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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
粉狀活性炭以優(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(dá)的中孔結(jié)構(gòu),吸附容量大、快速過濾等特性。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(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過程中,顆粒之間的相互摩擦以及與容器壁、設(shè)備部件的摩擦是不可避免的。例如,在活性炭的裝卸過程中,從高處傾倒或通過管道輸送時(shí),活性炭顆粒會(huì)相互碰撞和摩擦。頻繁的摩擦?xí)䦟?dǎo)致活性炭的顆粒表面結(jié)構(gòu)被破壞,使顆粒變小,比表面積降低。隨著比表面積的減小,活性炭的吸附位點(diǎn)減少,吸附性能下降,從而出現(xiàn)老化現(xiàn)象。
特別是在一些需要攪拌的吸附系統(tǒng)中,如在水處理過程中,攪拌槳的高速旋轉(zhuǎn)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。如果攪拌速度過快或者攪拌時(shí)間過長,活性炭的磨損會(huì)更加嚴(yán)重。
溫度變化:
溫度對(duì)粉狀活性炭的性能有顯著影響。在高溫環(huán)境下,活性炭內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生變化。一般來說,溫度升高會(huì)使活性炭的分子運(yùn)動(dòng)加劇。當(dāng)溫度超過一定限度時(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)廢氣處理過程中,如果廢氣溫度過高,粉狀活性炭在吸附過程中其孔隙結(jié)構(gòu)容易被破壞。
相反,在低溫環(huán)境下,雖然活性炭的物理結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定,但吸附質(zhì)分子的運(yùn)動(dòng)速度會(huì)減慢,這會(huì)影響吸附質(zhì)向活性炭孔隙內(nèi)部的擴(kuò)散速度,導(dǎo)致吸附效率降低。而且,頻繁的溫度變化會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力,使活性炭的結(jié)構(gòu)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(yīng):
粉狀活性炭在吸附過程中會(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(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。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(yīng),改變活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)。氧化反應(yīng)可能會(huì)破壞活性炭表面的羥基、羧基等官能團(tuán),這些官能團(tuán)對(duì)于吸附一些極性分子具有重要作用。
另外,當(dāng)吸附質(zhì)在活性炭孔隙內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)時(shí),會(huì)堵塞孔隙。比如在處理含有有機(jī)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(nèi)聚合形成聚苯乙烯,導(dǎo)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(tuán)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(tuán)(如氨基)可能會(huì)被質(zhì)子化,而在堿性條件下,酸性官能團(tuán)(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(duì)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(dǎo)致活性炭的化學(xué)結(jié)構(gòu)被腐蝕。例如,在強(qiáng)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(jié)構(gòu)被破壞,進(jìn)而影響其吸附性能和使用壽命。
生物因素
微生物的生長與代謝:
在一些使用環(huán)境中,如在水處理和土壤修復(fù)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、繁殖和代謝過程中,會(huì)分泌一些有機(jī)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(xì)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,容易附著在活性炭表面和孔隙內(nèi)。
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(jī)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(tuán)發(fā)生不同的吸附或反應(yīng),從而影響活性炭的吸附平衡和性能。而且,微生物的生長還可能會(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程。
[上一篇]:如何判斷煤質(zhì)顆;钚蕴渴欠裥枰鼡Q?
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