活性炭水处理的主要影响因素

jakee168

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
% b( G& E. q7 p  v" R" K4 _   

3 P: J) G. K2 n# l    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。
   
) s3 I$ N. C, ^" w( H2 y
    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。
& `, F8 b; N) B( I; @   

    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。
   
9 F, W! ?& n* n  h$ Z# ]7 U
    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。
& J- b/ _, c  Q: b+ ~   
0 t2 X2 P. b) ]+ C6 P# l
    二、吸附质（溶质或污染物）的性质
   

+ A  t, e+ N( X( U) ?    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
/ N( ~% \! A: _   

2 \, z' ~$ U. u# i6 m   （一）溶解度
   

, M/ h2 X& y$ Z! |    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。
   

) s" T- F9 ?5 F) M6 x( I& V    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。
; D4 v4 Y* \0 H8 n, O5 i0 [$ |/ U   
" \) F6 o( R+ f( G
5 Y  f* [( [. v0 J   （二）分子构造
4 ]& t" a* Q: z% M  
4 @; D; W$ s" n' Q/ Y9 a9 `  W
    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

& M/ H* x: ^) q/ {6 W9 D
$ O8 @: ]' N% p    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。
3 H( \' `; \  f7 m2 B# W2 d3 Z3 E
3 w1 G3 j0 p" `" k
% K9 ]3 w5 f# d- e7 d# y   （四）吸附制裁（溶质）
9 h1 x$ ~6 _' _6 g+ O% f5 m( J
/ I7 a6 [- P3 L! s+ a: [
( c; h! J! o" c9 v) B) n3 \! q$ G. A    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

4 y, u6 f/ f, p" Y2 g# Y
    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。
. U6 Z6 M. t2 `9 p! |8 Y3 M) L, l

    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。
; t* m# H& \- s% H, T9 I3 e- V4 I
* c  s) i2 _5 o1 q: f. S$ h" y
- Z( L  v7 x: h8 q5 \" }    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。
5 n9 O6 J( v) e# Q/ `

/ \2 L5 F+ p( T: H    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。


- a% S$ n) T6 g& }6 Z    四、溶液温度的影响
: A" D! B. S7 p) X
" `( e5 Y- g( {4 M$ S- v
    因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。
4 S) \4 Y1 F. v7 n- ^6 g' d8 Y
6 j+ y+ t- w& R0 F2 m
    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。
6 g; Z  T  i& Z2 ?( k" u3 B% W
, S0 w  q, U6 O. h) M' _
, f; \- @" _1 u) h! b    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。

5 p7 H+ d( a7 ]- a
" F  \6 h8 b7 T$ L. {5 L* |    用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。
* L- X. e2 _1 F& q/ s* d+ G) y$ H2 [
4 V! s" a  K4 h# j- M
    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。
; j+ B" q8 H: M* f0 z9 e  X

    六、吸附操作条件
5 o5 \2 f+ d/ M; B

    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。

& P& S: g/ t5 x( j
/ B- x. V% f8 F9 Z: c2 o$ E    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。