Aktivoitu hiili, joka tunnetaan myös nimellä aktivoitu hiili tai aktivoitu hiili. Se on musta jauhemainen tai rakeinen hiiliaine. Aktivoitu hiili on huokoinen hiili, jolla on pieni pakkaustiheys ja suuri spesifinen pinta -ala johtuen mikrikiteisen hiilen epäsäännöllisestä järjestyksestä ja huokosten läsnäolosta ristiinliitäntöjen välillä, mikä voi aiheuttaa hiilirakenteen vikoja aktivoinnin aikana. Se on myös pääaineisto suodattimien valmistukseen.
Aktivoidun hiilen tuotanto
Aktivoidun hiilen tärkeimmät raaka -aineet voivat olla melkein kaikilla orgaanisilla materiaaleilla, kuten hiilipitoisuus, kuten hiili, puu, hedelmäkuoret, kookoskuoret, pähkinäkuoret, aprikoosikuoret, jujube -kuoret jne. Nämä hiili -sisältävät materiaalit muunnetaan aktivoituneeksi hiiliksi pyrolyysin läpi korkeassa lämpötilassa ja tietyn paineessa aktivointikaluun. Tämän aktivointiprosessin aikana muodostuvat vähitellen valtava pinta-ala ja monimutkainen huokosrakenne, ja ns. Adsorptioprosessi tapahtuu näissä huokosissa ja pinnalla. Aktiivihiilen huokosten koolla on selektiivinen adsorptiovaikutus adsorbaattiin, koska suuret molekyylit eivät pääse aktiivihiilen huokosiin, jotka ovat pienempiä kuin sen huokoset. Aktivoitu hiili on hydrofobinen adsorbentti, joka on tuotettu korkean lämpötilan hiilihapotuksella ja aineiden aktivoinnilla, joka sisältää pääasiassa hiiltä raaka-aineina. Aktiivihiili sisältää suuren määrän mikrohuokia, ja sillä on uskomattoman suuri pinta -ala, joka voi tehokkaasti poistaa värin ja hajun. Se voi myös poistaa useimmat orgaaniset epäpuhtaudet ja tietyt epäorgaaniset aineet, mukaan lukien myrkylliset raskasmetallit, toissijaisesta jätevesistä.
Aktiivihiilen periaate
1. Suodatusperiaate
Aktivoitu hiilisuodatin on prosessi, jossa suspendoituneiden epäpuhtauksien sieppaaminen on vedessä, ja sieppatut suspendoituneet kiintoaineet täyttävät aktivoitujen hiilen väliset aukot. Suodatinkerroksen huokoskoko ja huokoisuus lisääntyvät aktivoidun hiilimateriaalin hiukkaskokoon. Mitä karkeampi aktiivihiilen hiukkaskoko, sitä suurempi tila, joka mahtuu suspendoituneisiin kiinteisiin aineisiin. Se toimii parannettuna suodatuskykyä, lisääntynyttä epäpuhtauksien pitokykyä ja suurempaa sieppauskapasiteettia. Samanaikaisesti mitä suurempia aktivoidun hiilisuodatinkerroksen huokoset vedessä syvempi suspendoituneita kiinteitä aineita voidaan kuljettaa seuraavaan aktivoidun hiilisuodatinkerroksen kerrokseen. Riittävän suojaavan paksuuden avulla voidaan siepata enemmän suspendoituneita kiinteitä aineita, jolloin suodatinkerroksen keskimmäiset ja alemmat kerrokset voivat paremmin olla sieppausroolissa ja lisätä yksikön sieppauskapasiteettia.
Yleisesti ottaen aktivoidun hiilen kyky siepata suspendoituneita kiinteitä aineita tulee aktivoidun hiilen tarjoamasta pinta -alasta. Kun virtausnopeus on alhainen, yksikön suodatuskapasiteetti johtuu pääasiassa aktivoidun hiilen seulontavaikutuksesta, kun taas virtausnopeus on nopea, suodatuskapasiteetti tulee adsorptiovaikutuksesta aktivoitujen hiilihiukkasten pintaan. Suodatusprosessin aikana mitä suurempi hiukkasten pinta -ala on aktivoidun hiilen tarjoama, sitä vahvempi tarttuvuus suspendoituneisiin kiinteisiin aineisiin vedessä.
2. adsorptioperiaate
Aktivoitujen hiilimolekyylien ja epäpuhtausmolekyylien välisten eri voimien mukaan adsorptioprosessin aikana adsorptio voidaan jakaa kahteen luokkaan: fysikaalinen adsorptio ja kemiallinen adsorptio (tunnetaan myös aktiivisena adsorptiona). Adsorptioprosessin aikana, kun aktivoitujen hiilimolekyylien ja epäpuhtausmolekyylien välinen vuorovaikutusvoima on van der Waalsin voima (tai sähköstaattinen vetovoima), sitä kutsutaan fysikaaliseksi adsorptioksi; Kun aktivoitujen hiilimolekyylien ja epäpuhtausmolekyylien välinen vuorovaikutusvoima on kemiallinen sidos, sitä kutsutaan kemialliseksi adsorptioksi. Fysikaalisen adsorption adsorptiolujuus liittyy pääasiassa aktivoidun hiilen fysikaalisiin ominaisuuksiin, ja sillä on vähän tekemistä aktivoidun hiilen kemiallisten ominaisuuksien kanssa. Heikkojen van der Waalsin voiman vuoksi sillä on vähän vaikutusta epäpuhtausmolekyylien rakenteeseen. Tämä voima on samanlainen kuin molekyylien välinen koheesio, joten fyysinen adsorptio voidaan analysoida kondensaatioilmiönä. Saasteiden kemialliset ominaisuudet pysyvät ennallaan fysikaalisen adsorption aikana.
Vahvien kemiallisten sidosten vuoksi kemiallisella adsorptiolla on merkittävä vaikutus epäpuhtausmolekyylien rakenteeseen. Siksi kemiallista adsorptiota voidaan pitää kemiallisena reaktiona, joka on seurausta epäpuhtauksien ja aktivoidun hiilen välisestä kemiallisesta vuorovaikutuksesta. Kemialliseen adsorptioon liittyy yleensä elektroniparien jakamista tai elektronien siirtoa yksinkertaisen häiriöiden tai heikkojen polarisaation sijasta, ja se on peruuttamaton kemiallinen reaktioprosessi. Fysikaalisen adsorption ja kemiallisen adsorption välinen perusero on voimassa, joka tuottaa adsorptio -sidoksia.
Adsorptioprosessi on prosessi, jossa epäpuhtausmolekyylit adsorboituu kiinteälle pinnalle ja molekyylien vapaa energia vähenee. Siksi adsorptioprosessi on eksoterminen prosessi, ja vapautuvaa lämpöä kutsutaan pilaavan aineen adsorptiolämpöksi tällä kiinteällä pinnalla. Fysikaalisen adsorption ja kemiallisen adsorption eri voimien vuoksi niillä on tiettyjä eroja adsorptiolämmöissä, adsorptiotaajuudessa, adsorptioaktivaatioenergiassa, adsorptiolämpötilassa, selektiivisyydessä, adsorptiokerroksissa ja adsorptiospektrissä.
Aktiivihiilen adsorptiotekniikkaa on käytetty jalostamiseen ja vähentämiseen aloilla, kuten lääkkeitä, kemikaaleja ja elintarvikkeita Kiinassa monien vuosien ajan. Sitä alettiin käyttää teollisen jäteveden käsittelyyn 1970 -luvulla. Tuotantokäytäntö on osoittanut, että aktivoidulla hiilellä on erinomaiset adsorptioominaisuudet vedessä olevien orgaanisten epäpuhtauksien hivenaineille, ja sillä on hyviä adsorptiovaikutuksia teollisuuden jätevesiin, kuten tekstiilien tulostamiseen ja värjäytymiseen, väriaineiden kemianteollisuuteen, elintarvikkeiden jalostukseen ja orgaaniseen kemianteollisuuteen. Yleensä orgaanisilla yhdisteillä, joita edustavat kattavat indikaattorit, kuten BOD ja COD jätevedessä, kuten synteettiset väriaineet, pinta -aktiiviset aineet, fenolit, bentseenit, orgaanikloori, torjunta -aineet ja petrokemialliset tuotteet, on ainutlaatuiset poistoominaisuudet. Siksi aktivoidusta hiilen adsorptiosta on vähitellen tullut yksi tärkeimmistä menetelmistä teollisuuden jäteveden toissijaiseen tai korkea -asteen hoitoon.
Adsorptio on hidas prosessi, jossa aine tarttuu toisen aineen pintaan. Adsorptio on rajapintailmiö, joka liittyy pintajännityksen ja pintaenergian muutoksiin. Adsorptiota aiheuttavat kaksi käyttövoimaa, toinen on liuotinveden torjuva voima hydrofobisilla aineilla, ja toinen on kiintoaineiden affiniteettivetoisuus liuenneisiin aineisiin. Adsorptio jäteveden käsittelyssä on enimmäkseen seurausta näiden kahden voiman yhdistetystä vaikutuksesta. Aktiivihiilen spesifinen pinta -ala ja huokosrakenne vaikuttavat suoraan sen adsorptiokykyyn. Kun valitset aktiivihiiltä, se tulisi määrittää kokeilla jäteveden veden laadun perusteella. On suositeltavaa valita puuhiili hyvin kehittyneillä siirtymähuokosilla jäteveden tulostamiseen ja värjäytymiseen. Lisäksi tuhkapitoisuudella on myös vaikutus, mitä pienempi tuhkapitoisuus, sitä parempi adsorptio suorituskyky; Mitä lähempänä adsorbaattimolekyylien kokoa on hiilen huokoshalkaisijalle, sitä helpompi se on adsorboida; Adsorbaatin pitoisuudella on myös vaikutus aktivoidun hiilen adsorptiokykyyn. Tietyllä pitoisuusalueella adsorptiokyky kasvaa adsorbaattipitoisuuden kasvaessa. Lisäksi veden lämpötila ja pH -arvo ovat myös sukulaisia. Adsorptiokyky vähenee veden lämpötilan noustessa.
