Aktivt kul, også kendt som aktivt kul eller aktivt char. Det er et sort pulveriseret eller granulært kulstofstof. Aktivt kul er et porøst kulstof med lav pakningstæthed og stort specifikt overfladeareal på grund af det uregelmæssige arrangement af mikrokrystallinsk kulstof og tilstedeværelsen af porer mellem krydsforbindelser, hvilket kan forårsage carbonstrukturfejl under aktivering. Det er også det vigtigste materiale til fremstilling af filtre.
Produktion af aktivt kul
De vigtigste råmaterialer til aktivt kul kan være næsten alle organiske materialer har et stort indhold i kulstof, såsom kul, træ, frugtskaller, kokosnødskaller, valnødskaller, abrikosskaller, jujube -skaller osv. Disse kulstofholdige materialer omdannes til aktivt kul gennem pyrolyse ved høj temperatur og en vis tryk i en aktivationsmøbler. Under denne aktiveringsproces dannes en enorm overfladeareal og kompleks porestruktur gradvist, og den såkaldte adsorptionsproces forekommer i disse porer og på overfladen. Størrelsen af porerne i aktivt kul har en selektiv adsorptionseffekt på adsorbatet, fordi store molekyler ikke kan komme ind i porerne på aktiveret kulstof, der er mindre end dets porer. Aktivt kul er et hydrofobt adsorbent produceret ved høj temperaturcarbonisering og aktivering af stoffer, der hovedsageligt indeholder kulstof som råmaterialer. Aktivt kul indeholder et stort antal mikroporer og har et utroligt stort overfladeareal, som effektivt kan fjerne farve og lugt. Det kan også fjerne de fleste organiske forurenende stoffer og visse uorganiske stoffer, inklusive giftige tungmetaller, fra sekundært spildevand.
Princippet om aktivt kul
1. filtreringsprincip
Aktivt carbonfilter er processen med at aflytte suspenderede forurenende stoffer i vand, og de aflyttede suspenderede faste stoffer fylder hullerne mellem aktiverede kulhydrater. Porestørrelsen og porøsiteten af filterlaget stiger med partikelstørrelsen af det aktiverede kulstofmateriale. Jo grovere partikelstørrelsen af aktiveret kulstof er, jo større er det rum, der kan rumme suspenderede faste stoffer. Det fungerer som forbedret filtreringsevne, øget forurenende holdkapacitet og større aflytningskapacitet. På samme tid, jo større porer i det aktiverede carbonfilterlag, jo dybere suspenderede faste stoffer i vandet kan transporteres til det næste lag af aktiveret carbonfilterlag. Med tilstrækkelig beskyttende tykkelse kan mere suspenderede faste stoffer opfanges, hvilket giver de midterste og nedre lag af filterlag mulighed for bedre at spille aflytningsrollen og øge enhedens aflytningskapacitet.
Generelt set kommer aktiveret kulstofs evne til at aflytte suspenderede faste stoffer fra det overfladeareal, der leveres af aktiveret kulstof. Når strømningshastigheden er lav, kommer enhedens filtreringskapacitet hovedsageligt fra screeningseffekten af aktiveret kulstof, mens når strømningshastigheden er hurtig, kommer filtreringskapaciteten fra adsorptionseffekten på overfladen af aktiverede kulstofpartikler. Under filtreringsprocessen, jo større partikeloverfladearealet leveret af aktiveret kulstof, jo stærkere er vedhæftningen til suspenderede faste stoffer i vand.
2. Adsorptionsprincip
I henhold til de forskellige kræfter mellem aktiverede carbonmolekyler og forurenende molekyler under adsorptionsprocessen, kan adsorption opdeles i to kategorier: fysisk adsorption og kemisk adsorption (også kendt som aktiv adsorption). Under adsorptionsprocessen, når interaktionskraften mellem aktiverede carbonmolekyler og forurenende molekyler er van der Waals -kraft (eller elektrostatisk tiltrækning), kaldes den fysisk adsorption; Når interaktionskraften mellem aktiverede carbonmolekyler og forurenende molekyler er en kemisk binding, kaldes den kemisk adsorption. Adsorptionsstyrken ved fysisk adsorption er hovedsageligt relateret til de fysiske egenskaber ved aktivt kul og har lidt at gøre med de kemiske egenskaber ved aktiveret kulstof. På grund af den svage van der Waals -kraft har den ringe virkning på strukturen af forurenende molekyler. Denne kraft ligner intermolekylær samhørighed, så fysisk adsorption kan analogiseres som et kondensationsfænomen. De kemiske egenskaber ved forurenende stoffer forbliver uændrede under fysisk adsorption.
På grund af de stærke kemiske bindinger har kemisk adsorption en betydelig indflydelse på strukturen af forurenende molekyler. Derfor kan kemisk adsorption betragtes som en kemisk reaktion, hvilket er resultatet af den kemiske interaktion mellem forurenende stoffer og aktivt kul. Kemisk adsorption involverer generelt elektronpardeling eller elektronoverførsel snarere end enkel forstyrrelse eller svag polarisering og er en irreversibel kemisk reaktionsproces. Den grundlæggende forskel mellem fysisk adsorption og kemisk adsorption ligger i den kraft, der genererer adsorptionsobligationer.
Adsorptionsprocessen er den proces, hvor forurenende molekyler adsorberes på en fast overflade, og molekylernes frie energi falder. Derfor er adsorptionsprocessen en eksoterm proces, og den frigjorte varme kaldes adsorptionsvarmen for forureningen på denne faste overflade. På grund af de forskellige kræfter med fysisk adsorption og kemisk adsorption udviser de visse forskelle i adsorptionsvarme, adsorptionshastighed, adsorptionsaktiveringsenergi, adsorptionstemperatur, selektivitet, adsorptionslag og adsorptionsspektre.
Aktiv carbonadsorptionsteknologi er blevet brugt til raffinering og afkolorisering i industrier såsom lægemidler, kemikalier og mad i Kina i mange år. Det begyndte at blive brugt til industriel spildevandsbehandling i 1970'erne. Produktionspraksis har vist, at aktivt kul har fremragende adsorptionsegenskaber til spor af organiske forurenende stoffer i vand, og det har gode adsorptionseffekter på industrielt spildevand, såsom tekstilprint og farvning, farvestofskemisk industri, fødevareforarbejdning og organisk kemisk industri. Generelt har organiske forbindelser repræsenteret af omfattende indikatorer såsom BOD og COD i spildevand, såsom syntetiske farvestoffer, overfladeaktive stoffer, fenoler, benzener, organochlor, pesticider og petrokemiske produkter, unikke fjernelse af kapaciteter. Derfor er aktiveret kulstofadsorption gradvist blevet en af de vigtigste metoder til sekundær eller tertiær behandling af industrielt spildevand.
Adsorption er en langsom proces, hvor et stof klæber til overfladen af et andet stof. Adsorption er et grænsefladefænomen, der er relateret til ændringer i overfladespænding og overfladeenergi. Der er to drivkræfter, der forårsager adsorption, den ene er den frastødende kraft af opløsningsmiddelvand på hydrofobe stoffer, og den anden er affinitetsattraktionen af faste stoffer på opløste stoffer. Adsorption i spildevandsbehandling er for det meste resultatet af den kombinerede virkning af disse to kræfter. Det specifikke overfladeareal og porestruktur af aktivt kul påvirker direkte dens adsorptionskapacitet. Når man vælger aktivt kul, skal det bestemmes gennem eksperimenter baseret på vandkvaliteten af spildevandet. Det tilrådes at vælge kul med veludviklede overgangsporer til udskrivning og farvning af spildevand. Derudover har askeindhold også en indflydelse, jo mindre askindholdet er, jo bedre adsorptionsydelse; Jo tættere størrelsen på adsorbatmolekyler er på kulstofens porediameter, jo lettere er det at blive adsorberet; Koncentrationen af adsorbat har også indflydelse på adsorptionskapaciteten for aktiveret kulstof. Inden for et bestemt koncentrationsområde øges adsorptionskapaciteten med stigningen i adsorbatkoncentration. Derudover er vandtemperatur og pH -værdi også relateret. Adsorptionskapaciteten falder med stigningen i vandtemperaturen.
