Karbon diaktifkan, juga dikenali sebagai arang aktif atau char diaktifkan. Ia adalah serbuk hitam atau bahan karbon berbutir. Karbon diaktifkan adalah karbon berliang dengan ketumpatan pembungkusan yang rendah dan kawasan permukaan spesifik yang besar disebabkan oleh susunan karbon mikrokristalin yang tidak teratur dan kehadiran liang antara sambungan silang, yang boleh menyebabkan kecacatan struktur karbon semasa pengaktifan. Ia juga merupakan bahan utama untuk membuat penapis.
Pengeluaran karbon diaktifkan
Bahan mentah utama untuk karbon yang diaktifkan boleh menjadi hampir semua bahan organik mempunyai kandungan yang besar dalam karbon, seperti arang batu, kayu, kerang buah -buahan, kerang kelapa, kerang walnut, kerang aprikot, kerang jujube, dan lain -lain. Semasa proses pengaktifan ini, kawasan permukaan yang besar dan struktur liang kompleks secara beransur-ansur membentuk, dan proses penjerapan yang dipanggil berlaku di liang-liang ini dan di permukaan. Saiz liang dalam karbon diaktifkan mempunyai kesan penjerapan selektif pada penyerap, kerana molekul besar tidak dapat memasuki liang karbon aktif yang lebih kecil daripada liangnya. Karbon diaktifkan adalah penyerap hidrofobik yang dihasilkan oleh karbonisasi suhu tinggi dan pengaktifan bahan terutamanya yang mengandungi karbon sebagai bahan mentah. Karbon yang diaktifkan mengandungi sejumlah besar micropores dan mempunyai kawasan permukaan yang sangat besar, yang dapat menghilangkan warna dan bau secara berkesan. Ia juga boleh menghilangkan kebanyakan bahan pencemar organik dan bahan -bahan bukan organik tertentu, termasuk logam berat toksik, dari efluen sekunder.
Prinsip karbon diaktifkan
1. Prinsip Penapisan
Penapis karbon yang diaktifkan adalah proses memintas bahan pencemar yang digantung di dalam air, dan pepejal digantung yang dipintas mengisi jurang antara karbon yang diaktifkan. Saiz liang dan keliangan lapisan penapis meningkat dengan saiz zarah bahan karbon yang diaktifkan. Saiz zarah karbon aktif, semakin besar ruang yang dapat menampung pepejal yang digantung. Ia berfungsi sebagai keupayaan penapisan yang dipertingkatkan, peningkatan kapasiti pegangan pencemar, dan kapasiti pemintasan yang lebih besar. Pada masa yang sama, semakin besar liang -liang di lapisan penapis karbon yang diaktifkan, pepejal yang digantung di dalam air boleh diangkut ke lapisan seterusnya lapisan penapis karbon aktif. Dengan ketebalan perlindungan yang mencukupi, pepejal yang lebih banyak digantung dapat dicegat, membolehkan lapisan penapis tengah dan bawah untuk memainkan peranan pemintasan dan meningkatkan keupayaan pemintasan unit.
Secara umumnya, keupayaan karbon yang diaktifkan untuk memintas pepejal yang digantung berasal dari kawasan permukaan yang disediakan oleh karbon aktif. Apabila kadar aliran rendah, kapasiti penapisan unit terutamanya berasal dari kesan pemeriksaan karbon diaktifkan, sementara apabila kadar aliran cepat, kapasiti penapisan berasal dari kesan penjerapan pada permukaan zarah karbon yang diaktifkan. Semasa proses penapisan, semakin besar kawasan permukaan zarah yang disediakan oleh karbon diaktifkan, semakin kuat lekatan untuk pepejal yang digantung di dalam air.
2. Prinsip Adsorption
Mengikut daya yang berbeza antara molekul karbon yang diaktifkan dan molekul pencemaran semasa proses penjerapan, penjerapan boleh dibahagikan kepada dua kategori: penjerapan fizikal dan penjerapan kimia (juga dikenali sebagai penjerapan aktif). Semasa proses penjerapan, apabila daya interaksi antara molekul karbon yang diaktifkan dan molekul pencemar adalah daya van der Waals (atau tarikan elektrostatik), ia dipanggil penjerapan fizikal; Apabila daya interaksi antara molekul karbon yang diaktifkan dan molekul pencemaran adalah ikatan kimia, ia dipanggil penjerapan kimia. Kekuatan penjerapan penjerapan fizikal terutamanya berkaitan dengan sifat fizikal karbon diaktifkan, dan tidak ada kaitan dengan sifat kimia karbon diaktifkan. Oleh kerana kekuatan van der Waals yang lemah, ia mempunyai sedikit kesan ke atas struktur molekul pencemar. Daya ini sama dengan perpaduan intermolecular, jadi penjerapan fizikal boleh dianalisis sebagai fenomena pemeluwapan. Ciri -ciri kimia bahan pencemar kekal tidak berubah semasa penjerapan fizikal.
Oleh kerana ikatan kimia yang kuat, penjerapan kimia mempunyai kesan yang signifikan terhadap struktur molekul pencemar. Oleh itu, penjerapan kimia boleh dianggap sebagai tindak balas kimia, yang merupakan hasil interaksi kimia antara bahan pencemar dan karbon yang diaktifkan. Penjerapan kimia umumnya melibatkan perkongsian pasangan elektron atau pemindahan elektron, bukannya gangguan mudah atau polarisasi yang lemah, dan merupakan proses tindak balas kimia yang tidak dapat dipulihkan. Perbezaan asas antara penjerapan fizikal dan penjerapan kimia terletak pada daya yang menghasilkan ikatan penjerapan.
Proses penjerapan adalah proses di mana molekul pencemar diserap ke permukaan pepejal, dan tenaga bebas molekul berkurangan. Oleh itu, proses penjerapan adalah proses eksotermik, dan haba yang dikeluarkan dipanggil haba penjerapan bahan pencemar pada permukaan pepejal ini. Oleh kerana daya penjerapan fizikal dan penjerapan kimia yang berlainan, mereka mempamerkan perbezaan tertentu dalam haba penjerapan, kadar penjerapan, tenaga pengaktifan penjerapan, suhu penjerapan, selektiviti, lapisan penjerapan, dan spektrum penjerapan.
Teknologi penjerapan karbon diaktifkan telah digunakan untuk penapisan dan penyahkolorisasi dalam industri seperti farmaseutikal, bahan kimia, dan makanan di China selama bertahun -tahun. Ia mula digunakan untuk rawatan air sisa perindustrian pada tahun 1970 -an. Amalan pengeluaran telah menunjukkan bahawa karbon yang diaktifkan mempunyai sifat penjerapan yang sangat baik untuk mengesan bahan pencemar organik di dalam air, dan ia mempunyai kesan penjerapan yang baik terhadap air sisa industri seperti percetakan tekstil dan pencelupan, industri kimia pewarna, pemprosesan makanan, dan industri kimia organik. Secara umum, sebatian organik yang diwakili oleh penunjuk komprehensif seperti BOD dan COD dalam air sisa, seperti pewarna sintetik, surfaktan, fenol, benzen, organoklorin, racun perosak, dan produk petrokimia, mempunyai keupayaan penyingkiran yang unik. Oleh itu, penjerapan karbon yang diaktifkan secara beransur -ansur menjadi salah satu kaedah utama untuk rawatan menengah atau tertiari bagi air kumbahan perindustrian.
Penjerapan adalah proses perlahan di mana bahan mematuhi permukaan bahan lain. Penjerapan adalah fenomena interfacial yang berkaitan dengan perubahan ketegangan permukaan dan tenaga permukaan. Terdapat dua daya penggerak yang menyebabkan penjerapan, satu adalah daya yang menjijikkan air pelarut pada bahan hidrofobik, dan yang lain adalah tarikan afiniti pepejal pada larutan. Penjerapan dalam rawatan air sisa kebanyakannya disebabkan oleh tindakan gabungan kedua -dua daya ini. Kawasan permukaan tertentu dan struktur liang karbon diaktifkan secara langsung mempengaruhi kapasiti penjerapannya. Apabila memilih karbon yang diaktifkan, ia harus ditentukan melalui eksperimen berdasarkan kualiti air air sisa. Adalah dinasihatkan untuk memilih arang dengan liang peralihan yang maju untuk mencetak dan mencelupkan air kumbahan. Di samping itu, kandungan abu juga mempunyai kesan, kandungan abu yang lebih kecil, lebih baik prestasi penjerapan; Semakin dekat saiz molekul penyerap adalah untuk diameter liang karbon, semakin mudah diserap; Kepekatan adsorbate juga mempunyai kesan ke atas kapasiti penjerapan karbon diaktifkan. Dalam julat kepekatan tertentu, kapasiti penjerapan meningkat dengan peningkatan kepekatan penyerap. Di samping itu, suhu air dan nilai pH juga berkaitan. Kapasiti penjerapan berkurangan dengan peningkatan suhu air.
