O Princípio de Adsorção do Carvão Ativado

Introdução de carvão ativado

O carvão ativado é um pó preto ou material de carbono granular. Devido ao arranjo irregular do carbono microcristalino na estrutura do carvão ativado, existem poros entre-conexões cruzadas e defeitos na estrutura do carbono serão gerados durante a ativação, portanto, é um tipo de carbono poroso com baixa densidade aparente e grande área de superfície específica. O material principal do filtro.

Produção de carvão ativado

A principal matéria-prima do carvão ativado pode ser quase todos os materiais orgânicos-ricos em carbono, como carvão, madeira, casca de frutas, casca de coco, casca de noz, casca de damasco, casca de jujuba, etc. Esses materiais carbonáceos são convertidos em carvão ativado por pirólise em alta temperatura e certa pressão em um forno de ativação. Durante este processo de ativação, uma enorme área de superfície e uma complexa estrutura de poros são gradualmente formadas, e o chamado processo de adsorção é realizado dentro e sobre esses poros. O tamanho dos poros no carvão ativado tem um efeito seletivo de adsorção no adsorbato, que é porque as macromoléculas não podem entrar nos poros do carvão ativado menores que seus poros. O carvão ativado é um adsorvente hidrofóbico feito de materiais- à base de carbono como matérias-primas, que são carbonizados e ativados em alta temperatura. O carvão ativado contém um grande número de microporos e tem uma enorme área de superfície, que pode efetivamente remover cor e odor, e pode remover a maioria dos poluentes orgânicos e algumas substâncias inorgânicas em efluentes secundários, incluindo alguns metais pesados ​​tóxicos.

O princípio do carvão ativado

1) Princípio de filtragem

O filtro de carvão ativado é um processo de interceptação dos poluentes no estado suspenso na água, e a matéria suspensa interceptada preenche as lacunas entre os carvões ativados. O tamanho dos poros e a porosidade da camada de filtro aumentam com o aumento do tamanho das partículas do material de carvão ativado. Ou seja, quanto maior o tamanho de partícula do carvão ativado, maior o espaço que pode acomodar os sólidos suspensos. Manifesta-se como maior capacidade de filtragem, maior capacidade de retenção de sujeira e maior interceptação de sujeira. Ao mesmo tempo, quanto maiores os poros da camada de filtro de carvão ativado, mais profundo os sólidos suspensos na água podem ser transportados para a próxima camada de camada de filtro de carvão ativado. Sob a condição de espessura de proteção suficiente, os sólidos suspensos podem ser mais retidos, tornando as camadas de filtro intermediárias e inferiores mais eficientes. A função de interceptação é bem exercida, e a quantidade de poluente interceptada da unidade aumenta.

A rigor, a capacidade de retenção do carvão ativado para sólidos em suspensão vem da área de superfície fornecida pelo carvão ativado. Quando a vazão é baixa, a capacidade de filtração da unidade vem principalmente do efeito de peneiramento do carvão ativado, e quando a vazão é rápida, a capacidade de filtração vem do efeito de adsorção na superfície das partículas de carvão ativado. Quanto mais forte a adesão.

2) O princípio da adsorção

De acordo com as diferentes forças entre as moléculas de carvão ativado e as moléculas poluentes durante o processo de adsorção, a adsorção pode ser dividida em duas categorias: adsorção física e adsorção química (também conhecida como adsorção ativa). No processo de adsorção, quando a força entre as moléculas de carvão ativado e as moléculas poluentes é a força de van der Waals (ou atração eletrostática), é chamada de adsorção física; quando a força entre as moléculas de carvão ativado e as moléculas poluentes são ligações químicas, é chamada de quimissorção. . A força de adsorção da adsorção física está principalmente relacionada às propriedades físicas do carvão ativado e tem pouco a ver com as propriedades químicas do carvão ativado. Como a força de van der Waals é fraca, ela tem pouco efeito sobre a estrutura das moléculas poluentes. Esta força é a mesma que a força de coesão intermolecular, então a adsorção física pode ser comparada ao fenômeno de aglomeração. As propriedades químicas dos poluentes permanecem inalteradas após a adsorção física.

Devido à forte ligação química, tem grande influência na estrutura das moléculas poluentes, de modo que a quimissorção pode ser considerada como uma reação química, que é o resultado da interação química entre poluentes e carvão ativado. A quimissorção geralmente envolve compartilhamento de pares de elétrons ou transferência de elétrons, em vez de simples perturbação ou polarização fraca, e é um processo de reação química irreversível. A diferença fundamental entre fisissorção e quimissorção é a força que cria a ligação de adsorção.

O processo de adsorção é um processo no qual moléculas poluentes são adsorvidas à superfície sólida, e a energia livre das moléculas diminui. Portanto, o processo de adsorção é um processo exotérmico, e o calor liberado é chamado de calor de adsorção do poluente na superfície sólida. Devido às diferentes forças de adsorção física e adsorção química, eles mostram certas diferenças no calor de adsorção, taxa de adsorção, energia de ativação de adsorção, temperatura de adsorção, seletividade, número de camada de adsorção e espectro de adsorção.

A tecnologia de adsorção de carvão ativado tem sido usada no refino e descoloração de indústrias farmacêuticas, químicas e alimentícias por muitos anos na China. Ele tem sido usado para tratamento de efluentes industriais desde a década de 1970. A prática de produção mostra que o carvão ativado tem excelente adsorção para rastrear poluentes orgânicos na água e tem bom efeito de adsorção em efluentes industriais, como impressão e tingimento têxtil, indústria química de corantes, processamento de alimentos e indústria química orgânica. Em circunstâncias normais, possui uma capacidade única de remover compostos orgânicos representados por indicadores abrangentes como BOD e COD em efluentes, como corantes sintéticos, surfactantes, fenóis, benzenos, organoclorados, pesticidas e produtos petroquímicos. Portanto, a adsorção de carvão ativado tornou-se gradualmente um dos principais métodos de tratamento secundário ou terciário de efluentes industriais.

A adsorção é o processo de -ação lenta de uma substância que se liga à superfície de outra. A adsorção é um fenômeno interfacial, que está relacionado a mudanças na tensão superficial e energia superficial. Existem duas habilidades de condução que causam adsorção, uma é a repulsão da água do solvente para substâncias hidrofóbicas e a outra é a atração de afinidade de sólidos para solutos. A maior parte da adsorção no tratamento de efluentes é resultado do efeito combinado dessas duas forças. A área superficial específica e a estrutura dos poros do carvão ativado afetam diretamente sua capacidade de adsorção. Ao selecionar o carvão ativado, ele deve ser determinado por meio de experimentos de acordo com a qualidade das águas residuais. Para impressão e tingimento de águas residuais, devem ser selecionadas espécies de carbono com poros de transição desenvolvidos. Além disso, o teor de cinzas também influencia. Quanto menor o teor de cinzas, melhor o desempenho de adsorção; quanto mais próximo o tamanho da molécula de adsorvato estiver do diâmetro do poro de carbono, mais fácil será a sua adsorção; a concentração de adsorbato também afeta a capacidade de adsorção do carvão ativado. Dentro de uma certa faixa de concentração, a capacidade de adsorção aumenta com o aumento da concentração de adsorbato. Além disso, a temperatura da água e o pH também desempenham um papel. A capacidade de adsorção diminuiu com o aumento da temperatura da água.