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废水处理中活性炭的现状
文章作者:bet356下载网络部 更新时间:2020-12-15 16:01:51

  废水处理中活性炭的现状

  活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有(you)(you)可调节的孔隙结构,良好(hao)的物理(li)和化(hua)学稳(wen)定性(xing)(xing),可变的比表(biao)面积(ji),以及易于(yu)功能化(hua)的可能性(xing)(xing)。这(zhei)为他们提供(gong)了新(xin)的属性(xing)(xing),并允许他们改善专(zhuan)有(you)(you)性(xing)(xing)能。本期主要介绍(shao)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)如(ru)(ru)何从水中去除污染物,例(li)如(ru)(ru)重金属离子(zi),染料(liao)(liao)以及有(you)(you)机或无机分(fen)子(zi)。首先,说明了不同活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的一般概述。第二部(bu)分(fen)专(zhuan)门介绍(shao)一些(xie)应用,例(li)如(ru)(ru)使(shi)用活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)作为吸附(fu)剂。对于(yu)这(zhei)些(xie)应用而言,似乎在(zai)不同规模(mo)下使(shi)用多孔材料(liao)(liao)对于(yu)废(fei)水处理(li)行业来说是非(fei)常有(you)(you)前途的。

  不同形式的活性炭

  活(huo)性炭(tan)在工业中被(bei)广(guang)泛用(yong)(yong)于各种(zhong)应(ying)用(yong)(yong)。每种(zhong)应(ying)用(yong)(yong)都需要一种(zhong)类型和形式的活(huo)性炭(tan)。市场上比较常见的如图1所示,并在以下小节中介绍。

  图(tu)1:活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)形式:(a)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)粉末,(b)颗粒状活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan),(c)挤出(chu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan),(d)浸渍活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan),(e)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)布(bu)。

  活性炭粉

  它以尺寸小(xiao)于(yu)100 µm的细颗(ke)粒形式出现,平均孔径在0.15和(he)0.25 µm之(zhi)间(图1a)。它们(men)的特征是较大的外表面和(he)深度减小(xiao)的孔。这(zhei)种类型的碳通常用于(yu)分批(pi)处理(li)液体废(fei)水。

  颗粒活性炭

  粒状或粒状活性炭由尺(chi)寸在0.5到10毫(hao)米之间(jian)的(de)晶粒形成(图1b)。这(zhei)些晶粒以小孔径(jing),大内表面和相(xiang)对小的(de)外(wai)表面而闻(wen)名。这(zhei)种类型(xing)的(de)碳(tan)用于处理气(qi)体和液(ye)体流出物。

  挤压活性炭

  为了制造挤(ji)出(chu)的(de)活(huo)性炭,将(jiang)(jiang)碳(tan)质(zhi)原料(liao)磨(mo)细(xi);将(jiang)(jiang)粘(zhan)合剂添(tian)加到该粉末(mo)中以(yi)获得糊状物,该糊状物通(tong)过挤(ji)出(chu)装(zhuang)置(zhi)产(chan)生确定的(de)长度(du)和宽度(du)的(de)挤(ji)出(chu)物(图1c)。然后将(jiang)(jiang)这些挤(ji)出(chu)物焦化(hua)并(bing)在气流(liu)下活(huo)化(hua)。这些材料(liao)用于气相应用。

  浸渍活性炭

  活性(xing)炭(tan)也(ye)可(ke)(ke)以用试剂(ji)(ji)浸渍,以优(you)化其对(dui)某些(xie)分子的吸(xi)附能(neng)(neng)力(图1d)。因此,通过这种类型的材(cai)料有助于从气体中除去(qu)某些(xie)杂质,而对(dui)于常规(gui)的活性(xing)炭(tan)吸(xi)附剂(ji)(ji)则是(shi)不可(ke)(ke)能(neng)(neng)的。

  活性炭布

  活(huo)性炭布是通过(guo)将粘胶或聚丙烯腈类型的合成前体组织(zhi)碳化(hua),然后进行活(huo)化(hua)得到的(图1e)。这些(xie)织(zhi)物是非(fei)常多孔的材料(liao),具有非(fei)常高的比表面积,并且微孔的分(fen)布占总孔体积的90%。这些(xie)材料(liao)因其精细(xi)应(ying)用和催(cui)化(hua)作用而闻名(ming)。

  活性炭在污水处理中的作用

  长期以来,活性(xing)炭(tan)(tan)一直是(shi)工(gong)业领(ling)域中(zhong)使用(yong)比较(jiao)广泛(fan)的(de)(de)材(cai)(cai)料之(zhi)一,因(yin)为(wei)它在净化液(ye)体(ti)(ti)和过滤(lv)气体(ti)(ti)中(zhong)起着至关重(zhong)要(yao)的(de)(de)作(zuo)用(yong)。但(dan)是(shi),活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)制造和使用(yong)方(fang)面的(de)(de)创新是(shi)由(you)(you)对自(zi)然(ran)资源的(de)(de)再利用(yong)和防止环境污染(ran)的(de)(de)需(xu)求推动的(de)(de)。因(yin)此,就这(zhei)(zhei)些碳质材(cai)(cai)料的(de)(de)制造和再生而言,在优化这(zhei)(zhei)些碳质材(cai)(cai)料方(fang)面已经(jing)取得了许多进展(zhan)。这(zhei)(zhei)已经(jing)促使冶金,石油,食品,化学和汽车等(deng)多个行业将活性(xing)炭(tan)(tan)用(yong)于(yu)多种用(yong)途。当(dang)前,活性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)主要(yao)应用(yong)在于(yu)气相或(huo)​​液(ye)相中(zhong)污染(ran)物(wu)的(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)过程。实际(ji)上(shang)(shang),活性(xing)炭(tan)(tan)属于(yu)无(wu)定形(xing)碳,经(jing)过化学修饰(shi),形(xing)成了多孔结构,大部分为(wei)微孔,具有(you)表面功(gong)能,可为(wei)活性(xing)炭(tan)(tan)提供(gong)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)各种化学物(wu)质的(de)(de)出色材(cai)(cai)料。这(zhei)(zhei)种吸(xi)附(fu)(fu)(fu)现象是(shi)由(you)(you)于(yu)存在范德华类型的(de)(de)物(wu)理(li)力,从而导致(zhi)界面处的(de)(de)被(bei)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)浓度高于(yu)流体(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)被(bei)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)浓度。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)也可能由(you)(you)碳表面上(shang)(shang)的(de)(de)活性(xing)位点和被(bei)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)物(wu)之(zhi)间(jian)形(xing)成的(de)(de)共(gong)价键引起,这(zhei)(zhei)类似于(yu)化学吸(xi)附(fu)(fu)(fu)现象。在废水(shui)处理(li)领(ling)域作(zuo)用(yong)很大。

  应该注意的(de)(de)(de)(de)是(shi),对活(huo)化(hua)(hua)(hua)过(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)理(li)(li)解是(shi)优化(hua)(hua)(hua)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)制备的(de)(de)(de)(de)基本步骤。实际上(shang)(shang),各(ge)种(zhong)(zhong)化(hua)(hua)(hua)学(xue),物(wu)(wu)理(li)(li)和(he)物(wu)(wu)理(li)(li)化(hua)(hua)(hua)学(xue)方(fang)法被用(yong)(yong)于(yu)(yu)从(cong)不同(tong)的(de)(de)(de)(de)天然或(huo)(huo)(huo)合(he)成资源合(he)成活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。化(hua)(hua)(hua)学(xue)处(chu)理(li)(li)涉(she)及(ji)通过(guo)浸渍然后热(re)解使用(yong)(yong)活(huo)化(hua)(hua)(hua)剂,而(er)物(wu)(wu)理(li)(li)过(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)涉(she)及(ji)在(zai)(zai)(zai)蒸气或(huo)(huo)(huo)二(er)氧化(hua)(hua)(hua)碳(tan)存(cun)在(zai)(zai)(zai)下的(de)(de)(de)(de)高温热(re)处(chu)理(li)(li)。但是(shi),这(zhei)两种(zhong)(zhong)方(fang)法的(de)(de)(de)(de)组合(he)也(ye)已用(yong)(yong)于(yu)(yu)生产活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)。根据所采(cai)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)处(chu)理(li)(li)方(fang)法,很(hen)难预测碳(tan)的(de)(de)(de)(de)物(wu)(wu)理(li)(li)化(hua)(hua)(hua)学(xue)和(he)形态特(te)性(xing)(xing)。看来(lai)(lai)形态,物(wu)(wu)理(li)(li)化(hua)(hua)(hua)学(xue),质(zhi)地,通过(guo)改(gai)变(bian)活(huo)化(hua)(hua)(hua)时间和(he)温度以及(ji)所用(yong)(yong)前(qian)体(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)质(zhi),活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)表面(mian)(mian)性(xing)(xing)质(zhi)会发(fa)生显着(zhe)变(bian)化(hua)(hua)(hua)。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)(mian)的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)学(xue)性(xing)(xing)质(zhi)取决(jue)于(yu)(yu)存(cun)在(zai)(zai)(zai)于(yu)(yu)表面(mian)(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)杂原子(zi)的(de)(de)(de)(de)类型,例如氧,氮,硫等(deng)(deng)。这(zhei)些积(ji)累在(zai)(zai)(zai)表面(mian)(mian)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)杂原子(zi)或(huo)(huo)(huo)基团(tuan)要么(me)来(lai)(lai)自原材(cai)料本身,要么(me)在(zai)(zai)(zai)活(huo)化(hua)(hua)(hua)过(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)被引入。这(zhei)在(zai)(zai)(zai)很(hen)大程(cheng)(cheng)(cheng)度上(shang)(shang)与前(qian)体(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)质(zhi)有(you)关。所有(you)这(zhei)些特(te)性(xing)(xing)对于(yu)(yu)使用(yong)(yong)碳(tan)作(zuo)为(wei)水溶液中(zhong)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)剂具有(you)重要意义(yi)。实际上(shang)(shang),污(wu)染(ran)物(wu)(wu)在(zai)(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)是(shi)一个复杂的(de)(de)(de)(de)过(guo)程(cheng)(cheng)(cheng),在(zai)(zai)(zai)涉(she)及(ji)物(wu)(wu)理(li)(li)作(zuo)用(yong)(yong)和(he)/或(huo)(huo)(huo)化(hua)(hua)(hua)学(xue)键的(de)(de)(de)(de)过(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong),各(ge)种(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)可以共存(cun)。从(cong)而(er),可能发(fa)生的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)机理(li)(li)为(wei)静电相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong),氢键,π-π堆(dui)积(ji)相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong),孔填充,疏(shu)水相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong),离子(zi)交换以及(ji)其他(ta)相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)(n-π相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)等(deng)(deng))和(he)络合(he)反应。图2说明了在(zai)(zai)(zai)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)上(shang)(shang)吸(xi)附(fu)污(wu)染(ran)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)主(zhu)要相(xiang)(xiang)互(hu)(hu)作(zuo)用(yong)(yong)方(fang)法。

  图(tu)2:污染物与活性炭相互作(zuo)用的推测机制(zhi)。

  活(huo)(huo)性炭多孔(kong)网络通过孔(kong)填充机制促(cu)(cu)进了(le)(le)污染物(wu)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)。受吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)剂对(dui)污染物(wu)的(de)(de)(de)亲和(he)力的(de)(de)(de)影响。建议使(shi)用(yong)(yong)π-π堆积相(xiang)互作用(yong)(yong)来吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)含(han)活(huo)(huo)性炭的(de)(de)(de)芳环上(shang)的(de)(de)(de)芳族化(hua)(hua)合(he)物(wu)。离(li)子和(he)可电(dian)离(li)化(hua)(hua)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)过程中(zhong)会遇(yu)到(dao)静电(dian)相(xiang)互作用(yong)(yong)。带正(zheng)电(dian)荷的(de)(de)(de)化(hua)(hua)合(he)物(wu)将倾向于(yu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)在带负电(dian)荷的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)表面上(shang),而阴离(li)子化(hua)(hua)合(he)物(wu)将与(yu)(yu)带正(zheng)电(dian)荷的(de)(de)(de)部位(wei)结合(he)。这些相(xiang)互作用(yong)(yong)还涉及存(cun)在于(yu)活(huo)(huo)性炭表面上(shang)的(de)(de)(de)官(guan)能(neng)团(tuan)(羧(suo)酸,内酯,酚等)与(yu)(yu)被吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)的(de)(de)(de)官(guan)能(neng)团(tuan)之(zhi)(zhi)间的(de)(de)(de)弱相(xiang)互作用(yong)(yong)力和(he)氢键(jian)。实际(ji)上(shang),碳(tan)(tan)表面上(shang)的(de)(de)(de)极性基团(tuan)促(cu)(cu)进了(le)(le)水的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu),并促(cu)(cu)进了(le)(le)碳(tan)(tan)与(yu)(yu)含(han)有负电(dian)性元素的(de)(de)(de)被吸(xi)附(fu)(fu)(fu)(fu)物(wu)之(zhi)(zhi)间的(de)(de)(de)氢键(jian)形成。

  废(fei)水(shui)(shui)处理中(zhong)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)现状解释了(le)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)在生物(wu)学(xue),材料化学(xue),能(neng)量存储,电化学(xue)和(he)废(fei)水(shui)(shui)处理等各个(ge)领(ling)域中(zhong)的(de)(de)用(yong)途。活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)由于(yu)其(qi)化学(xue),结构和(he)质地组(zu)成的(de)(de)多样(yang)性而具(ju)有吸附(fu)特性,因此被广泛(fan)用(yong)于(yu)水(shui)(shui)处理领(ling)域。这些性质与(yu)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)的(de)(de)前体和(he)制备方(fang)法有关。我们简单了(le)介绍(shao)几种活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)在废(fei)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)应(ying)用(yong),如果有什么不(bu)太了(le)解的(de)(de)可以咨询我们的(de)(de)技(ji)术。

文章标签:椰壳活性炭,果壳活性炭,煤质活性炭,木质活性炭,蜂窝活性炭,净水活性炭.

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