Faollashgan uglerodning adsorbsion printsipi

Faollashtirilgan uglerodni joriy etish

Faollashgan uglerod qora kukun yoki donador uglerod materialidir. Faollashgan uglerod tarkibida mikrokristalli uglerodning tartibsiz joylashuvi tufayli oʻzaro{0}}bogʻlanishlar oʻrtasida teshiklar mavjud boʻlib, faollashuv vaqtida uglerod strukturasi nuqsonlari hosil boʻladi, shuning uchun u past zichlikdagi gʻovak uglerodning bir turi va katta o'ziga xos sirt maydoni. Filtrning asosiy materiali.

Faollashgan uglerod ishlab chiqarish

Faollashgan uglerodning asosiy xom ashyosi uglerodga- boy bo'lgan deyarli barcha organik materiallar, masalan, ko'mir, yog'och, meva qobig'i, hindiston yong'og'i qobig'i, yong'oq qobig'i, o'rik qobig'i, jujub qobig'i va boshqalar bo'lishi mumkin. Bu uglerodli materiallarga aylanadi. faollashtirilgan uglerod yuqori haroratda va ma'lum bosimda piroliz orqali faollashtiruvchi pechda. Ushbu faollashuv jarayonida asta-sekin ulkan sirt maydoni va murakkab g'ovak strukturasi hosil bo'ladi va-adsorbsiya deb ataladigan jarayon shu g'ovaklarda va ularda amalga oshiriladi. Faollashgan ugleroddagi g'ovaklarning kattaligi adsorbatga selektiv adsorbsion ta'sir ko'rsatadi, ya'ni makromolekulalar uning g'ovaklaridan kichikroq faollashtirilgan uglerod teshiklariga kira olmaydi. Faollashgan uglerod xom ashyo sifatidagi uglerod{2}}asosidagi materiallardan karbonlangan va yuqori haroratda faollashtirilgan gidrofobik adsorbentdir. Faollashtirilgan uglerod ko'p miqdordagi mikroporlarni o'z ichiga oladi va rang va hidni samarali ravishda olib tashlashi mumkin bo'lgan juda katta sirt maydoniga ega va ko'pgina organik ifloslantiruvchi moddalarni va ikkilamchi oqava suvdagi ba'zi noorganik moddalarni, shu jumladan ba'zi zaharli og'ir metallarni olib tashlashi mumkin.

Faollashgan uglerod printsipi

1) Filtrlash printsipi

Faollashtirilgan uglerod filtri - bu ifloslantiruvchi moddalarni suvda to'xtatilgan holatda ushlab turish jarayoni va tutilgan to'xtatilgan modda faollashtirilgan uglerodlar orasidagi bo'shliqlarni to'ldiradi. Filtr qatlamining g'ovak o'lchami va g'ovakligi faollashtirilgan uglerod materialining zarracha hajmining oshishi bilan ortadi. Ya'ni, faollashtirilgan uglerodning zarracha kattaligi qanchalik katta bo'lsa, to'xtatilgan qattiq moddalarni sig'dira oladigan joy shunchalik katta bo'ladi. Bu yaxshilangan filtrlash qobiliyati, axloqsizlikni ushlab turish qobiliyati va kirni ushlab turishning kuchayishi sifatida namoyon bo'ladi. Shu bilan birga, faollashtirilgan uglerod filtri qatlamining teshiklari qanchalik katta bo'lsa, suvdagi to'xtatilgan qattiq moddalar faollashtirilgan uglerod filtri qatlamining keyingi qatlamiga qanchalik chuqurroq o'tkazilishi mumkin. Etarli himoya qalinligi sharti bilan to'xtatilgan qattiq moddalar ko'proq saqlanishi mumkin, bu o'rta va pastki filtr qatlamlarini samaraliroq qiladi. To'xtatib turish funktsiyasi yaxshi bajariladi va birlikning ifloslantiruvchi tutilishi miqdori ortadi.

To'g'ri aytganda, faollashtirilgan uglerodning to'xtatilgan qattiq moddalar uchun ushlab turish qobiliyati faollashtirilgan uglerod bilan ta'minlangan sirt maydonidan kelib chiqadi. Oqim tezligi past bo'lsa, qurilmaning filtrlash qobiliyati asosan faollashtirilgan uglerodning skrining ta'siridan kelib chiqadi va oqim tezligi tez bo'lsa, filtrlash qobiliyati faollashtirilgan uglerod zarralari yuzasida adsorbsiya ta'siridan kelib chiqadi. Yopishqoqlik qanchalik kuchli.

2) Adsorbsiya tamoyili

Adsorbsiya jarayonida faollashtirilgan uglerod molekulalari va ifloslantiruvchi molekulalar orasidagi turli kuchlarga ko'ra, adsorbsiyani ikki toifaga bo'lish mumkin: fizik adsorbsiya va kimyoviy adsorbsiya (shuningdek, faol adsorbsiya deb ham ataladi). Adsorbsiya jarayonida faollashgan uglerod molekulalari va ifloslantiruvchi moddalar molekulalari orasidagi kuch Van der Vaals kuchi (yoki elektrostatik tortishish) bo'lsa, u jismoniy adsorbsiya deb ataladi; faollashtirilgan uglerod molekulalari va ifloslantiruvchi molekulalar orasidagi kuch kimyoviy bog'lanish bo'lsa, u xemisorbsiya deb ataladi. . Jismoniy adsorbsiyaning adsorbsion kuchi asosan faollashtirilgan uglerodning fizik xususiyatlari bilan bog'liq va faollashtirilgan uglerodning kimyoviy xossalari bilan deyarli bog'liq emas. Van der Vaals kuchi zaif bo'lgani uchun u ifloslantiruvchi molekulalarning tuzilishiga kam ta'sir qiladi. Bu kuch molekulalararo kogeziya kuchi bilan bir xil, shuning uchun fizik adsorbsiyani aglomeratsiya hodisasi bilan solishtirish mumkin. Ifloslantiruvchi moddalarning kimyoviy xossalari fizik adsorbsiyada ham o‘zgarmay qoladi.

Kuchli kimyoviy bog'lanish tufayli u ifloslantiruvchi molekulalarning tuzilishiga katta ta'sir ko'rsatadi, shuning uchun xemisorbsiyani ifloslantiruvchi moddalar va faol uglerod o'rtasidagi kimyoviy o'zaro ta'sirning natijasi bo'lgan kimyoviy reaktsiya deb hisoblash mumkin. Xemisorbsiya odatda oddiy buzilish yoki zaif qutblanishni emas, balki elektron juftlarini almashish yoki elektron uzatishni o'z ichiga oladi va qaytarilmas kimyoviy reaktsiya jarayonidir. Fizisorbtsiya va xemisorbtsiya o'rtasidagi asosiy farq adsorbsion aloqani yaratuvchi kuchdir.

Adsorbsion jarayon - ifloslantiruvchi molekulalarning qattiq sirtga adsorbsiyalanishi va molekulalarning erkin energiyasi kamayadi. Shuning uchun adsorbsiya jarayoni ekzotermik jarayon bo'lib, ajralib chiqadigan issiqlik ifloslantiruvchi moddalarning qattiq sirtdagi adsorbsion issiqligi deb ataladi. Jismoniy adsorbsiya va kimyoviy adsorbsiyaning turli kuchlari tufayli ular adsorbsion issiqlik, adsorbsiya tezligi, adsorbsiya faollashuv energiyasi, adsorbsiya harorati, selektivlik, adsorbsion qatlam soni va adsorbsiya spektrida ma'lum farqlarni ko'rsatadi.

Faollashtirilgan uglerod adsorbsion texnologiyasi Xitoyda ko'p yillar davomida farmatsevtika, kimyo va oziq-ovqat sanoatini tozalash va rangsizlantirishda qo'llanilgan. U 1970-yillardan beri sanoat oqava suvlarini tozalash uchun ishlatilgan. Ishlab chiqarish amaliyoti shuni ko'rsatadiki, faollashtirilgan uglerod suvdagi organik ifloslantiruvchi moddalarni kuzatish uchun mukammal adsorbsiyaga ega va to'qimachilik bosma va bo'yash, bo'yoq kimyo sanoati, oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash va organik kimyo sanoati kabi sanoat chiqindi suvlariga yaxshi adsorbsion ta'sir ko'rsatadi. Oddiy sharoitlarda u sintetik bo'yoqlar, sirt faol moddalar, fenollar, benzollar, organoklorinlar, pestitsidlar va neft-kimyo mahsulotlari kabi oqava suvlarda BOD va COD kabi keng qamrovli ko'rsatkichlar bilan ifodalangan organik birikmalarni olib tashlashning noyob qobiliyatiga ega. Shuning uchun faollashtirilgan uglerodning adsorbsiyasi asta-sekin sanoat oqava suvlarini ikkilamchi yoki uchinchi darajali tozalashning asosiy usullaridan biriga aylandi.

Adsorbsiya - bu bir moddaning boshqa moddaning yuzasiga yopishib-sekin harakat qilish jarayoni. Adsorbsiya - sirt tarangligi va sirt energiyasining o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan fazalararo hodisa. Adsorbsiyani keltirib chiqaradigan ikkita harakatlantiruvchi qobiliyat mavjud, biri erituvchi suvni hidrofobik moddalarga qaytarish, ikkinchisi esa qattiq moddalarning erigan moddalarga yaqinligi. Oqava suvlarni tozalashda adsorbsiyaning katta qismi bu ikki kuchning birgalikdagi ta'siri natijasidir. Faollashgan uglerodning o'ziga xos sirt maydoni va g'ovak tuzilishi uning adsorbsion qobiliyatiga bevosita ta'sir qiladi. Faollashgan uglerodni tanlashda uni oqava suv sifatiga qarab tajribalar orqali aniqlash kerak. Chiqindilarni bosib chiqarish va bo'yash uchun, rivojlangan o'tish teshiklari bo'lgan uglerod turlarini tanlash kerak. Bundan tashqari, kul tarkibi ham ta'sir qiladi. Kul tarkibi qanchalik kichik bo'lsa, adsorbsion ko'rsatkich shunchalik yaxshi bo'ladi; adsorbat molekulasining o'lchami uglerod g'ovak diametriga qanchalik yaqin bo'lsa, uni adsorbsiyalash osonroq bo'ladi; adsorbat konsentratsiyasi faollashtirilgan uglerodning adsorbsion qobiliyatiga ham ta'sir qiladi. Muayyan kontsentratsiya oralig'ida adsorbsiya qobiliyati adsorbat konsentratsiyasining oshishi bilan ortadi. Bundan tashqari, suv harorati va pH ham rol o'ynaydi. Suv haroratining oshishi bilan adsorbsiya qobiliyati pasayadi.