活性炭過(guò)濾器是將水中懸浮狀態(tài)的污染物進(jìn)行截留的過(guò)程,被截留的懸浮物充塞于活性炭間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小,隨活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗,可容納懸浮物的空間越大。其表現為過(guò)濾能力增強,納污能力增加,截污量增大。同時(shí),活性炭濾層孔隙越大,水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性 炭濾層,在有足夠保護厚度的條件下,懸浮物可以地被截留,使中下層濾層地發(fā)揮截留作用,機組截污量增加。
從嚴格的理論上講,活性炭所具有的對懸浮物的截留能力來(lái)自活性炭所提供的表面積。流速低時(shí),機組的過(guò)濾能力主要地來(lái)自活性炭的篩除作用,而流速快時(shí),過(guò)濾能力來(lái)自活性炭顆粒表面的吸附作用,在過(guò)濾過(guò)程中活性炭所提供 的顆粒表面積越大,對水中懸浮物的附著(zhù)力越強。 根據吸附過(guò)程中,活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同,可將吸附分為兩大類(lèi):物理吸附和化學(xué)吸附(又稱(chēng)活性吸附)。在吸附過(guò)程中,當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時(shí)稱(chēng)為物理吸附; 當活性炭分子和污染物分 子之間的作用力是化學(xué)鍵時(shí)稱(chēng)為化學(xué)吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理性質(zhì)有關(guān),與活性炭的化學(xué)性質(zhì)基本無(wú)關(guān)。由于范德華力較弱,對污染物分子的結構影響不大,這種力與分子間內聚力一樣,故可把物理吸附類(lèi)比為凝聚現象。物理吸附時(shí)污染物的化學(xué)性質(zhì)仍然保持不變。由于化學(xué)鍵強,對污染物分子的結構影響較大,故可把化學(xué)吸附看做化學(xué)反應,是污染物與活性炭間化學(xué)作用的結果?;瘜W(xué)吸附一般包含電子對共享或電子轉移,而不是簡(jiǎn)單的微擾或弱極化作用,是不可逆的化學(xué)反應過(guò)程。物 理吸附和化學(xué)吸附的根本區別在于產(chǎn)生吸附鍵的作用力。吸附過(guò)程是污染物分子被吸附到固體表面的過(guò)程,分子的自由能會(huì )降低,因此,吸附過(guò)程是放熱過(guò)程,所放出的熱稱(chēng)為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學(xué)吸附的作用力不同,它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出的差異?;钚蕴课郊夹g(shù)在國內用于醫藥、化工和食品等工業(yè)的精制和脫色已有歷史。70年代開(kāi)始用于工業(yè)廢水處理。
生產(chǎn)實(shí)踐表明,活性炭對水中微量污染物具有很好的吸附性,它對紡織印染、染料化工、食品加工和化工等工業(yè)廢水都有良好的吸附效果。一般情況下,對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的物,如合成 染料、表面性劑、酚類(lèi)、苯類(lèi)、氯、農藥和石油化工產(chǎn)品等,都有的去除能力。所以,活性炭吸附法已逐步成為工業(yè)廢水二級或處理的主要方法之一。吸附是一種物質(zhì)附著(zhù)在另一種物質(zhì)表面上的緩慢作用過(guò)程。吸附是一種界面現象,其與表面張力、表面能的變化有關(guān)。引 起吸附的推動(dòng)能力有兩種,一種是溶劑水對疏水物質(zhì)的排斥力,另一種是固體對溶質(zhì)的親和吸引力。廢水處理中的吸附,多數是這兩種力綜合作用的結果?;钚蕴康谋缺砻娣e和孔隙結構直接影響其吸附能力,在選擇活性炭時(shí),應根據廢水的水質(zhì)通過(guò)試驗確定。對印染廢水宜選擇過(guò)渡孔發(fā)達的炭種。此外,灰分也有影響,灰分愈小,吸附性能愈 好;吸附質(zhì)分子的大小與炭孔隙直徑愈接近,愈容易被吸附;吸附質(zhì)濃度對活性炭吸附量也有影響。在濃度范圍內,吸附量是隨吸附質(zhì)濃度的增大而增加的。另外,水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少。