Aktif Karbonun Adsorpsiyon Prensibi

Aktif karbonun tanıtımı

Aktif karbon, siyah bir toz veya granüler karbon malzemesidir. Aktif karbon yapısındaki mikrokristal karbonun düzensiz düzenlenmesi nedeniyle, çapraz bağlantılar arasında gözenekler vardır ve aktivasyon sırasında karbon yapısı kusurları üretilecektir, bu nedenle düşük kütle yoğunluğuna sahip bir tür gözenekli karbondur ve büyük spesifik yüzey alanı. Filtrenin ana malzemesi.

Aktif karbon üretimi

Aktif karbonun ana hammaddesi, kömür, odun, meyve kabuğu, hindistancevizi kabuğu, ceviz kabuğu, kayısı kabuğu, hünnap kabuğu vb. gibi hemen hemen tüm karbon -zengini organik malzemeler olabilir. Bu karbonlu malzemeler dönüştürülür. bir aktivasyon fırınında yüksek sıcaklık ve belirli basınçta piroliz yoluyla aktif karbon. Bu aktivasyon işlemi sırasında yavaş yavaş büyük bir yüzey alanı ve karmaşık bir gözenek yapısı oluşur ve bu gözenekler içinde ve üzerinde adsorpsiyon adı verilen işlem gerçekleşir. Aktif karbondaki gözeneklerin boyutu, adsorbat üzerinde seçici bir adsorpsiyon etkisine sahiptir, çünkü makromoleküller aktif karbonun gözeneklerine gözeneklerinden daha küçük giremez. Aktif karbon, ham maddeler olarak karbonize edilen ve yüksek sıcaklıkta aktive edilen karbon temelli malzemelerden yapılmış hidrofobik bir adsorbandır. Aktif karbon çok sayıda mikro gözenek içerir ve çok büyük bir yüzey alanına sahiptir, bu da rengi ve kokuyu etkili bir şekilde giderebilir ve bazı toksik ağır metaller de dahil olmak üzere ikincil atıklardaki çoğu organik kirleticiyi ve bazı inorganik maddeleri giderebilir.

Aktif karbon prensibi

1) Filtreleme prensibi

Aktif karbon filtresi, sudaki askıda haldeki kirleticileri durdurma işlemidir ve yakalanan askıda kalan madde, aktif karbonlar arasındaki boşlukları doldurur. Aktif karbon malzemenin partikül boyutunun artmasıyla filtre tabakasının gözenek boyutu ve gözenekliliği artar. Yani, aktif karbonun partikül boyutu ne kadar kalınsa, askıda katıları barındırabilecek alan o kadar büyük olur. Gelişmiş filtreleme kapasitesi, artan kir tutma kapasitesi ve artan kir tutma olarak kendini gösterir. Aynı zamanda, aktif karbon filtre tabakasının gözenekleri ne kadar büyük olursa, sudaki askıda kalan katı maddeler o kadar derinde aktif karbon filtre tabakasının bir sonraki tabakasına taşınabilir. Yeterli koruma kalınlığı koşulu altında, askıda katı maddeler daha fazla tutulabilir, bu da orta ve alt filtre katmanlarını daha verimli hale getirir. Durdurma işlevi iyi uygulanır ve birimin kirletici yakalama miktarı artar.

Açıkça söylemek gerekirse, aktif karbonun askıda katı maddeler için tutma kapasitesi, aktif karbon tarafından sağlanan yüzey alanından gelir. Akış hızı düşük olduğunda, ünitenin filtrasyon kapasitesi esas olarak aktif karbonun tarama etkisinden gelir ve akış hızı hızlı olduğunda, filtrasyon kapasitesi aktif karbon partiküllerinin yüzeyindeki adsorpsiyon etkisinden gelir. Yapışma ne kadar güçlüyse.

2) Adsorpsiyon prensibi

Adsorpsiyon işlemi sırasında aktif karbon molekülleri ve kirletici moleküller arasındaki farklı kuvvetlere göre, adsorpsiyon iki kategoriye ayrılabilir: fiziksel adsorpsiyon ve kimyasal adsorpsiyon (aktif adsorpsiyon olarak da bilinir). Adsorpsiyon işleminde, aktif karbon molekülleri ile kirletici moleküller arasındaki kuvvet van der Waals kuvveti (veya elektrostatik çekim) olduğunda, buna fiziksel adsorpsiyon denir; Aktif karbon molekülleri ile kirletici moleküller arasındaki kuvvet kimyasal bağlar olduğunda buna kemisorpsiyon denir. . Fiziksel adsorpsiyonun adsorpsiyon gücü esas olarak aktif karbonun fiziksel özellikleri ile ilgilidir ve aktif karbonun kimyasal özellikleri ile çok az ilgisi vardır. Van der Waals kuvveti zayıf olduğu için kirletici moleküllerin yapısı üzerinde çok az etkisi vardır. Bu kuvvet moleküller arası kohezyon kuvveti ile aynıdır, bu nedenle fiziksel adsorpsiyon aglomerasyon fenomeni ile karşılaştırılabilir. Kirleticilerin kimyasal özellikleri, fiziksel adsorpsiyonda değişmeden kalır.

Güçlü kimyasal bağ nedeniyle, kirletici moleküllerin yapısı üzerinde büyük bir etkiye sahiptir, bu nedenle kimyasal adsorpsiyon, kirleticiler ve aktif karbon arasındaki kimyasal etkileşimin sonucu olan kimyasal bir reaksiyon olarak kabul edilebilir. Kemisorpsiyon genellikle basit pertürbasyon veya zayıf polarizasyondan ziyade elektron çifti paylaşımını veya elektron transferini içerir ve geri dönüşü olmayan bir kimyasal reaksiyon sürecidir. Fiziki adsorpsiyon ve kemisorpsiyon arasındaki temel fark, adsorpsiyon bağını oluşturan kuvvettir.

Adsorpsiyon işlemi, kirletici moleküllerin katı yüzeye adsorbe edildiği ve moleküllerin serbest enerjisinin azalacağı bir işlemdir. Bu nedenle adsorpsiyon işlemi ekzotermik bir işlemdir ve açığa çıkan ısıya kirleticinin katı yüzey üzerinde adsorpsiyon ısısı denir. Fiziksel adsorpsiyon ve kimyasal adsorpsiyonun farklı kuvvetleri nedeniyle, adsorpsiyon ısısı, adsorpsiyon hızı, adsorpsiyon aktivasyon enerjisi, adsorpsiyon sıcaklığı, seçicilik, adsorpsiyon katman sayısı ve adsorpsiyon spektrumunda belirli farklılıklar gösterirler.

Aktif karbon adsorpsiyon teknolojisi, Çin'de uzun yıllardır ilaç, kimya ve gıda endüstrilerinin rafine edilmesi ve renklerinin giderilmesinde kullanılmaktadır. 1970'lerden beri endüstriyel atıksu arıtımı için kullanılmaktadır. Üretim uygulaması, aktif karbonun sudaki organik kirleticileri izlemek için mükemmel adsorpsiyona sahip olduğunu ve tekstil baskı ve boyama, boya kimya endüstrisi, gıda işleme ve organik kimya endüstrisi gibi endüstriyel atık sular üzerinde iyi adsorpsiyon etkisine sahip olduğunu göstermektedir. Normal koşullar altında, sentetik boyalar, yüzey aktif maddeler, fenoller, benzenler, organoklorinler, pestisitler ve petrokimyasal ürünler gibi atık sudaki BOİ ve KOİ gibi kapsamlı göstergelerle temsil edilen organik bileşikleri giderme konusunda benzersiz bir yeteneğe sahiptir. Bu nedenle, aktif karbon adsorpsiyonu, endüstriyel atık suyun ikincil veya üçüncül arıtımı için yavaş yavaş ana yöntemlerden biri haline gelmiştir.

Adsorpsiyon, bir maddenin diğerinin yüzeyine bağlanmasının yavaş-etkilenme sürecidir. Adsorpsiyon, yüzey gerilimi ve yüzey enerjisindeki değişikliklerle ilgili bir arayüzey olayıdır. Adsorpsiyona neden olan iki itici güç vardır, biri solvent suyunun hidrofobik maddelere itilmesi, diğeri ise katıların çözünenlere afinite çekimidir. Atıksu arıtımında adsorpsiyonun çoğu, bu iki kuvvetin birleşik etkisinin sonucudur. Aktif karbonun spesifik yüzey alanı ve gözenek yapısı, adsorpsiyon kapasitesini doğrudan etkiler. Aktif karbon seçilirken atıksu kalitesine göre deneylerle belirlenmelidir. Baskı ve boyama atıksuları için geçiş gözenekleri gelişmiş karbon türleri seçilmelidir. Ayrıca kül içeriğinin de etkisi vardır. Kül içeriği ne kadar küçük olursa, adsorpsiyon performansı o kadar iyi olur; adsorbat molekülünün boyutu karbon gözenek çapına ne kadar yakınsa, adsorbe edilmesi o kadar kolay olur; adsorbat konsantrasyonu ayrıca aktif karbonun adsorpsiyon kapasitesini de etkiler. Belirli bir konsantrasyon aralığında, adsorbat konsantrasyonunun artmasıyla adsorpsiyon kapasitesi artar. Ayrıca su sıcaklığı ve pH da rol oynar. Adsorpsiyon kapasitesi su sıcaklığının artmasıyla azalmıştır.