怎样评价活性炭的吸附能力

怎样评价活性炭的吸附能力吸附分液相吸附和气相吸附两类，液相吸附能力常以吸附等温线进行评价，气相吸附能力以溶剂蒸气吸附量评价。吸附等温线表示一定温度下吸附系统中被吸附物质的分压或浓度与吸附量之间的关系，即当保持温度不变，可测得平衡吸附量和分压或浓度间的变化关系。以剩余浓度为横轴，以活性炭单质量的吸附量为纵轴可绘出关系曲线。当保持分压或浓度不变，可测得平衡吸附量和温度间的变化关系，绘出关系曲线，即吸附等压线。由于在工业装置中少量成分吸附大致在等温状态下进行，所以吸附等温线最为重要和常用。溶剂蒸气吸附量表示气相吸附性能，可用颗粒活性炭的四氯化碳吸附率的测定为例，在规定的试验条件下，即规定的炭层高度、气流比速、吸附温度、测定管截面积、四氯化碳蒸气浓度的条件下，持含有一定四氯化碳蒸气浓度的混合空气流不断地通过活性炭，当达到吸附饱和时，活性炭试样所吸附的四氯化碳的质量与试样质量之百分比作为四氯化碳的吸附率。活性炭应用中对于吸附能力，最好用实际拟用的活性炭、操作的条件、具体的处理物进行评价测试。活性炭的吸附量，即单位活性炭所吸附的吸附质的量，工业上也有称为活性炭的活性，活性有两种表示方法：静活性-----即通常所指的吸附剂达到平衡的吸附量。动活性----是指流体混合物通过活性炭床层，其中吸附质被吸附，经一些时间的运作，活性炭床层流出的流体中开始出现含有一定的吸附质，说明活性炭床层失去吸附能力，此时活性炭上已吸附的吸附质的量，就称为活性炭的活性。是设计大量的、经常的、重要的吸附系统所需的数据。用液相等温线法测定活性炭吸附能力的标准实用方法，可用于测定原始的和再活化的和粉状活性炭的吸什能力。选用粉状活性炭还是粒状活性炭要根据具体工艺目的结合两种活性炭的各自优点而选用。粉状活性炭通常在液相应用，加入液体后经搅拌混合、过滤或沉降，而得所要的液体。以粉状活性炭处理的优点是：适用于间歇工艺；易控制加入量；可利用现成过滤设备；价格较低。粒状活性炭可用于液相，也可用于气相。一般将要处理的液体或气体连续通过活性炭柱。以粒状活性炭处理的特点是：适用于连续工艺与自动控制；较少活性炭耗量，使用的炭/液比高；较易清洁操作；因价较高大量使用时应予再生，且较易再生。怎样认识活性炭应用中的安全问题通常都认为应用活性炭没有安全问题，但实际没有绝对的安全，对活性炭应用中的安全不能掉以轻心，对活性炭的性质和不安全的可能性要有所认识。A、关于着火1）活性炭不列入危险品类，但是可燃的。着火后不会发生有焰燃烧，只是阴燃。2）活性炭不会自燃，在空气中可能会着火，与汽油、柴油等混合，可引起燃烧。3）活性炭燃烧时如果通风不足，会生成有毒的一氧化碳。B、关于贮存1）活性炭必须存放在尽可能防火的建筑内。2）活性炭不可与氧化剂混放3）贮放处禁止明火，火花和吸烟C、关于使用1）要选用活性炭，含有对吸附物有催化分解或聚合作用杂质的活性炭。2）要预计活性炭在吸附或解吸过程中发生分解或聚合造成腐蚀和发热的可能性。选用活性炭时，常将活性炭加水进行投料，或采用特殊不扬尘的投料器。谈谈活性炭过滤原理活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。水温越高，活性炭的吸附能力就越强；若水温高达３０℃以上时，吸附能力达到极限，并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时，活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱；当水质呈碱性时，活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。所以，水质的ＰＨ不稳定，也会影响到活性炭的吸附能力。活性炭的吸附原理是：在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊，水中有机物含量高，活性炭很快就会丧失过滤功能。所以，活性炭应定期清洗或更换。活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制，很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。注意：过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净，否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前，应在底部和顶部加铺２～３厘米厚的海绵，作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去，活性炭使用２～３个月后，如果过滤效果下降就应调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。活性炭水处理的主要影响因素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。一、活性炭的性质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。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。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。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。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。（二）分子构造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。（四）吸附制裁（溶质）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。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。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。四、溶液温度的影响因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。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。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。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。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。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。