活性炭吸附.pdf

第三章活性炭吸附
Activated Carbon Adsorption
3-1 原理
3-2 运行方式与设备
3-3 在水处理中的应用
3-4 研究与应用的动向
3-1 原理
一、活性炭的性能
含碳材料制成
分为:粒状炭 granular activated carbon, GAC
粉状炭 powdered activated carbon, PAC
生产工艺:
煤、果壳、木屑
成型、破碎
炭化
活化
产品
•孔隙丰富 -
•巨大的比表面积 700-1000m2/g
非极性吸附剂,吸附水中非极性、弱极
性有机物质
物理表面吸附作用,范德华力,
选择性低,可多层吸附,脱附容易
•含有多种官能团
吸附重金属离子
络合螯合作用,选择性高,
单层吸附,脱附困难
•例 ZJ15 活性炭性能
材质:无烟煤, 加入适量粘合剂(水、煤
焦油)
柱状炭(粒状炭的一种):
d=
L=3-4mm
生产工艺: 成型、炭化、蒸汽活化
比表面积: 900m2/g
堆积重:450-530g/L
真密度:
总孔容积:
其中大孔(孔径>1000Å)
中孔(40-1000Å)
微孔(孔径<40Å) 主要吸附区
在水处理中的大致吸附容量:
50mg苯酚/g炭(Ce=10mg/L)
(Ce=20mg/L)
二、吸附容量与吸附等温线
吸附分类:
液相吸附如水处理本章主要论述对象
气相吸附如工业有机废气处理、防毒面具
1. 吸附影响因素
(1)吸附质的化学性状
•极性越强,被吸附性越差
如: 苯的被吸附性强
苯酚的被吸附性比苯差
•官能团亲合力大小
(2)吸附质的分子大小
•有效吸附孔
对于液相吸附:
活性炭中起吸附作用的孔直径(D)
吸附质分子直径
=-21
其最佳吸附范围D/d=-6
D=
最小的孔
D/d=-3时,吸附孔内只能吸附一个吸附质分
子, 这个分子四周都受到吸附力,吸附紧密
D/d>3以后,随着D/d的不断增加,吸附质分子
趋于单面受力状态,吸附力随之降低
•分子量与分子直径的关系
假设:
球状
六方密堆积方式排列
分子平均直径与分子量的关系:
d=(M/ρ)1/3=
式中 M--分子量(道尔顿)
d--分子平均直径(Å)
ρ--密度(g/cm3)
实测的分子平均直径与计算的分子平均直径比较
实测的分子平计算的分子平
物质名称分子量
均直径(Å) 均直径(Å)
苯 78
融菌酶 14600 34(45*30*30) 33
胰凝蛋白酶 25000 39(45*35*38) 39
羧肽酶 A 34300 43(450*42*38) 43
血红蛋白 68000 约 60 54
平均分子直径估算:
苯酚 M=94, d= Å
亚甲蓝 M=374, d= Å
一般关系:
分子量 102 103 104 105 106
平均分子直径(Å) 6 132962133