活性炭、活性炭または活性化炭としても知られています。それは黒い粉っぽいまたは粒状の炭素物質です。活性炭は、微結晶炭素の不規則な配置と交差接続間の細孔の存在により、低梱包密度と大きな特定の表面積を持つ多孔質炭素であり、活性化中に炭素構造の欠陥を引き起こす可能性があります。また、フィルターを作成するための主な素材でもあります。
活性炭の生産
活性炭の主な原材料は、ほぼすべての有機材料が石炭、木材、フルーツシェル、ココナッツシェル、クルミの殻、アプリコットシェル、ジュジュブシェルなど、炭素に大きな含有量を持つことができます。これらの炭素を含む材料は、高温および活性化炉での特定の圧力を介して活性炭に変換されます。この活性化プロセス中に、巨大な表面積と複雑な細孔構造が徐々に形成され、いわゆる吸着プロセスがこれらの細孔や表面で発生します。活性炭の細孔のサイズは、大きな分子が孔よりも小さい活性炭の細孔に入ることができないため、吸着酸塩に選択的な吸着効果があります。活性炭は、主に原材料として炭素を含む物質の高温炭化と活性化によって生成される疎水性吸着剤です。活性炭には多数のマイクロポアが含まれており、非常に大きな表面積があり、色と臭気を効果的に除去できます。また、ほとんどの有機汚染物質や、毒性の重金属を含む特定の無機物質を二次排水から除去することもできます。
活性炭の原理
1。フィルタリング原則
活性炭フィルターは、水中で懸濁した汚染物質を傍受するプロセスであり、傍受された懸濁した固形物は活性炭素間の隙間を埋めます。フィルター層の細孔サイズと多孔度は、活性炭材料の粒子サイズとともに増加します。活性炭の粒子サイズが粗く、懸濁した固形物を収容できる空間が大きくなります。フィルタリング能力の強化、汚染物質の保有能力の向上、およびより大きな傍受能力として機能します。同時に、活性炭フィルター層の細孔が大きいほど、水中のより深い吊りついた固形物は、活性炭フィルター層の次の層に輸送できます。十分な保護厚さでは、より多くの懸濁した固体を傍受することができ、フィルター層の中間層と下層が傍受の役割をより良く再生し、ユニットの傍受能力を高めることができます。
一般的に言えば、懸濁した固形物を傍受する活性炭の能力は、活性炭によって提供される表面積に由来します。流量が低い場合、ユニットのろ過能力は、主に活性炭のスクリーニング効果から生じますが、流量が高くなると、ろ過能力は活性炭粒子の表面への吸着効果に由来します。ろ過プロセス中に、活性炭によって提供される粒子表面積が大きいほど、水中の懸濁固形物への接着が強くなります。
2。吸着原理
吸着プロセス中の活性炭分子と汚染物質分子の間の異なる力によれば、吸着は物理的吸着と化学吸着（活性吸着とも呼ばれる）の2つのカテゴリに分けることができます。吸着プロセス中に、活性炭分子と汚染物質分子間の相互作用力がファンデルワールス力（または静電引力）である場合、それは物理的吸着と呼ばれます。活性炭素分子と汚染物質分子との間の相互作用力が化学結合である場合、化学吸着と呼ばれます。物理的吸着の吸着強度は、主に活性炭の物理的特性に関連しており、活性炭の化学的特性とはほとんど関係がありません。ファンデルワールスの力が弱いため、汚染物質分子の構造にほとんど影響を与えません。この力は分子間凝集に似ているため、物理的な吸着は凝縮現象と類似することができます。汚染物質の化学的特性は、物理的な吸着中は変わらないままです。
強力な化学結合により、化学吸着は汚染物質分子の構造に大きな影響を与えます。したがって、化学吸着は、汚染物質と活性炭との間の化学的相互作用の結果である化学反応と見なすことができます。化学吸着には、一般に、単純な摂動や弱い偏光ではなく、電子ペアの共有または電子移動が含まれ、不可逆的な化学反応プロセスです。物理的な吸着と化学吸着の根本的な違いは、吸着結合を生成する力にあります。
吸着プロセスは、汚染物質分子が固体表面に吸着されるプロセスであり、分子の自由エネルギーが減少するプロセスです。したがって、吸着プロセスは発熱プロセスであり、放出される熱はこの固体表面の汚染物質の吸着熱と呼ばれます。物理的な吸着と化学的吸着の力が異なるため、吸着熱、吸着速度、吸着活性化エネルギー、吸着温度、選択性、吸着層、吸着スペクトルに特定の違いを示します。
活性炭吸着技術は、長年にわたって中国の医薬品、化学物質、食品などの産業での精製と脱色に使用されてきました。 1970年代に産業廃水処理に使用され始めました。生産慣行は、活性炭が水中の微量有機汚染物質の優れた吸着特性を持っていることを示しており、繊維印刷や染料、染料化学産業、食品加工、有機化学産業などの工業用廃水に良い吸着効果があります。一般に、合成染料、界面活性剤、フェノール、ベンゼン、有機塩素、農薬、石油化学製品など、廃水中のBODやCODなどの包括的な指標で表される有機化合物は、ユニークな除去能力を持っています。したがって、活性炭吸着は、産業廃水の二次または三次治療の主要な方法の1つに徐々になりました。
吸着は、物質が別の物質の表面に付着する遅いプロセスです。吸着は、表面張力と表面エネルギーの変化に関連する界面現象です。吸着を引き起こす2つの駆動力があります。1つは疎水性物質上の溶媒水の反発力、もう1つは溶質の固体の親和性魅力です。廃水処理における吸着は、主にこれら2つの力の結合作用の結果です。活性炭の特定の表面積と細孔構造は、吸着能力に直接影響します。活性炭を選択するときは、廃水の水質に基づいた実験を通じて決定する必要があります。廃水の印刷と染色のために、よく発達した遷移細孔を備えた炭を選択することをお勧めします。さらに、灰の含有量にも影響があり、灰の含有量が小さくなるほど、吸着性能が向上します。吸着分子のサイズが炭素の細孔直径に近いほど、吸着するのが簡単になります。吸着物の濃度は、活性炭の吸着能力にも影響を与えます。特定の濃度範囲内で、吸着能力は吸着濃度の増加とともに増加します。さらに、水温とpH値も関連しています。吸着能力は、水温の上昇とともに減少します。
