影响活性炭液相吸附的主要因素

发布时间:2021/6/25 14:30:00 浏览次数:128
文章来源:www.590.com网络部 作者:www.590.com小编

 研究表明,活性炭这种多孔材料其表面是非ji性的,而水分子属于ji性溶剂。所以,活性炭用于吸附水溶液中的有机物是zui理想的状态。

通常来讲,活性炭(特例除外)对溶质的吸附遵循特劳伯规则。该规则认为,在同一溶液中,表面张力小的成分会被优先吸附。在多元系统中,溶解度小的成分容易被吸附,ji性小的成分容易被吸附;同一物质在溶解度小的溶剂中优先被吸附;同一族化合物,分子量大的成分易被吸附。

活性炭在液相中的应用,应考虑的因素很多,主要有活性炭添加量、温度、时间、酸碱度、作业方式等。

一、活性炭添加量

加量是影响活性炭液相吸附性能的一个重要因素。增大活性炭的添加量,有助于增加吸附活性位、提高吸附效果,但是也会增加吸附过程中的阻力。因此,要确定合理的添加量,zui大限度地发挥活性炭的吸附性能,达到理想的吸附效果。

zui佳添加量可以通过实验研究确定,但实践证明,生产过程中的实际使用量通常比实验室获得的添加量要少,原因尚不明确,需要进一步研究。因此,对于活性炭添加量的确定,通常是根据实践经验来确定。由于每次使用的工程不一样,且每批活性炭的性能也不同,这就需要构建一个实验研究和实践使用之间的比例关系,同时辅以操作者的成熟经验。一般来说,在添加炭样5~10min后进行取样观察,判断是否正确。

二、时间 

  脱色或精制所需的时间,受许多因素影响,如炭的粒度、炭的用量、液体温度和黏度等,一般需要10~60min。炭越细或用炭量越多则时间越短,当液体黏度大或用炭量很少时则时间就长些。对给定的色素和给定的活性炭种类,在同一条件下,随着时间的延长,单位质量的活性炭对色素的吸附变化并不大。表5-1为三种色素在溶液的平衡浓度为0.1mmol/L时,在25℃时,活性炭对色素的吸附量随时间变化的情况。

         表5-1 时间对活性炭吸附性能的影响

种类

色素

吸附量/(mmol/g)

5min

10min

60min.

1

亚甲基蓝

0.82

0.82

0.83

2

 

0.44

0.46

3

0.63

0.66

0.70

1

孔雀绿

0.95

1.04

1.07

2

 

0.27

0.30

3

0.59

 

0.81

1

茜素红

1.21

1.25

1.25

2

 

0.55

0.60

3

 

0.52

0.59

 

所有的活性炭其吸附速率都是不相同的,因此,为求生产效率,生产车间的脱色作业时间应由实验室或车间操作经验确定。

三、温度

诸多研究表明,活性炭在液相中的吸附过程是放热的,降低温度有利于吸附性能的提高。但是,在液相中,升高温度可以有助于促进液相分子的活度和扩散,增强其在活性炭孔隙结构中的吸附。在实际应用过程中,温度的确定不仅考虑上述因素,还需要兼顾液体自身特性,比如黏度大的液体需要通过提高温度来增加其流动性,对于某些熔点高的物质也需要确保温度高于熔点,而热敏性差的物质就需要考虑温度对其有效成分的影响。总之,温度对于活性炭应用的影响,不仅需要考虑吸附性能也需要考虑应用状况,无法通过温度变化来提高其吸附量,也难以规定统一的操作温度,需要视情况而定。表5-2中的数据亦可资参考。三种色素的吸附量随温度变化的情况(时间为60min)。

      表5-2 温度对活性炭吸附性能的影响 

种类

色素

吸附量/(mmol/g)

25℃

80℃

1

亚甲基蓝

0.83

0.85

2

0.37

0.39

3

0.46

0.56

1

孔雀绿

1.07

1.08

2

0.45

0.53

3

0.30

0.42

1

茜素红

1.25

1.15

2

0.60

0.55

3

0.56

0.66

 四、酸碱度

pH值对活性炭液相吸附有着显著的影响,尤其是用于色素吸附。由于天然色素很多都是酸性色素,也有少量碱性色素,所以通过选择合适的pH值可以增加活性炭对色素的吸附性能。活性炭对一些物质的吸附均随介质pH值的变化而变化,包括水溶液和非水溶液。以下是pH值的变化对脱色性能的影响。

当平衡浓度为0.1g/L时每克活性炭吸附苯胺量随溶液pH值变化的情况如表5-3所示。

表5-3 溶液pH值的变化对活性炭吸附苯胺的影响 

溶液的pH值

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

吸附量/(g/g)

0.038

0.04

0.050

0.060

0.115

0.147

0.150

0.160 

 活性炭的PH值的变化对椰子油脱色率的影响如表5-4所示。 

 

   5-4 活性炭的pH值对椰子油脱色率的影响 

活性炭的pH值

2.5

4.0

4.5

6.0

7.0

8.5

脱色率/%

66

64

62

60

55

55

 

五、作业方式

 活性炭在液相吸附中的应用工艺主要有间歇式工业和连续式工艺,工艺的选择需要根据物料性质和使用状况来决定。使用粉炭脱色多是间歇作业,粉炭用水调和后用泵抽到脱色缸,脱色后的溶液通过各种形式的滤器过滤,滤饼再经洗涤。使用颗粒状活性炭多是连续式作业,活性炭装填脱色塔,脱色塔由多个塔串联组成,连续脱色,分步再生。好多工厂采用两步法,即色素负荷大、溶液杂质多的情况下先用粉炭脱色,滤液再经颗粒炭脱色精制。

随着技术的不断发展,目前使用较多的是双阶段法。该方法是将已用过一次的脱色活性炭重新用在色素负荷重要的溶液,然后投入新炭再脱色一次,此而经过使用的炭重新用于粗品脱色。某些溶液在脱色后要经蒸发浓缩,蒸发浓缩前后都要经脱色处理。

活性炭在液相吸附中的应用工艺主要有间歇式工业和连续式工艺,工艺的选择需要根据物料性质和使用状况来决定。使用粉炭脱色多是间歇作业,粉炭用水调和后用泵抽到脱色缸,脱色后的溶液通过各种形式的滤器过滤,滤饼再经洗涤。使用颗粒状活性炭多是连续式作业,活性炭装填脱色塔,脱色塔由多个塔串联组成,连续脱色,分步再生。好多工厂采用两步法,即色素负荷大、溶液杂质多的情况下先用粉炭脱色,滤液再经颗粒炭脱色精制。

随着技术的不断发展,目前使用较多的是双阶段法。该方法是将已用过一次的脱色活性炭重新用在色素负荷重要的溶液,然后投入新炭再脱色一次,此而经过使用的炭重新用于粗品脱色。某些溶液在脱色后要经蒸发浓缩,蒸发浓缩前后都要经脱色处理。

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