飲料機械專家詳解活性炭吸附原理
1,、依靠自身獨特的孔隙結(jié)構(gòu) 活性炭是一種主要由含碳材料制成的外觀呈黑色,,內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積大,、吸附能力強的一類微晶質(zhì)碳素材料,。活性炭材料中有大量肉眼看不見的微孔,,1克活性炭材料中微孔,,將其展開后表面積可高達800-1500平方米,特殊用途的更高,。也就是說,,在一個米粒大小的活性炭顆粒中,微孔的內(nèi)表面積可能相當于一個客廳面積的大小,。正是這些高度發(fā)達,,如人體毛細血管般的孔隙結(jié)構(gòu),使活性炭擁有了優(yōu)良的吸附性能,。 ,、
2、分子之間相互吸附的作用力 也叫“凡德瓦引力”,。 雖然分子運動速度受溫度和材質(zhì)等原因的影響,,但它在微環(huán)境下始終是不停運動的。由于分子之間擁有相互吸引的作用力,,當一個分子被活性炭內(nèi)孔捕捉進入到活性炭內(nèi)孔隙中后,,由于分子之間相互吸引的原因,,會導(dǎo)致更多的分子不斷被吸引,直到添滿活性炭內(nèi)孔隙為止,。
活性炭脫附的幾種方法
(1)升溫脫附,。物質(zhì)的吸附量是隨溫度的升高而減小的,將吸附劑的溫度升高,,可以使已被吸附的組分脫附下來,,這種方法也稱為變溫脫附,整個過程中的溫度是周期變化的,。微波脫附是由升溫脫附改進的一種技術(shù),,微波脫附技術(shù)已應(yīng)用于氣體分離、干燥和空氣凈化及廢水處理等方面,。在實際工作中,,這種方法也是最常用的脫附方法。
(2)減壓脫附,。物質(zhì)的吸附量是隨壓力的升高而升高的,,在較高的壓力下吸附,降低壓力或者抽真空,,可以使吸附劑再生,,這種方法也稱為變壓吸附。此法常常用于氣體脫附,。
(3)沖洗脫附,。用不被吸附的氣體(液體)沖洗吸附劑,使被吸附的組分脫附下來,。采用這種方法必然產(chǎn)生沖洗劑與被吸附組分混合的問題,,需要用別的方法將它們分離,因此這種方法存在多次分離的不便性,。
(4)置換脫附,。置換脫附的工作原理是用比被吸附組分的吸附力更強的物質(zhì)將被吸組分置換下來。其后果是吸附劑上又吸附了置換上去的物質(zhì),,必須用別的方法使它們分離,。例如,活性炭對Ca2+,、C1-有一定的吸附能力,,這些離子占據(jù)了吸附活性中心,可對活性炭吸附無機單質(zhì)或有機物產(chǎn)生不利影響,。因此,,用活性炭吸附待分離溶液中的物質(zhì)后,選用CaCl2作為脫附劑可降低活性炭對吸附質(zhì)的吸附穩(wěn)定性,,從而達到降低脫附活化能的目的,。
(5)磁化脫附,。由于單分子水的性質(zhì)比簇團中的水分子活潑得多,能充分顯示它的偶極子特性,,從而使水的極性增強,。預(yù)磁處理能增大水的極性,這就能充分解釋經(jīng)過預(yù)磁處理后活性炭的吸附容量減小的現(xiàn)象,。當磁場強度增大時,分離出的單個水分子越多,,則阻礙作用就越大,,從而吸附容量減小得也就越多�,;钚蕴勘旧頌榉菢O性物質(zhì),,活性炭的表面由于活化作用而具有氧化物質(zhì),且吸附劑是在濕空氣條件下活化而成,,它使活性炭的表面氧化物質(zhì)以酸性氧化物占優(yōu)勢,,從而使活性炭具有極性,能夠吸附極性較強的物質(zhì),。由于這些帶極性的基團易于吸附帶極性的水,,從而阻礙了吸附劑在水溶液中吸附非極性物質(zhì)。這種方法常用于溶液中對吸附質(zhì)的脫附,。
(6)超聲波脫附,。超聲波(場)是通過產(chǎn)生協(xié)同作用來改變吸附相平衡關(guān)系的,在超聲波(場)作用下的吸附體系中添加第三組分后,,體系相平衡關(guān)系朝固相吸附量減少方向移動的程度大于在常規(guī)條件下的吸附體系,。根據(jù)超聲波的作用原理推測,可能是因為第三組分改變了流體相的極性,,增加了空化核的表面張力,,使得微小氣核受到壓縮而發(fā)生崩潰閉合周期縮短的現(xiàn)象,從而產(chǎn)生更強烈的超聲空化作用,。因此,,在用活性炭吸附待分離溶液中的物質(zhì)后,可以用超聲波(場)產(chǎn)生協(xié)同作用來改變吸附相平衡關(guān)系,,降低活性炭對吸附質(zhì)的吸附穩(wěn)定性,,從而達到降低脫附化能的目的。
活性炭吸附法脫氮是用活性炭作吸附劑吸附去除尾氣中NOX的技術(shù),�,;钚蕴磕芪絅O2,還能促進NO氧化成NO2,。特定品種的活性炭還可使NOX還原為N2,�,;钚蕴靠啥ㄆ谟脡A液再生。NOX尾氣中氮含量大有利于吸附,;水分的存在亦有利于吸附,,濕度大于50%時,這種影響更為顯著,�,;钚蕴课椒ǹ赏瑫r脫附尾氣中的硫氧化物。在300℃以上活性炭有自燃的可能,,給吸附和再生造成困難,,限制了它的應(yīng)用。
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