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。
1 v1 j% ?" i& X$ o; a+ f   
2 H: Z. i! j5 P* ^, q+ \$ l
    一、活性炭的性质
   
3 c$ v9 h1 h+ Q$ A
4 S: K, z% ]9 |/ q" l    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。
   

7 T* l, k/ y( W9 p0 z$ p    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。
   

  {, }4 r; T6 i* n8 b! p- h/ P    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。
   

    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。
   
# G# j/ N0 K% p1 o8 w5 \
    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
& O' t1 ?5 j2 R/ Q8 D   
+ s4 p  a( Z. S* d8 j6 a
& I& z4 Y. @( _$ w3 I3 q0 l    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
8 p) B; J: N' p  W% M   

0 b+ b( e1 }* Q   （一）溶解度
   

% j9 e/ }5 K& d! F; V    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。
   
/ V5 s- N8 M1 d' f% B: t0 S0 E
7 T. Z) v8 c# _& _. Z$ B! o2 V    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。
& q- f' G* G! s0 ~' d2 l7 W. \   

! K# E2 X# `* U* t5 l6 [6 k; ]   （二）分子构造
  
2 A. |. u% k" L& p4 i2 a
0 \; r7 W6 t! m9 X( G: d* c    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。
  

   （三）极性
- Z3 }0 I3 Q" T& `) m& \
1 N9 h  v2 ~+ z8 r
' I  W+ Y& \8 R$ C" H, T    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。

+ r' K- n, g" Q  d+ r
   （四）吸附制裁（溶质）
$ p; w8 b$ _# V; j" s( A3 [0 b! K

    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。
/ Y* }8 L! c- f" v! z
' d# p5 p& E; r( }
    三、溶液pH的影响
0 I3 A  s9 f! a$ q- ~1 s4 o7 n
0 k! Q3 o9 I" Z$ K; r+ }7 R% f7 G
% A9 }; E8 H4 I& t( |1 M% I2 \    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。
+ _& u' Y  a! K# r5 Z- {8 j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。
, B4 c5 }2 H* j- Y* o5 p4 Q3 k' c3 y9 [
) q: Z8 T. F: d- z9 ^( U* e
4 S+ m% ^1 A& E, x    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。

; U5 e& y4 s) U5 A
    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。
" ~6 _. m* d# `* W/ j2 ^

% O" U2 T0 `$ {  E7 g- k) `7 _  v    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。


    四、溶液温度的影响
" u: e% E) b( b  u2 `* i' y
- h9 ]5 R% k2 L  n& O* g
    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。
# J+ _& ]. H$ \- v+ m

    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。

7 o) G3 w% W2 m/ m& N2 L/ }- Z
& f% @4 g2 e) A( l; `1 o, Y    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。

/ O9 W7 J4 \( v5 N- w# O
    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。

" b, Z" E% |8 v* t% U# y  r! N* R
$ p' B4 a1 }2 p0 r& l  b  w! f  S5 I    五、多组分吸附质共存的影响

5 A7 C# A% ]! V6 y+ V. f* _
    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。

4 Q% N# ?; X$ d7 x+ R, Y, J! F
    六、吸附操作条件


    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。
; y8 l/ m1 `2 b' S3 I

    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。

$ v9 c. e$ v- d$ T