影响胶体物质吸附质（溶质）的带电情况。


    由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。

7 B) S9 b6 {" ?1 f( N
1 P/ u4 }2 X  b1 R# l5 C0 X2 H    活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。
+ B1 g& k* {: R/ G
, H* V3 u5 R& e) ?( l. T$ a
( c9 l9 i! l' r4 W6 O0 U5 e6 Z    四、溶液温度的影响
/ Z+ i/ z0 v4 K* E2 E
- }  m- Y* d: O/ `1 g% L  `
5 y" C( y3 B0 i* i2 V$ r    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。


    吸附是放热反应。吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质（溶质）放出的总热量，以KJ/mol为单位。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。
% i$ t) N3 i, N: X  T

6 t6 j: Z- s* h    另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。

" g/ ~9 s& d$ n% y/ ?* Q- O
. l* k9 }$ \- d3 x    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。

5 Q) j0 @4 G2 B8 W+ @
    五、多组分吸附质共存的影响
) O' z* f$ g: _6 u: h9 S
; r' H' k$ o+ t+ \8 u7 m. K0 a9 ^, n
    应用吸附法处理水时，通常水中不是单一的污染物质，而是多组分污染物的混合物。在吸附时，它们之间可以共吸附，互相促进或互相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。
5 M* k! ^* H3 z7 |1 X

& B. _2 x% i+ J' |' h/ T2 K, L    六、吸附操作条件
) |$ {: ?+ F( i# u$ A# i
0 {& M5 \: k$ c$ o8 }! i
    因为活性炭液相吸附时，外扩散（液膜扩散）速度对吸附有影响，所以吸附装置的型式、接触时间（通水速度）等对吸附效果都有影响。

3 \+ o& A8 F# ~3 _) o
" q/ Q2 ]% ]/ l3 {7 p. r    综上所述，影响吸附的因素很多，应综合分析，根据具体情况，选择最佳吸附条件，达到最好的吸附效果。