活性炭在污水處理中的影響因素主要有哪些

活性炭水處理的主要影響因素

        由于活性炭水處理所涉及的吸附過程和作用原理較為復(fù)雜，因此影響因素也較多。主要與活性炭的性質(zhì)、水中污染物的性質(zhì)、活性炭處理的過程原理以及選擇的運轉(zhuǎn)參數(shù)與操作條件等有關(guān)。 

一、活性炭的性質(zhì)

　　由于吸附現(xiàn)象發(fā)生在吸附劑表面上，所以吸附劑的比表面積是影響吸附的重要因素之一，比表面積越大，吸附性能越好。

　　因為吸附過程可看成三個階段，內(nèi)擴散對吸附速度影響較大，所以活性炭的微孔分布是影響吸附的另一重要因素。吸附性質(zhì)是活性炭的首要性質(zhì)。活性炭具有像石墨晶粒卻無規(guī)則地排列的微晶。在活化過程中微晶間產(chǎn)生了形狀不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圓筒孔形狀，活性炭按一定方法計算孔隙的半徑大小可分為二類：(1) 按IUPAC分：微孔 <1.0nm；中孔 1-25nm；大孔 >25nm。(2) 按習(xí)慣分：微孔 <150nm；中孔 150-20 000nm；大孔 >20 000nm。

        由于這些孔隙，特別是微孔提供了巨大的表面積。活性炭表面積理應(yīng)包括內(nèi)表面積和外表面積，事實上吸附性質(zhì)主要來自巨大的內(nèi)表面積，因此不能誤認為：把活性炭研碎磨細會明顯提高表面積從而提高吸附力。此外活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)、極性及所帶電荷，也影響吸附的效果。

　　用于水處理的活性炭應(yīng)有三項要求：吸附容量大、吸附速度快、機械強度好。活性炭的吸附容量附其他外界條件外，主要與活性炭比表面積有關(guān)，比表面積大，微孔數(shù)量多，可吸附在細孔壁上的吸附質(zhì)就多。吸附速度主要與粒度及細孔分布有關(guān)，水處理用的活性炭，要求過渡孔（半徑20-1000A）較為發(fā)達，有利于吸附質(zhì)向微細孔中擴散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水頭損失要增大，一般在8-30目范圍較宜，活性炭的機械耐磨強度，直接影響活性炭的使用壽命。

二、吸附質(zhì)（溶質(zhì)或污染物）的性質(zhì)

　　同一種活性炭對于不同污染物的吸附能力有很大差別。 

　　（一）溶解度：對同一族物質(zhì)的溶解度隨鏈的加長而降低，而吸附容量隨同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。如活性炭從水中吸附有機酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。

　　（二）分子構(gòu)造：吸附質(zhì)分子的大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)對吸附也有較大的影響。因為吸附速度受內(nèi)擴散速度的影響，吸附質(zhì)（溶質(zhì)）分子的大小與活性炭孔徑大小成一定比例，最利于吸附。在同系物中，分子大的較分子小的易吸附。不飽和鍵的有機物較飽和的易吸附。芳香族的有機物較脂肪族的有機物易于吸附。

　　（三）極性：活性炭基本可以看成是一種非極性的吸附劑，對水中非極性物質(zhì)的吸附能力大于極性物質(zhì)。

　　（四）吸附制裁（溶質(zhì)）：吸附質(zhì)的濃度在一定范圍時，隨著濃度增高，吸附容量增大。因此吸附質(zhì)（溶質(zhì)）的濃度變化，活性炭對該種吸附質(zhì)（溶質(zhì)）的吸附容量也變化。

三、溶液pH的影響

　　溶液pH值對吸附的影響，要與活性炭和吸附質(zhì)（溶質(zhì)）的影響綜合考慮。溶液pH值控制了酸性或堿性化合物的離解度，當(dāng)pH值達到某個范圍時，這些化合物就要離解，影響對這些化合物的吸附。溶液的pH值還會影響吸附質(zhì)（溶質(zhì)）的溶解度，以及影響膠體物質(zhì)吸附質(zhì)（溶質(zhì)）的帶電情況。由于活性炭能吸附水中氫、氧離子，因此影響對其他離子的吸附。活性炭從水中吸附有機污染物質(zhì)的效果，一般隨溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0時，不易吸附，pH值越低時效果越好。在實際應(yīng)用中，通過試驗確定最佳pH值范圍。

四、溶液溫度的影響

　　因為液相吸附時吸附熱較小，所以溶液溫度的影響較小。吸附是放熱反應(yīng)。吸附熱，即活性炭吸附單位重量的吸附質(zhì)（溶質(zhì)）放出的總熱量，以KJ/mol為單位。吸附熱越大，溫度對吸附的影響越大。另一方面，溫度對物質(zhì)的溶解度有影響，因此對吸附也有影響。用活性炭處理水時，溫度對吸附的影響不顯著。

五、多組分吸附質(zhì)共存的影響

　　應(yīng)用吸附法處理水時，通常水中不是單一的污染物質(zhì)，而是多組分污染物的混合物。在吸附時，它們之間可以共吸附，互相促進或互相干擾。一般情況下，多組分吸附時分別的吸附容量比單組分吸附時低。

六、吸附操作條件

　　因為活性炭液相吸附時，外擴散（液膜擴散）速度對吸附有影響，所以吸附裝置的型式、接觸時間（通水速度）等對吸附效果都有影響。

　　綜上所述，影響吸附的因素很多，應(yīng)綜合分析，根據(jù)具體情況，選擇最佳吸附條件，達到最好的吸附效果。