활성탄의 흡착 원리

활성탄 도입

활성탄은 흑색 분말 또는 과립 탄소 물질이다. 활성탄의 구조에서 미세 결정질 탄소의 불규칙한 배열로 인해 교차 연결 사이에 기공이 있으며 활성화 중에 탄소 구조 결함이 발생하므로 벌크 밀도가 낮고 비표면적이 큰 다공성 탄소의 일종입니다. 필터의 주요 재료입니다.

활성탄의 생산

활성탄의 주요 원료는 석탄, 목재, 과일 껍질, 코코넛 껍질, 호두 껍질, 살구 껍질, 대추 껍질 등과 같은 거의 모든 탄소가 풍부한 유기 물질 일 수 있습니다. 이 탄소질 물질은 활성화로에서 고온 및 특정 압력에서 열분해에 의해 활성탄으로 변환됩니다. 이 활성화 과정 동안, 거대한 표면적과 복잡한 기공 구조가 점차적으로 형성되고, 소위 흡착 공정이 이들 기공 안팎에서 수행된다. 활성탄 내의 기공의 크기는 흡착물에 대한 선택적 흡착 효과를 가지며, 이는 거대분자가 그 기공보다 작은 활성탄의 기공으로 들어갈 수 없기 때문이다. 활성탄은 탄소계 물질로 만든 소수성 흡착제로, 고온에서 탄화되고 활성화됩니다. 활성탄은 많은 수의 미세 기공을 포함하고 있으며 거대한 표면적을 가지고있어 색과 냄새를 효과적으로 제거 할 수 있으며 일부 독성 중금속을 포함한 이차 유출수에서 대부분의 유기 오염 물질 및 일부 무기 물질을 제거 할 수 있습니다.

활성탄의 원리

1) 필터링 원리

활성탄 필터는 물에 부유 된 상태의 오염 물질을 차단하는 과정이며, 차단 된 부유 물질은 활성탄 사이의 틈새를 채 웁니다. 필터층의 기공 크기 및 기공도는 활성탄 물질의 입자 크기의 증가에 따라 증가한다. 즉, 활성탄의 입자 크기가 거칠수록 부유 고체를 수용할 수 있는 공간이 커진다. 그것은 향상된 여과 능력, 증가 된 먼지 보유 능력 및 증가 된 먼지 차단으로 나타납니다. 동시에, 활성탄 필터 층의 기공이 클수록, 물 속의 부유 고형물이 활성탄 필터 층의 다음 층으로 더 깊숙이 수송될 수 있다. 충분한 보호 두께의 조건 하에서, 부유 고체는 더 많이 유지될 수 있고, 중간 및 하부 필터 층을 더 효율적으로 만든다. 차단 기능이 잘 발휘되고 장치의 오염 물질 차단량이 증가합니다.

엄밀히 말하면, 부유 고체에 대한 활성탄의 보유 능력은 활성탄에 의해 제공되는 표면적에서 비롯됩니다. 유량이 낮을 때, 장치의 여과 용량은 주로 활성탄의 스크리닝 효과에서 비롯되며, 유량이 빠를 때 여과 용량은 활성탄 입자의 표면에 대한 흡착 효과에서 비롯됩니다. 접착력이 강해진다.

2) 흡착의 원리

흡착 과정에서 활성탄 분자와 오염 물질 분자 사이의 다른 힘에 따라 흡착은 물리적 흡착과 화학적 흡착 (활성 흡착이라고도 함)의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 흡착 과정에서, 활성탄 분자와 오염 물질 분자 사이의 힘이 반 데르 발스 힘 (또는 정전기 인력) 일 때, 그것은 물리적 흡착이라고합니다; 활성탄 분자와 오염 물질 분자 사이의 힘이 화학 결합일 때, 그것은 화학흡착이라고 불린다. . 물리적 흡착의 흡착 강도는 주로 활성탄의 물리적 특성과 관련이 있으며 활성탄의 화학적 특성과는 거의 관련이 없습니다. 반 데르 발스 (van der Waals)의 힘은 약하기 때문에 오염 물질 분자의 구조에 거의 영향을 미치지 않습니다. 이 힘은 분자간 응집력과 동일하므로 물리적 흡착은 응집 현상과 비교할 수 있습니다. 오염 물질의 화학적 특성은 물리적 흡착시 변하지 않습니다.

강한 화학 결합으로 인해 오염 물질 분자의 구조에 큰 영향을 미치므로 화학 흡착은 화학 반응으로 간주 될 수 있으며 이는 오염 물질과 활성탄 간의 화학적 상호 작용의 결과입니다. 화학흡착은 일반적으로 단순한 교란이나 약한 분극보다는 전자쌍 공유 또는 전자 전달을 포함하며, 비가역적 화학 반응 과정이다. physisorption과 chemisorption의 근본적인 차이점은 흡착 결합을 만드는 힘입니다.

흡착 과정은 오염 물질 분자가 고체 표면에 흡착되고 분자의 자유 에너지가 감소하는 과정입니다. 따라서 흡착 공정은 발열 과정이며, 방출되는 열을 고체 표면의 오염 물질의 흡착열이라고합니다. 물리적 흡착 및 화학적 흡착의 다른 힘으로 인해 흡착 열, 흡착 속도, 흡착 활성화 에너지, 흡착 온도, 선택성, 흡착 층 수 및 흡착 스펙트럼의 특정 차이를 보여줍니다.

활성탄 흡착 기술은 중국에서 수년 동안 제약, 화학 및 식품 산업의 정제 및 탈색에 사용되어 왔습니다. 그것은 1970 년대부터 산업 폐수 처리에 사용되어 왔습니다. 생산 관행은 활성탄이 수중의 유기 오염 물질을 추적하는 우수한 흡착력을 가지고 있으며 섬유 인쇄 및 염색, 염료 화학 산업, 식품 가공 및 유기 화학 산업과 같은 산업 폐수에 우수한 흡착 효과가 있음을 보여줍니다. 정상적인 상황에서는 합성 염료, 계면 활성제, 페놀, 벤젠, 유기 염소, 살충제 및 석유 화학 제품과 같은 폐수에서 BOD 및 COD와 같은 포괄적 인 지표로 대표되는 유기 화합물을 제거 할 수있는 고유 한 능력을 가지고 있습니다. 따라서 활성탄 흡착은 점차 산업 폐수의 이차 또는 삼차 처리를위한 주요 방법 중 하나가되었습니다.

흡착은 한 물질이 다른 물질의 표면에 부착되는 느리게 작용하는 과정입니다. 흡착은 표면 장력 및 표면 에너지의 변화와 관련된 계면 현상입니다. 흡착을 일으키는 두 가지 운전 능력이 있는데, 하나는 소수성 물질에 대한 용매 물의 반발이고, 다른 하나는 용질에 대한 고체의 친화성 인력입니다. 폐수 처리에서의 흡착의 대부분은이 두 힘의 결합 된 효과의 결과입니다. 활성탄의 비표면적과 기공 구조는 흡착 능력에 직접적인 영향을 미칩니다. 활성탄을 선택할 때는 폐수의 질에 따라 실험을 통해 결정해야합니다. 폐수를 인쇄하고 염색하기 위해서는 전이 기공이 발달 된 탄소 종을 선택해야합니다. 또한, 회분 함량도 영향을 미칩니다. 회분 함량이 작을수록 흡착 성능이 향상됩니다. 흡착물 분자의 크기가 탄소 기공 직경에 가까울수록, 흡착되기 쉬워진다; 흡착제 농도는 또한 활성탄의 흡착 능력에 영향을 미친다. 특정 농도 범위 내에서, 흡착 능력은 흡착물 농도의 증가에 따라 증가한다. 또한 수온과 pH도 중요한 역할을합니다. 흡착 능력은 수온의 상승에 따라 감소했다.