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    活性焦的概念及其過濾吸附的原理分析

    谷騰水網
    2010-07-23
    閱讀次數:3063
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      活性焦是以褐煤為主要原料研制出的一種具有吸附劑和催化劑雙重性能的粒狀物質?;钚越咕哂谢钚蕴康奶攸c,但同時它又克服了活性炭價格高、機械強度低、易粉碎的缺點。

      活性焦與活性炭中煤質破碎炭主系列品種性能的主要區別在于,活性焦因結構上中孔發達,表現在性能指標上—碘值有所降低,但亞甲藍值、糖蜜值大為增高,從而在應用上表現出能吸附大分子、長鏈有機物的特性,而因資源優勢的存在,生產成本及生產得率均比煤質活性炭有比較優勢,導致生產成本不到活性炭的50%,使活性焦成為高性價比的污水深處理凈化材料。

      過濾原理

       活性焦過濾是將水中懸浮狀態的污染物進行截留的過程,被截留的懸浮物充塞于活性焦間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小,隨活性焦料粒度的加大而增大。即活性焦粒度越粗,可容納懸浮物的空間越大。其表現為過濾能力增強,納污能力增加,截污量增大。同時,活性焦濾層孔隙越大,水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性焦濾層,在有足夠保護厚度的條件下,懸浮物可以更多地被截留,使中下層濾層更好地發揮截留作用,機組截污量增加。

      從力學特性講,活性焦截留懸浮物依靠的是活性焦顆粒間的范德華力、庫侖力和表面張力。這些力使懸浮物遷移并被吸附。但同時,過濾水流在活性焦濾層中的流動與活性焦顆粒間的水流剪力則具有使被截留吸附在活性焦顆粒表面的懸浮物剝落的可能,并同時產生附加水頭,即產生水頭損失?;钚越沽6仍龃?,空隙尺度加大,空隙空間增加,過水通道尺度大,過濾水流阻力減弱,水頭損失增量將得以延緩,其結果達到特定終止水頭損失的過濾周期得以延長,產水量得到增加。

      從嚴格的理論上講,活性焦所具有的對懸浮物的截留能力來自活性焦所提供的表面積。流速低時,機組的過濾能力主要地來自活性焦的篩除作用,而流速快時,過濾能力來自活性焦顆粒表面的吸附作用,在過濾過程中活性焦所提供的顆粒表面積越大,對水中懸浮物的附著力越強。

       吸附原理

      根據吸附過程中,活性焦分子和污染物分子之間作用力的不同,可將吸附分為兩大類;物理吸附和化學吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中,當活性焦分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附;當活性焦分子和污染物分子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性焦的物理性質有關,與活性焦的化學性質基本無關。由于范德華力較弱,對污染物分子的結構影響不大,這種力與分子間內聚力一樣,故可把物理吸附類比為凝聚現象。物理吸附時污染物的化學性質仍然保持不變。

       由于化學鍵強,對污染物分子的結構影響較大,故可把化學吸附看做化學反應,是污染物與活性焦間化學作用的結果?;瘜W吸附一般包含電子對共享或電子轉移,而不是簡單的微擾或弱極化作用,是不可逆的化學反應過程。物理吸附和化學吸附的根本區別在于產生吸附鍵的作用力。

      吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程,分子的自由能會降低,因此,吸附過程是放熱過程,所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同,它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的差異。

     

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