Aktyvuota anglis, dar žinoma kaip aktyvuota anglis arba aktyvuota char. Tai juoda miltelių pavidalo arba granuliuota anglies medžiaga. Aktyvuota anglis yra porėta anglis, turinti mažą pakavimo tankį ir didelį specifinį paviršiaus plotą dėl netaisyklingo mikrokristalinės anglies išdėstymo ir porų tarp kryžminių jungčių, kurios aktyvacijos metu gali sukelti anglies struktūros defektus. Tai taip pat yra pagrindinė filtrų kūrimo medžiaga.
Aktyvuotos anglies gamyba
Pagrindinės aktyvuotos anglies žaliavos gali būti beveik visos organinės medžiagos turi didelę anglies kiekį, pavyzdžiui, anglis, mediena, vaisių lukštai, kokosų lukštai, graikinių riešutų apvalkalai, abrikosų apvalkalai, jujube apvalkalai ir kt. Ši anglies turinčios medžiagos yra paverčiamos aktyvuota anglies per pirolizę esant aukštai temperatūrai ir tam tikru slėgiu aktyvinančioje baldoje. Šio aktyvavimo proceso metu palaipsniui formuojasi didžiulis paviršiaus plotas ir sudėtinga porų struktūra, o šiose porose ir paviršiuje vyksta vadinamasis adsorbcijos procesas. Aktyvuotos anglies porų dydis turi selektyvų adsorbcijos poveikį adsorbatai, nes didelės molekulės negali patekti į aktyvuotos anglies poras, kurios yra mažesnės už jos poras. Aktyvuota anglis yra hidrofobinis adsorbentas, kurį gamina aukštos temperatūros karbonizacija ir medžiagų aktyvinimas, kuriame daugiausia yra anglies kaip žaliavos. Aktyvioje angelyje yra daug mikroporų ir turi neįtikėtinai didelį paviršiaus plotą, kuris gali efektyviai pašalinti spalvą ir kvapą. Jis taip pat gali pašalinti daugumą organinių teršalų ir tam tikrų neorganinių medžiagų, įskaitant toksiškus sunkius metalus, iš antrinių nuotekų.
Aktyvuotos anglies principas
1. Filtravimo principas
Aktyvuotas anglies filtras yra suspenduotų teršalų perėmimo vandenyje procesas, o sulaikytos suspenduotos kietosios medžiagos užpildo tarpus tarp aktyvuotų angliavandenių. Filtro sluoksnio porų dydis ir poringumas padidėja su aktyvuotos anglies medžiagos dalelių dydžiu. Kuo šiurkštesnis aktyvuotos anglies dalelių dydis, tuo didesnė erdvė, kurioje gali būti suspenduotos kietosios medžiagos. Tai veikia kaip patobulintas filtravimo gebėjimas, padidėjęs teršalų laikymo pajėgumas ir didesnis perėmimo pajėgumas. Tuo pačiu metu, kuo didesnės poros aktyvuoto anglies filtro sluoksnyje, kuo giliau suspenduotos kietos medžiagos vandenyje gali būti gabenamos į kitą aktyvuoto anglies filtro sluoksnio sluoksnį. Esant pakankamam apsauginiam storiui, gali būti perimta daugiau suspenduotų kietųjų medžiagų, leidžiančios viduriniam ir apatiniam filtro sluoksnio sluoksniui geriau atlikti perėmimo vaidmenį ir padidinti bloko perėmimo galią.
Paprastai tariant, aktyvuotos anglies gebėjimas suspenduotoms kietoms medžiagoms sulaikyti yra iš paviršiaus, kurį suteikia aktyvuota anglis. Kai srauto greitis yra žemas, įrenginio filtravimo talpa daugiausia atsiranda dėl aktyvuotos anglies atrankos efekto, tuo tarpu, kai srauto greitis greitas, filtravimo talpa atsiranda dėl adsorbcijos efekto aktyvuotų anglies dalelių paviršių. Filtravimo proceso metu kuo didesnis dalelių paviršiaus plotas, kurį suteikia aktyvuota anglis, tuo stipresnis sukibimas su suspenduotomis kietosiomis medžiagomis vandenyje.
2. Adsorbcijos principas
Remiantis skirtingomis aktyvuotų anglies molekulių ir teršalų molekulių jėgomis adsorbcijos proceso metu, adsorbciją galima suskirstyti į dvi kategorijas: fizinę adsorbciją ir cheminę adsorbciją (dar vadinamą aktyvia adsorbcija). Adsorbcijos proceso metu, kai aktyvuotų anglies molekulių ir teršalų molekulių sąveikos jėga yra van der Waals jėga (arba elektrostatinė trauka), ji vadinama fizine adsorbcija; Kai aktyvuotų anglies molekulių ir teršalų molekulių sąveikos jėga yra cheminė jungtis, ji vadinama chemine adsorbcija. Fizinės adsorbcijos adsorbcijos stiprumas daugiausia susijęs su aktyvuotos anglies fizinėmis savybėmis ir turi mažai ką bendro su aktyvuotos anglies cheminėmis savybėmis. Dėl silpnos van der Waals jėgos, ji mažai daro įtaką teršalų molekulių struktūrai. Ši jėga yra panaši į tarpmolekulinę sanglaudą, todėl fizinė adsorbcija gali būti analogizuota kaip kondensacijos reiškinys. Fizinės adsorbcijos metu cheminės teršalų savybės nesikeičia.
Dėl stiprių cheminių ryšių cheminė adsorbcija daro didelę įtaką teršalų molekulių struktūrai. Todėl cheminė adsorbcija gali būti laikoma chemine reakcija, kuri yra cheminės sąveikos tarp teršalų ir aktyvuotos anglies. Cheminė adsorbcija paprastai apima elektronų porų dalijimąsi ar elektronų perdavimą, o ne paprastą perturbaciją ar silpną poliarizaciją, ir tai yra negrįžtamas cheminės reakcijos procesas. Pagrindinis skirtumas tarp fizinės adsorbcijos ir cheminės adsorbcijos yra jėga, sukurianti adsorbcijos ryšius.
Adsorbcijos procesas yra procesas, kurio metu teršalų molekulės yra adsorbuojamos ant kieto paviršiaus, o laisvoji molekulių energija mažėja. Todėl adsorbcijos procesas yra egzoterminis procesas, o išskiriama šiluma vadinama teršalų adsorbcijos šiluma šiame kietajame paviršiuje. Dėl skirtingų fizinės adsorbcijos ir cheminės adsorbcijos jėgų jos pasižymi tam tikrais adsorbcijos šilumos, adsorbcijos greičio, adsorbcijos aktyvacijos energijos, adsorbcijos temperatūros, selektyvumo, adsorbcijos sluoksnių ir adsorbcijos spektrų skirtumais.
Aktyvuota anglies adsorbcijos technologija buvo naudojama tobulinant ir dekolorizuojant tokiose pramonės šakose kaip vaistai, chemikalai ir maistas Kinijoje daugelį metų. Aštuntajame dešimtmetyje jis buvo pradėtas naudoti pramoniniams nuotekų valymui. Gamybos praktika parodė, kad aktyvuota anglis turi puikias adsorbcijos savybes, skirtas organinių teršalų pėdsakų teršalams vandenyje, ir ji turi gerą adsorbcijos poveikį pramoninėms nuotekoms, tokioms kaip tekstilės spausdinimas ir dažymas, dažų chemijos pramonė, maisto perdirbimas ir organinių cheminių medžiagų pramonė. Apskritai, organiniai junginiai, vaizduojami pagal išsamius rodiklius, tokius kaip BDS ir COD nuotekose, tokiuose kaip sintetiniai dažai, paviršiaus aktyviosios medžiagos, fenoliai, benzenai, organochloras, pesticidai ir naftos chemijos produktai, turi unikalias pašalinimo galimybes. Todėl aktyvuota anglies adsorbcija pamažu tapo vienu iš pagrindinių pramoninių nuotekų antrinio ar tretinio apdorojimo metodų.
Adsorbcija yra lėtas procesas, kurio metu medžiaga prilimpa prie kitos medžiagos paviršiaus. Adsorbcija yra tarpfazinis reiškinys, susijęs su paviršiaus įtempimo ir paviršiaus energijos pokyčiais. Yra dvi varomosios jėgos, sukeliančios adsorbciją, viena yra atstumianti tirpiklio vandens jėga ant hidrofobinių medžiagų, o kita yra kietųjų medžiagų afiniteto trauka ant tirpių medžiagų. Adsorbcija nuotekų valyme dažniausiai yra šių dviejų jėgų bendro poveikio rezultatas. Specifinė aktyvuotos anglies paviršiaus plotas ir porų struktūra tiesiogiai veikia jos adsorbcijos pajėgumą. Renkantis aktyvuotą anglį, ji turėtų būti nustatyta atliekant eksperimentus, atsižvelgiant į nuotekų vandens kokybę. Patartina pasirinkti anglis su gerai išvystytomis pereinamosiomis poromis, skirtas nuotekoms spausdinti ir dažyti. Be to, pelenų turinys taip pat turi įtakos, kuo mažesnis pelenų kiekis, tuo geresnis adsorbcijos efektyvumas; Kuo arčiau adsorbatų molekulių dydžio bus anglies skersmuo porų skersmens, tuo lengviau adsorbuoti; Adsorbato koncentracija taip pat turi įtakos aktyvuotos anglies adsorbcijos pajėgumui. Tam tikrame koncentracijos diapazone adsorbcijos pajėgumas didėja didėjant adsorbato koncentracijai. Be to, vandens temperatūra ir pH vertė taip pat yra susiję. Adsorbcijos pajėgumas mažėja padidėjus vandens temperatūrai.
