Das Adsorptionsprinzip der Aktivkohle

Einführung von Aktivkohle

Aktivkohle ist ein schwarzes Pulver oder körniges Kohlenstoffmaterial. Aufgrund der unregelmäßigen Anordnung von mikrokristallinem Kohlenstoff in der Struktur von Aktivkohle gibt es Poren zwischen Querverbindungen, und Kohlenstoffstrukturdefekte werden während der Aktivierung erzeugt, sodass es sich um eine Art porösen Kohlenstoff mit geringer Schüttdichte handelt große spezifische Oberfläche. Das Hauptmaterial des Filters.

Herstellung von Aktivkohle

Der Hauptrohstoff von Aktivkohle können fast alle kohlenstoffreichen organischen Materialien sein, z. B. Kohle, Holz, Fruchtschalen, Kokosnussschalen, Walnussschalen, Aprikosenschalen, Jujubenschalen usw. Diese kohlenstoffhaltigen Materialien werden umgewandelt Aktivkohle durch Pyrolyse bei hoher Temperatur und bestimmtem Druck in einem Aktivierungsofen. Während dieses Aktivierungsprozesses wird nach und nach eine riesige Oberfläche und eine komplexe Porenstruktur gebildet, und in und an diesen Poren findet der sogenannte-genannte Adsorptionsprozess statt. Die Größe der Poren in der Aktivkohle hat eine selektive Adsorptionswirkung auf das Adsorbat, da Makromoleküle nicht in die Poren der Aktivkohle eindringen können, die kleiner sind als ihre Poren. Aktivkohle ist ein hydrophobes Adsorptionsmittel aus Materialien auf Kohlenstoff--Basis als Rohstoffe, die bei hoher Temperatur karbonisiert und aktiviert werden. Aktivkohle enthält eine große Anzahl von Mikroporen und hat eine riesige Oberfläche, die Farbe und Geruch effektiv entfernen kann und die meisten organischen Schadstoffe und einige anorganische Substanzen im Sekundärabwasser entfernen kann, einschließlich einiger giftiger Schwermetalle.

Das Prinzip der Aktivkohle

1) Filterprinzip

Der Aktivkohlefilter ist ein Verfahren zum Abfangen der Schadstoffe im suspendierten Zustand im Wasser, und die abgefangenen Schwebstoffe füllen die Lücken zwischen den Aktivkohlen. Die Porengröße und Porosität der Filterschicht nehmen mit zunehmender Partikelgröße des Aktivkohlematerials zu. Das heißt, je gröber die Partikelgröße der Aktivkohle ist, desto größer ist der Raum, der die suspendierten Feststoffe aufnehmen kann. Dies äußert sich in einer verbesserten Filtrationskapazität, einer erhöhten Schmutzhaltekapazität und einem erhöhten Schmutzabfangen. Dabei gilt: Je größer die Poren der Aktivkohlefilterschicht, desto tiefer können die Schwebstoffe im Wasser zur nächsten Aktivkohlefilterschicht transportiert werden. Unter der Bedingung einer ausreichenden Schutzdicke können die Schwebstoffe besser zurückgehalten werden, wodurch die mittleren und unteren Filterschichten effizienter werden. Die Auffangfunktion wird gut ausgeübt, und die Schadstoffauffangmenge der Einheit nimmt zu.

Das Rückhaltevermögen von Aktivkohle für Schwebstoffe ergibt sich genau genommen aus der von Aktivkohle zur Verfügung gestellten Oberfläche. Bei niedriger Durchflussrate ergibt sich die Filtrationsleistung des Geräts hauptsächlich aus der Siebwirkung der Aktivkohle, und bei hoher Durchflussrate ergibt sich die Filtrationsleistung aus der Adsorptionswirkung an der Oberfläche der Aktivkohlepartikel. Je stärker die Haftung.

2) Das Prinzip der Adsorption

Entsprechend den unterschiedlichen Kräften zwischen Aktivkohlemolekülen und Schadstoffmolekülen während des Adsorptionsprozesses kann die Adsorption in zwei Kategorien eingeteilt werden: physikalische Adsorption und chemische Adsorption (auch als aktive Adsorption bekannt). Wenn im Adsorptionsprozess die Kraft zwischen Aktivkohlemolekülen und Schadstoffmolekülen eine Van-der-Waals-Kraft (oder elektrostatische Anziehung) ist, spricht man von physikalischer Adsorption; Wenn die Kraft zwischen Aktivkohlemolekülen und Schadstoffmolekülen chemische Bindungen sind, spricht man von Chemisorption. . Die Adsorptionsstärke der physikalischen Adsorption hängt hauptsächlich mit den physikalischen Eigenschaften von Aktivkohle zusammen und hat wenig mit den chemischen Eigenschaften von Aktivkohle zu tun. Da die Van-der-Waals-Kraft schwach ist, hat sie wenig Einfluss auf die Struktur von Schadstoffmolekülen. Diese Kraft ist die gleiche wie die intermolekulare Kohäsionskraft, sodass die physikalische Adsorption mit dem Agglomerationsphänomen verglichen werden kann. Die chemischen Eigenschaften der Schadstoffe bleiben bei der physikalischen Adsorption unverändert.

Aufgrund der starken chemischen Bindung hat es einen großen Einfluss auf die Struktur von Schadstoffmolekülen, sodass die Chemisorption als chemische Reaktion angesehen werden kann, die das Ergebnis der chemischen Wechselwirkung zwischen Schadstoffen und Aktivkohle ist. Die Chemisorption beinhaltet im Allgemeinen das Teilen von Elektronenpaaren oder den Elektronentransfer und nicht eine einfache Störung oder schwache Polarisation und ist ein irreversibler chemischer Reaktionsprozess. Der grundlegende Unterschied zwischen Physisorption und Chemisorption ist die Kraft, die die Adsorptionsbindung erzeugt.

Der Adsorptionsprozess ist ein Prozess, bei dem Schadstoffmoleküle an der festen Oberfläche adsorbiert werden und die freie Energie der Moleküle abnimmt. Daher ist der Adsorptionsprozess ein exothermer Prozess, und die freigesetzte Wärme wird als Adsorptionswärme des Schadstoffs an der festen Oberfläche bezeichnet. Aufgrund der unterschiedlichen Kräfte der physikalischen Adsorption und der chemischen Adsorption zeigen sie gewisse Unterschiede in Adsorptionswärme, Adsorptionsrate, Adsorptionsaktivierungsenergie, Adsorptionstemperatur, Selektivität, Adsorptionsschichtzahl und Adsorptionsspektrum.

Die Aktivkohle-Adsorptionstechnologie wird in China seit vielen Jahren in der Raffination und Entfärbung der pharmazeutischen, chemischen und Lebensmittelindustrie eingesetzt. Es wird seit den 1970er Jahren zur industriellen Abwasserreinigung eingesetzt. Die Produktionspraxis zeigt, dass Aktivkohle eine hervorragende Adsorption aufweist, um organische Schadstoffe in Wasser zu verfolgen, und dass sie eine gute Adsorptionswirkung auf industrielles Abwasser wie Textildruck und Färben, Farbstoffchemie, Lebensmittelverarbeitung und organisch-chemische Industrie hat. Unter normalen Umständen hat es die einzigartige Fähigkeit, organische Verbindungen zu entfernen, die durch umfassende Indikatoren wie BSB und CSB im Abwasser dargestellt werden, wie synthetische Farbstoffe, Tenside, Phenole, Benzole, Organochlore, Pestizide und petrochemische Produkte. Daher hat sich die Aktivkohleadsorption nach und nach zu einer der Hauptmethoden für die Sekundär- oder Tertiärbehandlung von Industrieabwässern entwickelt.

Adsorption ist der langsam-wirkende Vorgang, bei dem sich eine Substanz an die Oberfläche einer anderen anlagert. Adsorption ist ein Grenzflächenphänomen, das mit Änderungen der Oberflächenspannung und Oberflächenenergie zusammenhängt. Es gibt zwei treibende Fähigkeiten, die Adsorption verursachen, eine ist die Abstoßung von Lösungsmittelwasser zu hydrophoben Substanzen und die andere ist die Affinitätsanziehung von Feststoffen zu gelösten Stoffen. Der größte Teil der Adsorption in der Abwasserbehandlung ist das Ergebnis der kombinierten Wirkung dieser beiden Kräfte. Die spezifische Oberfläche und Porenstruktur von Aktivkohle wirken sich direkt auf ihre Adsorptionskapazität aus. Bei der Auswahl von Aktivkohle sollte diese durch Versuche entsprechend der Abwasserqualität bestimmt werden. Für Druck- und Färbeabwässer sollten Kohlenstoffarten mit ausgebildeten Übergangsporen ausgewählt werden. Darüber hinaus hat auch der Aschegehalt einen Einfluss. Je kleiner der Aschegehalt, desto besser die Adsorptionsleistung; je näher die Größe des Adsorbatmoleküls am Kohlenstoffporendurchmesser liegt, desto leichter ist es zu adsorbieren; Auch die Adsorbatkonzentration beeinflusst die Adsorptionskapazität von Aktivkohle. Innerhalb eines bestimmten Konzentrationsbereichs steigt die Adsorptionskapazität mit zunehmender Adsorbatkonzentration. Darüber hinaus spielen auch Wassertemperatur und pH-Wert eine Rolle. Die Adsorptionskapazität nahm mit steigender Wassertemperatur ab.