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影響粉狀活性炭使用老化因素有哪些?
發(fā)布時(shí)間:2024/12/23 8:32:10
粉狀活性炭以?xún)?yōu)質(zhì)木屑和果殼為原料,采用氯化鋅法生產(chǎn),具有發(fā)達的中孔結構,吸附容量大、快速過(guò)濾等特性。下面小編跟大家講解一下:
物理因素
磨損:
在粉狀活性炭的運輸、儲存和使用過(guò)程中,顆粒之間的相互摩擦以及與容器壁、設備部件的摩擦是不可避免的。例如,在活性炭的裝卸過(guò)程中,從高處傾倒或通過(guò)管道輸送時(shí),活性炭顆粒會(huì )相互碰撞和摩擦。頻繁的摩擦會(huì )導致活性炭的顆粒表面結構被破壞,使顆粒變小,比表面積降低。隨著(zhù)比表面積的減小,活性炭的吸附位點(diǎn)減少,吸附性能下降,從而出現老化現象。
特別是在一些需要攪拌的吸附系統中,如在水處理過(guò)程中,攪拌槳的高速旋轉會(huì )使粉狀活性炭與水充分混合,但同時(shí)也加劇了活性炭的磨損。如果攪拌速度過(guò)快或者攪拌時(shí)間過(guò)長(cháng),活性炭的磨損會(huì )更加嚴重。
溫度變化:
溫度對粉狀活性炭的性能有顯著(zhù)影響。在高溫環(huán)境下,活性炭?jì)炔康目紫督Y構可能會(huì )發(fā)生變化。一般來(lái)說(shuō),溫度升高會(huì )使活性炭的分子運動(dòng)加劇。當溫度超過(guò)一定限度時(shí),活性炭的孔隙可能會(huì )發(fā)生塌陷或者變形。例如,在一些工業(yè)廢氣處理過(guò)程中,如果廢氣溫度過(guò)高,粉狀活性炭在吸附過(guò)程中其孔隙結構容易被破壞。
相反,在低溫環(huán)境下,雖然活性炭的物理結構相對穩定,但吸附質(zhì)分子的運動(dòng)速度會(huì )減慢,這會(huì )影響吸附質(zhì)向活性炭孔隙內部的擴散速度,導致吸附效率降低。而且,頻繁的溫度變化會(huì )產(chǎn)生熱應力,使活性炭的結構產(chǎn)生疲勞,加速老化。
化學(xué)因素
化學(xué)物質(zhì)的吸附與反應:
粉狀活性炭在吸附過(guò)程中會(huì )與各種化學(xué)物質(zhì)接觸。一些吸附質(zhì)可能會(huì )與活性炭表面的官能團發(fā)生化學(xué)反應。例如,在處理含有氧化性物質(zhì)(如臭氧、氯氣等)的水體或氣體時(shí),這些氧化性物質(zhì)可能會(huì )與活性炭表面的活性位點(diǎn)發(fā)生氧化反應,改變活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)。氧化反應可能會(huì )破壞活性炭表面的羥基、羧基等官能團,這些官能團對于吸附一些極性分子具有重要作用。
另外,當吸附質(zhì)在活性炭孔隙內發(fā)生聚合反應時(shí),會(huì )堵塞孔隙。比如在處理含有有機單體(如苯乙烯)的廢氣時(shí),苯乙烯可能會(huì )在活性炭孔隙內聚合形成聚苯乙烯,導致孔隙變小甚**完全堵塞,使活性炭的吸附能力大幅下降,從而加速老化。
pH 值的影響:
溶液的 pH 值會(huì )影響粉狀活性炭的表面電荷和吸附性能。在不同的 pH 值條件下,活性炭表面的官能團會(huì )發(fā)生電離,從而改變其表面電荷性質(zhì)。例如,在酸性條件下,活性炭表面的堿性官能團(如氨基)可能會(huì )被質(zhì)子化,而在堿性條件下,酸性官能團(如羧基)會(huì )發(fā)生電離。這種表面電荷的變化會(huì )影響活性炭對帶不同電荷吸附質(zhì)的吸附能力。
如果 pH 值超出活性炭的耐受范圍,還可能會(huì )導致活性炭的化學(xué)結構被腐蝕。例如,在強堿性環(huán)境下,活性炭中的碳 - 碳鍵可能會(huì )被堿性物質(zhì)攻擊,使活性炭的骨架結構被破壞,進(jìn)而影響其吸附性能和使用壽命。
生物因素
微生物的生長(cháng)與代謝:
在一些使用環(huán)境中,如在水處理和土壤修復中,粉狀活性炭表面可能會(huì )滋生微生物。微生物在活性炭表面生長(cháng)、繁殖和代謝過(guò)程中,會(huì )分泌一些有機物質(zhì)和酶。這些分泌物可能會(huì )堵塞活性炭的孔隙,降低其吸附性能。例如,細菌分泌的胞外聚合物主要成分是多糖、蛋白質(zhì)等,這些物質(zhì)具有粘性,容易附著(zhù)在活性炭表面和孔隙內。
微生物的代謝活動(dòng)也可能會(huì )改變吸附質(zhì)的性質(zhì)。例如,微生物可能會(huì )將一些有機吸附質(zhì)分解為小分子物質(zhì),這些小分子物質(zhì)可能會(huì )與活性炭表面的官能團發(fā)生不同的吸附或反應,從而影響活性炭的吸附平衡和性能。而且,微生物的生長(cháng)還可能會(huì )消耗活性炭表面的氧氣等物質(zhì),改變局部環(huán)境的化學(xué)組成,間接影響活性炭的吸附過(guò)程。
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