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。
! u1 i2 D: n# _1 g5 B# Y3 n   

( _1 B; \* y( j' L" G/ j8 L+ t    一、活性炭的性质
   
7 x/ B5 y( C/ N8 B8 D8 D& z* a- U
    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。
% T/ X) _4 m. j8 G   
+ ?2 n1 ]& s  W6 A) E
    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。
6 L* I* C( B3 u   
4 S* Q( e9 H  E
    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。
   
( k6 n" j. r: w1 F  |
    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。
   

    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
& y0 z9 [5 K) A" ~   

    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
   
9 D% h- P2 C- t3 q
   （一）溶解度
   

    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。
   

' e. f2 `- @, \; d: [0 t    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。
7 t  r* F0 h6 t  q/ ]" k   
/ w& \7 p  }; E- P! i
   （二）分子构造
4 z6 e, }- w+ K0 O2 L  

    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
/ H% o& p: I; j) M
7 J/ L5 Y: \9 ^3 `9 m
, S# i9 b4 {1 `    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。

1 N# [' A, t% F8 {7 R4 V% Z0 H
   （四）吸附制裁（溶质）

. n. C9 o! k9 w" j
# b6 r  w0 r2 A& ?& t! v    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

; P+ }& O. c8 V: u
( U+ H, p( z0 v    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。

: a$ G# Q! E" s/ |) V6 j! E
' H1 k5 p2 f0 d' G* t& _    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。

! Y1 t- p! n4 y4 ]7 @) G; I
    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。


    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。
$ X! d6 T; d! Y
# r  d" m& y, L8 C! u& T
    四、溶液温度的影响
4 Q1 u, D: ?* e. Q+ m

6 Y8 }, l2 c* e+ o" x8 x. t7 @" p  u    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。


/ J' e5 ]( _# w% z$ f$ v7 O, 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。
# f: ]. W$ B  ^* l, w5 B9 V- p

    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。
* d" ?$ B3 x5 _5 q% n

5 m! f, y2 f, \4 K5 s. R$ X    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。

* P8 v: |: e3 I0 w, o% t
) @0 |+ y4 E/ d8 x) i    五、多组分吸附质共存的影响

8 E+ B' o. h9 E0 X
4 A' l- K9 t, V. x1 m5 Q    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 R* U0 b2 D4 d
8 j* H6 h: M$ [7 {2 A- i* n
    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。

0 I- W( f# L) m7 L
/ a/ x' m$ C+ Z4 @4 l    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。

( y8 F6 M! |' V8 ]: m+ w