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柱状活性炭的比表面积和吸附之间的联系

来源:柱状活性炭 | 发布时间:2012/11/6 |

柱状活性炭是具有弱极性的多孔性吸附剂,具有发达的细孔结构和巨大的表面积,是目前微污染水源水深度处理最有效的手段,尤其去除水中农药杀虫剂,除草剂等微污染物质和臭味,消毒副产物等,是其它水处理单元工艺难以取代的。但柱状活性炭对有机物的去除也受到有机物特性的影响,主要是有机物的极性和分子大小的影响,同样大小的有机物,溶解度愈大,亲水性愈强,柱状活性炭对其吸附性愈差,反之对溶解度小,亲水性差极性弱的有机物如苯类化合物、酚类化合物、石油和石油产品等具有较强的吸附能力,对生化法和其它化学法难于去除的有机物,如形成色度和异嗅的物质,有较好的去除效果。
  柱状活性炭表面积理应包括内表面积和外表面积,事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积,因此不能误认为:把柱状活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。
  很多吸附是可逆的物理吸附,即被吸附物为流体,在一定温度和压力下被柱状活性炭吸附,在高温低压下被吸附物又解吸出来,柱状活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附,学术上又称为范德华吸附。  
  柱状活性炭的孔径特点决定了柱状活性炭对不同分子大小的有机物的去除效果。柱状活性炭的孔隙按大小一般分成微孔、过渡孔和大孔,但微孔占绝对数量。柱状活性炭中大孔主要分布在炭表面对有机物的吸附作用小,过渡孔是水中大分子有机物的吸附场所和小分子有机物进入微孔的通道,而占95%的微孔则是柱状活性炭吸附有机物的主要区域。按照立体效应,柱状活性炭所能吸附的分子直径大约是孔道直径的1/2到1/10。也有人认为柱状活性炭起吸附作用的孔道直径(D)是吸附质分子直径(d)的1.7~21倍,最佳范围是D/ d=1.7~6。所以,柱状活性炭对500~3000的有机物有十分好的去除效果,对于大于3000和小于500的有机物没有去除。对于小于500的有机物没有去除甚至增加原因,是由于小于500的有机物亲水性较强,易被分子量比其更大而憎水性强的能进入柱状活性炭微孔内的有机物所取代。


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