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活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化學吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。
不同的活性炭對不同物質,常具有不同的吸附能力。試驗表明:N型顆粒活性炭對香豆素的分解產物有較好的吸附效果,而粉末的活性炭吸附效果較差,但后者對1,4一丁炔二醇的分解產物吸附效果較好;又如E-82整平性鍍鎳光亮劑(吡啶類衍生物)在鍍鎳液中使用了一段時間后,用粉末狀活性炭處理后,鍍層的光亮度提高,光亮范圍擴大,可見這種活性炭對E-82光亮劑的分解產物有較好的吸附效果。
相反,若用顆粒狀活性炭處理這類鍍液,處理后鍍層就不光亮,說明顆粒狀的活性炭對光亮劑有較強的吸附能力;作者在試驗新工藝時,有一次發現,一種電鍍液使用了一段時期,鍍層發暗不亮,經一般的粉末狀活性炭處理后,不補充任何原料,獲得了鏡面光亮的全光亮鍍層,再鍍一段時期,鍍層又不亮了,再經粉末狀活性炭處理,又獲得了全光亮鍍層。可-見這種活性炭能吸附光亮劑的分解產物,而對光亮劑本身,基本上不吸附或很少吸附。由此可見,活性炭的吸附,在某些情況下是有選擇性的?,F在國外已有多種活性炭針對性地應用于某些光亮鍍液,有些活性炭具有只吸附或較多地吸附光亮劑的分解產物,而對光亮劑不吸附或較少地吸附,所以他們常在連續過濾的過濾器內,添加一定量的活性炭,通過連續過濾,不斷除去光亮劑和其他有機添加劑的分解產物,過濾器使用了一段時間后,再換上新的活性炭;以使鍍液中有機物的分解產物含量不致于過高,從而保證電鍍產品的質量。
針對各種光亮劑,研制出具有選擇性吸附光亮劑分解產物的各種活性炭,是一項具有實際意義的工作,應該引起有關部門重視,這樣可以減少處理時鍍液中有效成分的損失,提高處理效果。
活性炭是一種固體吸附劑,它對氣體液體和固體微粒(吸附質)都有一定吸附能力,在吸附質被活性炭吸附的同時,也存在著吸附質脫離活性炭表面的相反過程——解吸,吸附與解吸幾乎是同時進行的。當活性炭表面有吸附力的點完全被吸附質占據時,即達吸附飽和,此時吸附與解吸的速度相等,即達到動態平衡,在吸附達飽和后,即使再延長吸附時間,吸附量再也不能提高了。
活性炭的吸附過程是放熱的,應該說,在低溫下,活性炭吸附雜質的量多,但在電鍍液的一般處理時,常采用加溫下操作,那是為了使活性炭易于潤濕和分散,實際上在一般情況下,低溫有利于吸附,高溫加速解吸。
凈化鍍液時,活性炭的用量,應根據有機雜質污染的程度而定,較少的有機雜質只需用1g/L左右的活性炭就可以了;較多的有機雜質需用8g/L~1Og/L,甚至更多;在一般情況下,可用3g/L~5g/L進行處理。
在用活性炭處理鍍液時,應注意活性炭的質量,防止活性炭中的雜質進入鍍液。若活性炭中含有鋅雜質,處理鍍鎳液后,會使鎳層發黑或出現條紋。另外在過濾除去鍍液中的活性炭時,一定要把它過濾干凈,以免小顆粒的活性炭透過濾芯進入鍍液,使該鍍液在電鍍時,出現粗糙、灰暗、針孔或橘皮狀的鍍層。
有時為了更好地去除有機雜質,在用活性炭處理前,先用氧化劑(雙氧水或高錳酸鉀)進行氧化處理,即所謂氧化劑一活性炭聯合處理。常用的是雙氧水一活性炭處理。在進行這種操作時,一定要將過量的雙氧水除掉后再加活性炭,否則,雙氧水是氧化劑,活性炭有還原性,相互之間會發生氧化一還原反應(2 H2 02+C=2H2O+C02↑);另外由于雙氧水會分解出02,它會堵塞活性炭有吸附力的細孔,降低活性炭的吸附能力。最好在加入活性炭前,先檢驗一下鍍液中是否還有過剩的雙氧水存在,檢驗的方法如下:
(1)稱5gKI溶解于1OOmL水中,加人5g可溶性的淀粉,加熱至溶解;
(2)吸一滴鍍液滴在干凈的濾紙上:
(3)把二滴碘化鉀一淀粉溶液滴在濾紙上沾有鍍液的部位;
(4)觀察顏色:假使在5s內出現藍色,表明有過剩的雙氧水存在(碘化鉀一淀粉溶液是不穩定的,最好現配現用)。
活性炭的吸附過程是比較快的,大多數的有機雜質在開始接觸的幾分鐘內就被吸附了,因此,處理時過長時間的攪拌是不必要的,一般只要連續攪拌30 min左右就可以了。
活性炭吸附法除了強氧化性的鍍鉻液不能使用外,其他幾乎所有的鍍液都可應用。
活性炭吸附技術在國內用于醫藥、化工和食品等工業的精制和脫色已有多年歷史。70年代開始用于工業廢水處理。生產實踐表明,活性炭對水中微量有機污染物具有卓越的吸附性,它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機化工等工業廢水都有良好的吸附效果。一般情況下,對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的有機物,如合成染料、表面性劑、酚類、苯類、有機氯、農藥和石油化工產品等,都有獨特的去除能力。所以,活性炭吸附法已逐步成為工業廢水二級或三級處理的主要方法之一。 吸附是一種物質附著在另一種物質表面上的緩慢作用過程。吸附是一種界面現象,其與表面張力、表面能的變化有關。引起吸附的推動能力有兩種,一種是溶劑水對疏水物質的排斥力,另一種是固體對溶質的親和吸引力。廢水處理中的吸附,多數是這兩種力綜合作用的結果?;钚蕴康谋缺砻娣e和孔隙結構直接影響其吸附能力,在選擇活性炭時,應根據廢水的水質通過試驗確定。對印染廢水宜選擇過渡孔發達的炭種。此外,灰分也有影響,灰分愈小,吸附性能愈好;吸附質分子的大小與炭孔隙直徑愈接近,愈容易被吸附;吸附質濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內,吸附量是隨吸附質濃度的增大而增加的。另外,水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少,隨pH值的降低而增大。故低水溫、低pH值有利于活性炭的吸附
果殼活性炭的表面特征活化條件影響果殼活性炭表面特征。在高溫下用水蒸汽活化制得的顆粒果殼活性炭,表面含酸性氧化物,這些表面氧化的性質直接影響果殼活性炭的吸附性質。不同活化條件制得的果殼活性炭吸附性能也不同,水蒸汽活化法果殼活性炭對堿、碘的吸附能力要比氯化鋅法果殼活性炭小,對酸的吸附能力隨活化溫度升高而增大。果殼活性炭的催化性能在各種異構化、聚合氧化和鹵化中,果殼活性炭既可作為接觸催化劑,也可作為催化劑載體,這與果殼活性炭的孔結構、表面特性及灰分量、灰分成分有關,且對催化劑的活性、選擇性和使用壽命有較大影響,具有助催化作用。
性質穩定容易再生果殼活性炭耐酸、耐堿,不溶于水和有機溶劑?;瘜W性質穩定,所以能在水溶液和許多
溶劑中使用,且耐高溫、高壓。在較強氧化條件下,易發生氧化反應。在高溫下,果殼活性炭能與氧反應。氯化鋅法果殼活性炭在與強氧化劑接觸時,能發生氧化分解作用。果殼活性炭使用一段時間后,吸附能力減弱、失效,可以通過各種方法使其再生,恢復其原來的吸附能力,反復使用。
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