Het adsorptieprincipe van actieve kool

Introductie van actieve kool

Actieve kool is een zwart poeder of korrelig koolstofmateriaal. Vanwege de onregelmatige rangschikking van microkristallijne koolstof in de structuur van actieve kool, zijn er poriën tussen kruisverbindingen en koolstofstructuurdefecten zullen worden gegenereerd tijdens activering, dus het is een soort poreuze koolstof met een lage bulkdichtheid en een groot specifiek oppervlak. Het belangrijkste materiaal van het filter.

Productie van actieve kool

De belangrijkste grondstof van actieve kool kan bijna alle koolstofrijke organische materialen zijn, zoals steenkool, hout, fruitschaal, kokosnootschaal, walnootschelp, abrikozenschelp, jujube-schaal, enz. Deze koolstofhoudende materialen worden omgezet in actieve kool door pyrolyse bij hoge temperatuur en bepaalde druk in een activeringsoven. Tijdens dit activeringsproces wordt geleidelijk een enorm oppervlak en een complexe poriestructuur gevormd en wordt het zogenaamde adsorptieproces in en op deze poriën uitgevoerd. De grootte van de poriën in de actieve kool heeft een selectief adsorptie-effect op het adsorbaat, namelijk omdat macromoleculen niet in de poriën van actieve kool kunnen komen die kleiner zijn dan de poriën. Actieve kool is een hydrofoob adsorbens gemaakt van op koolstof gebaseerde materialen als grondstoffen, die worden verkoold en geactiveerd bij hoge temperatuur. Actieve kool bevat een groot aantal microporiën en heeft een enorm oppervlak, dat kleur en geur effectief kan verwijderen en de meeste organische verontreinigende stoffen en sommige anorganische stoffen in secundair effluent, waaronder enkele giftige zware metalen, kan verwijderen.

Het principe van actieve kool

1) Filterprincipe

Het actieve koolfilter is een proces van het onderscheppen van de verontreinigende stoffen in de gesuspendeerde toestand in het water, en de onderschepte zwevende stof vult de gaten tussen de actieve kool. De poriegrootte en porositeit van de filterlaag nemen toe met de toename van de deeltjesgrootte van het actieve koolmateriaal. Dat wil zeggen, hoe grover de deeltjesgrootte van de actieve kool, hoe groter de ruimte die de gesuspendeerde vaste stoffen kan herbergen. Het manifesteert zich als verbeterde filtratiecapaciteit, verhoogde vuilvasthoudende capaciteit en verhoogde vuilonderschepping. Tegelijkertijd, hoe groter de poriën van de actieve koolfilterlaag, hoe dieper de gesuspendeerde vaste stoffen in het water kunnen worden getransporteerd naar de volgende laag actieve koolfilterlaag. Onder de voorwaarde van voldoende beschermingsdikte kunnen de gesuspendeerde vaste stoffen meer worden vastgehouden, waardoor de middelste en onderste filterlagen efficiënter worden. De interceptiefunctie wordt goed uitgeoefend en de hoeveelheid verontreinigende onderschepping van de eenheid neemt toe.

Strikt genomen is het retentievermogen van actieve kool voor gesuspendeerde vaste stoffen afkomstig van het oppervlak dat door actieve kool wordt geleverd. Wanneer het debiet laag is, komt de filtratiecapaciteit van de eenheid voornamelijk van het screeningseffect van actieve kool, en wanneer het debiet snel is, komt de filtratiecapaciteit van het adsorptie-effect op het oppervlak van actieve kooldeeltjes. Hoe sterker de hechting.

2) Het adsorptiebeginsel

Volgens de verschillende krachten tussen actieve koolmoleculen en verontreinigende moleculen tijdens het adsorptieproces, kan adsorptie worden onderverdeeld in twee categorieën: fysische adsorptie en chemische adsorptie (ook bekend als actieve adsorptie). In het adsorptieproces, wanneer de kracht tussen actieve koolmoleculen en verontreinigende moleculen van der Waals kracht (of elektrostatische aantrekking) is, wordt dit fysische adsorptie genoemd; wanneer de kracht tussen actieve koolmoleculen en verontreinigende moleculen chemische bindingen is, wordt dit chemisorptie genoemd. . De adsorptiesterkte van fysische adsorptie is voornamelijk gerelateerd aan de fysische eigenschappen van actieve kool en heeft weinig te maken met de chemische eigenschappen van actieve kool. Omdat de kracht van der Waals zwak is, heeft het weinig effect op de structuur van vervuilende moleculen. Deze kracht is hetzelfde als de intermoleculaire cohesiekracht, dus fysieke adsorptie kan worden vergeleken met agglomeratiefenomeen. De chemische eigenschappen van de verontreinigende stoffen blijven ongewijzigd bij fysische adsorptie.

Vanwege de sterke chemische binding heeft het een grote invloed op de structuur van verontreinigende moleculen, dus chemisorptie kan worden beschouwd als een chemische reactie, die het resultaat is van de chemische interactie tussen verontreinigende stoffen en actieve kool. Chemisorptie omvat over het algemeen het delen van elektronenparen of elektronenoverdracht, in plaats van eenvoudige verstoring of zwakke polarisatie, en is een onomkeerbaar chemisch reactieproces. Het fundamentele verschil tussen physisorptie en chemisorptie is de kracht die de adsorptiebinding creëert.

Het adsorptieproces is een proces waarbij verontreinigende moleculen worden geadsorbeerd aan het vaste oppervlak en de vrije energie van de moleculen zal afnemen. Daarom is het adsorptieproces een exotherm proces en wordt de vrijkomende warmte de adsorptiewarmte van de verontreinigende stof op het vaste oppervlak genoemd. Vanwege de verschillende krachten van fysische adsorptie en chemische adsorptie vertonen ze bepaalde verschillen in adsorptiewarmte, adsorptiesnelheid, adsorptieactiveringsenergie, adsorptietemperatuur, selectiviteit, adsorptielaaggetal en adsorptiespectrum.

Actieve kool adsorptietechnologie wordt al vele jaren in China gebruikt bij de raffinage en ontkleuring van de farmaceutische, chemische en voedingsmiddelenindustrie. Het wordt gebruikt voor industriële afvalwaterzuivering sinds de jaren 1970. De productiepraktijk toont aan dat actieve kool een uitstekende adsorptie heeft om organische verontreinigende stoffen in water te traceren, en het heeft een goed adsorptie-effect op industrieel afvalwater zoals textieldruk en verven, verfchemische industrie, voedselverwerking en organische chemische industrie. Onder normale omstandigheden heeft het een uniek vermogen om organische verbindingen te verwijderen die worden vertegenwoordigd door uitgebreide indicatoren zoals BZV en CZV in afvalwater, zoals synthetische kleurstoffen, oppervlakteactieve stoffen, fenolen, benzen, organochloor, pesticiden en petrochemische producten. Daarom is adsorptie van actieve kool geleidelijk een van de belangrijkste methoden geworden voor secundaire of tertiaire behandeling van industrieel afvalwater.

Adsorptie is het langzaam werkende proces van een stof die zich hecht aan het oppervlak van een andere. Adsorptie is een interfaciale fenomeen, dat verband houdt met veranderingen in oppervlaktespanning en oppervlakte-energie. Er zijn twee drijvende vermogens die adsorptie veroorzaken, de ene is de afstoting van oplosmiddelwater naar hydrofobe stoffen en de andere is de affiniteitsaantrekking van vaste stoffen naar opgeloste stoffen. Het grootste deel van de adsorptie in de afvalwaterzuivering is het resultaat van het gecombineerde effect van deze twee krachten. Het specifieke oppervlak en de poriestructuur van actieve kool hebben een directe invloed op het adsorptievermogen. Bij het selecteren van actieve kool moet het worden bepaald door middel van experimenten op basis van de kwaliteit van afvalwater. Voor het printen en verven van afvalwater moeten koolstofsoorten met ontwikkelde overgangsporiën worden geselecteerd. Daarnaast heeft ook het asgehalte invloed. Hoe kleiner het asgehalte, hoe beter de adsorptieprestaties; hoe dichter de grootte van het adsorbaatmolecuul bij de diameter van de koolstofporiën ligt, hoe gemakkelijker het is om te worden geadsorbeerd; de adsorbaatconcentratie beïnvloedt ook het adsorptievermogen van actieve kool. Binnen een bepaald concentratiebereik neemt de adsorptiecapaciteit toe met de toename van de adsorbaatconcentratie. Daarnaast spelen ook watertemperatuur en pH een rol. De adsorptiecapaciteit nam af met de toename van de watertemperatuur.