活性炭の吸着原理

活性炭の導入

活性炭は、黒色火薬または粒状炭素材料です。 活性炭の構造に微結晶性炭素が不規則に配置されているため、交差-接続の間に細孔があり、活性化中に炭素構造の欠陥が発生するため、かさ密度が低く、大きな比表面積。 フィルターの主な素材。

活性炭の製造

活性炭の主な原料は、石炭、木材、果物の殻、ココナッツの殻、クルミの殻、アプリコットの殻、ジュジュベの殻など、ほとんどすべての炭素が豊富な有機材料です。これらの炭素質材料は、活性化炉内での高温および特定の圧力での熱分解による活性炭。 この活性化プロセスの間に、巨大な表面積と複雑な細孔構造が徐々に形成され、いわゆる吸着プロセスがこれらの細孔内および細孔上で実行されます。 活性炭の細孔のサイズは、吸着質に選択的な吸着効果をもたらします。これは、高分子がその細孔よりも小さい活性炭の細孔に入ることができないためです。 活性炭は、高温で炭化して活性化する炭素-を原料とした疎水性吸着剤です。 活性炭には多数の微細孔があり、表面積が大きいため、色や臭いを効果的に除去でき、有毒な重金属など、二次排水中のほとんどの有機汚染物質や一部の無機物質を除去できます。

活性炭の原理

1）フィルタリングの原理

活性炭フィルターは、水中に浮遊している汚染物質を遮断するプロセスであり、遮断された浮遊物質が活性炭間の隙間を埋めます。 フィルター層の細孔径と多孔度は、活性炭材料の粒子サイズの増加とともに増加します。 つまり、活性炭の粒度が粗いほど、浮遊物質を収容できるスペースが大きくなります。 それは、強化されたろ過能力、増加した汚れ保持能力、および増加した汚れ遮断として現れます。 同時に、活性炭フィルター層の細孔が大きいほど、水中の浮遊物質をより深く、活性炭フィルター層の次の層に輸送することができます。 十分な保護厚さの条件下で、浮遊物質をより多く保持することができ、中間および下部のフィルター層をより効率的にします。 遮断機能が十分に発揮され、ユニットの汚染物質遮断量が増加します。

厳密に言えば、浮遊物質に対する活性炭の保持能力は、活性炭によって提供される表面積に由来します。 流量が少ない場合、ユニットのろ過能力は主に活性炭の遮蔽効果に由来し、流量が速い場合、ろ過能力は活性炭粒子の表面への吸着効果に起因します。 密着性が強い。

2）吸着の原理

吸着プロセス中の活性炭分子と汚染物質分子の間の異なる力に応じて、吸着は、物理吸着と化学的吸着（アクティブ吸着とも呼ばれます）の2つのカテゴリに分類できます。 吸着プロセスでは、活性炭分子と汚染物質分子の間の力がファンデルワールス力（または静電引力）である場合、それは物理吸着と呼ばれます。 活性炭分子と汚染物質分子の間の力が化学結合である場合、それは化学吸着と呼ばれます。 。 物理吸着の吸着強度は、主に活性炭の物性と関係があり、活性炭の化学的性質とはほとんど関係がありません。 ファンデルワールス力は弱いため、汚染物質分子の構造にはほとんど影響しません。 この力は分子間凝集力と同じであるため、物理吸着は凝集現象と比較することができます。 汚染物質の化学的性質は、物理吸着しても変化しません。

化学結合が強いため、汚染物質分子の構造に大きな影響を与えるため、化学吸着は、汚染物質と活性炭の化学的相互作用の結果である化学反応と見なすことができます。 化学吸着は一般に、単純な摂動や弱い分極ではなく、電子対の共有または電子移動を伴い、不可逆的な化学反応プロセスです。 物理吸着と化学吸着の根本的な違いは、吸着結合を作成する力です。

吸着プロセスは、汚染物質分子が固体表面に吸着され、分子の自由エネルギーが減少するプロセスです。 したがって、吸着プロセスは発熱プロセスであり、放出される熱は、固体表面への汚染物質の吸着熱と呼ばれます。 物理的吸着と化学的吸着の力が異なるため、吸着熱、吸着速度、吸着活性化エネルギー、吸着温度、選択性、吸着層数、吸着スペクトルに一定の違いが見られます。

活性炭吸着技術は、中国の製薬、化学、食品産業の精製と脱色に長年使用されてきました。 1970年代から工業廃水処理に使用されています。 生産実績は、活性化炭素が水中の有機汚染物質を追跡するための優れた吸着性を示し、繊維印刷および染色、染料化学産業、食品加工および有機化学産業などの産業廃水に対して優れた吸着効果を示します。 通常の状況では、合成染料、界面活性剤、フェノール、ベンゼン、有機塩素、農薬、石油化学製品など、廃水中のBODやCODなどの包括的な指標で表される有機化合物を除去する独自の能力があります。 したがって、活性炭吸着は、工業廃水の二次または三次処理の主要な方法の1つになりつつあります。

吸着とは、ある物質が別の物質の表面に付着する-作用の遅いプロセスです。 吸着は、表面張力と表面エネルギーの変化に関連する界面現象です。 吸着を引​​き起こす2つの駆動能力があります。1つは疎水性物質への溶媒水の反発であり、もう1つは溶質への固体の親和性引力です。 廃水処理における吸着のほとんどは、これら2つの力の複合効果の結果です。 活性炭の比表面積と細孔構造は、その吸着能力に直接影響します。 活性炭を選択する際は、廃水の水質に応じた実験により決定する必要があります。 廃水の印刷と染色には、遷移孔が発達した炭素種を選択する必要があります。 また、灰分も影響します。 灰分が少ないほど、吸着性能は良くなります。 吸着分子のサイズが炭素の細孔径に近いほど、吸着しやすくなります。 吸着質濃度は、活性炭の吸着容量にも影響します。 一定の濃度範囲内では、吸着質濃度の増加とともに吸着容量が増加します。 また、水温やpHも影響します。 水温の上昇とともに吸着容量は減少した。