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。
   
! Y$ e7 B! E# P1 Q: B3 e# Y
    一、活性炭的性质
   
7 w1 F. q' c; m% c- U+ O2 c
9 {  s$ i8 T0 a( d9 X    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。
   

  a; z' n  g: H$ Y5 z& d    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。
& {/ I- @4 f4 y# L: `) B' x   
% p+ \- }. h' ]6 s
' L! X! H: u$ a' w1 m    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。
8 Q/ R# {4 T& C& z# j3 w   
! F# P7 ?5 o3 H0 E/ M+ N
    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。
2 j# l6 v- k3 I: c, s) M& ]( _   
5 w2 I" {1 m7 b- y: z6 I
    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
   
" ^" m+ Q; S4 t# i8 Z
, F0 ?* ^" Y  A: d; J/ c* A/ v    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
   

   （一）溶解度
! f3 l( ^9 E7 i( z6 S! ?8 m* @   
2 w! ]; }1 d& \$ [. J5 [
; B5 Y# ^8 i* h5 [0 {    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。
! r& D, p+ p3 v9 Y   

4 x$ U# Z" k! v! n* u* f    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。
) V! l2 e7 ~* V( N# P   
% V: P3 l3 V% s: Z9 S5 N% O! v
* W5 \4 |9 z$ x/ i- G3 S8 M3 l2 L9 F   （二）分子构造
  

' V& A0 N! S0 ?    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
3 d( ^8 K2 X  n' ]  w: G8 |

    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。
, _: b5 Z7 ^( K6 e! u( Q$ m" U3 p

   （四）吸附制裁（溶质）


7 {7 |# k* n/ O; \6 U    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。


    三、溶液pH的影响
. E+ D5 Q2 I! S7 `" |$ Q
: U0 u9 |$ _4 H; D! U; u& W
    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。
% L1 {0 A+ I7 U# I* n* o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。

  o' `$ J1 q. z7 I5 @& r  [+ v- u* A
    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。
7 h5 s' N+ d/ a6 f: h" A8 l/ v

) v6 b/ g2 d8 j5 L7 _1 _. S# m    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。
2 @9 M* A( l& @% r* N* b' K
1 x9 S- Q" \8 W1 f0 Y
; `& k3 r& x! B# s    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
9 |% T" B! q- R
: O3 q; \7 j7 w' z5 {& |! s+ T% V
    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。
7 ?; W# y/ L" O0 x6 M0 s, {4 H

# y5 H) S  ^, N; ]4 k    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。

2 l  R7 ?+ u/ A1 G. I: W
    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。

- j% R/ |) i. a2 J9 |
' m7 d; {* K9 A" g* |    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。


    五、多组分吸附质共存的影响

: E0 ^* X5 y0 n, t3 b
    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。
: L  X  I  K6 Q9 \* n. o% L1 e

4 {" v: N( c! P    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。
; z4 L; E  ~! Z  A' l5 u3 e
7 Z$ ]9 K) D0 \
    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。