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吸附機理
活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質的吸附作用,以達到凈化水質的目的。活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結構有關。一般來說,顆粒越小,孔隙擴散速度越快,活性炭的吸附能力就越強。
吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的,吸附速度是指單位時間內單位重量的吸附劑所吸附的量。在水處理中,吸附速度決定了吸附劑與污水的接觸時間。 [6]
活性炭發生的主要是物理吸附,大多數是單層分子吸附,其吸附量與被吸附物的濃度服從朗格繆爾單分子層吸附等溫方程 :
式中:
(覆蓋度)—— 一定溫度下,吸附分子在固體表面上所占面積占表面總面積的分數;
——吸附質在氣相的分壓;
——吸附與脫附的速度之比;
——氣體在固體表面上的吸附量。



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根據活性炭的外形,通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規則形狀的破碎炭等。隨著現代工業和科學技術的發展,出現了許多活性炭新品種,如炭分子篩、球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。 [5]
孔隙結構
活性炭是由石墨晶、單一平面網狀碳和無定形碳三部分組成,其中石墨晶是構成活性炭的主體部分。活性炭的晶結構不同于石墨的晶結構,其晶結構的層間距在0.34~0.35nm之間,間隙大。即使溫度高達2000 ℃以上也難以轉化為石墨,這種晶結構稱為非石墨晶,絕大部分活性炭屬于非石墨結構。石墨型結構的晶排列較有規則,可經處理后轉化為石墨。非石墨狀晶結構使活性炭具有發達的孔隙結構,其孔隙結構可由孔徑分布表征。活性炭的孔徑分布范圍很寬,從小于1nm到數千nm。有學者提出將活性炭的孔徑分為三類:孔徑小于2nm為孔,孔徑在2~50nm為中孔,孔徑大于50nm為大孔。
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