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的吸附剂有活性炭,磺化煤、活化煤、沸石、活性白土、硅藻土、腐殖质酸、焦 炭、木炭、术屑等。本节者重介绍在水处理中应用较广的活性炭。 1.活性炭制造 活性炭几乎可利用含碳的任何物质做原料来制造,包括木材、锯末、煤、果 壳(核)、骨头、皮革废物、纸厂废物等。近年来有些国家倾向于用天然煤和焦 炭制造粒状活性炭。 活性炭的制造分碳化和活化两步。碳化也称热解,是在隔绝空气的条件下对 原材料加热,一般温度在600℃以下(常用300~400℃)。碳化作用一是使原材 料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳和氢等气体:二是使原材料分解成碎片, 并重新集合成稳定的结构。活化是在氧化剂的作用下,对碳化后的材料加热,使 碳渣内部形城发达的多孔结构。活化的方法有气体法和药剂法两种。若采用气体 活化,当氧化过程的温度在800~900℃时,一般用蒸气或C0为氧化剂:当氧化 温度在600℃以下时,一般用空气做氧化剂。药剂活化法则常用氯化锌、硫酸等 作活化剂。粒状炭多采用水蒸气活化法,以立式炉或管式炉为活化炉。 2.活性炭的细孔构造和分布 活性炭在制造过程中,晶格间生成的空隙形成各种形状和大小的细孔。吸附 作用主要发生在细孔的表面上。每克吸附剂所具有的表血积称为比表面积。活性 炭的比表面积可达500~1700m/g。其吸附量并不一定相同,因为吸附量不仅与 比表面积有关,而且还与细孔的构造和细孔的分布情况有关。 活性炭细孔的形状与分布取决于活化方法和活化条件。细孔的形状有圆简 形、瓶形、平板形、V字形、毛细管形等。细孔的半径一般在1~10000m之间 活性炭的孔隙分为三类:①小孔(微孔)。半径在2m以下,其表面积占比表 面积的95%以上,对吸附量的影响最大:②中孔(过渡孔)。半径为2~100m 其表面积占比表面积的5%以下,它为吸附质提供扩散通道,不仅有利于扩散, 而且有利于大分子物质的吸附:③大孔。半径为100~10000nm,其表面积只有 0.5~2m/g,占比表面积的比例不足1%,它主要为吸附质提供扩散通道。 细孔大小不同,它在吸附过程中所引起的主要作用也就不同。对液相吸附来 说,吸附质虽可被吸附在大孔表面,但由于活性炭大孔表面积所占的比例较小, 故对吸附量影响不大。它主要为吸附质的扩散提供通道,使吸附质通过此通道扩 散到过渡孔和小孔中去,因此吸附质的扩散速度受大孔影响。活性炭的过渡孔除 为吸附质的扩散提供通道使吸附质通过它扩散到小孔中去而影响吸附质的扩散 速度外,当吸附质的分子直径较大时,这时小孔几乎不起作用,活性炭对吸附质的 吸附主要靠过渡孔米完成。活性炭小孔的表间积占比表面积的95%以上,所以吸 附量主要受小孔支配。由于活性炭的原料和制造方法不同,细孔的分布情况相差 很大,所以应根据吸附质的直径和活性炭的细孔分布情况选择合适的活性炭。 3.活性炭的表面化学性质 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面 3
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