活性焦的概念及其過(guò)濾吸附的原理
活性焦是以褐煤為主要原料研制出的一種具有吸附劑和催化劑雙重性能的粒狀物質(zhì)；钚越咕哂谢钚蕴康奶攸c(diǎn)，但同時(shí)它又克服了活性炭?jī)r(jià)格高、機(jī)械強(qiáng)度低、易粉碎的缺點(diǎn)。
活性焦與活性炭中煤質(zhì)破碎炭主系列品種性能的主要區(qū)別在于，活性焦因結(jié)構(gòu)上中孔發(fā)達(dá)，表現(xiàn)在性能指標(biāo)上—碘值有所降低，但亞甲藍(lán)值、糖蜜值大為增高，從而在應(yīng)用上表現(xiàn)出能吸附大分子、長(zhǎng)鏈有機(jī)物的特性，而因資源優(yōu)勢(shì)的存在，生產(chǎn)成本及生產(chǎn)得率均比煤質(zhì)活性炭有比較優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本不到活性炭的50％，使活性焦成為高性價(jià)比的污水深處理凈化材料。
過(guò)濾原理
活性焦過(guò)濾是將水中懸浮狀態(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焦間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小，隨活性焦料粒度的加大而增大。即活性焦粒度越粗，可容納懸浮物的空間越大。其表現(xiàn)為過(guò)濾能力增強(qiáng)，納污能力增加，截污量增大。同時(shí)，活性焦濾層孔隙越大，水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性焦濾層，在有足夠保護(hù)厚度的條件下，懸浮物可以更多地被截留，使中下層濾層更好地發(fā)揮截留作用，機(jī)組截污量增加。
從力學(xué)特性講，活性焦截留懸浮物依靠的是活性焦顆粒間的范德華力、庫(kù)侖力和表面張力。這些力使懸浮物遷移并被吸附。但同時(shí)，過(guò)濾水流在活性焦濾層中的流動(dòng)與活性焦顆粒間的水流剪力則具有使被截留吸附在活性焦顆粒表面的懸浮物剝落的可能，并同時(shí)產(chǎn)生附加水頭，即產(chǎn)生水頭損失；钚越沽６仍龃，空隙尺度加大，空隙空間增加，過(guò)水通道尺度大，過(guò)濾水流阻力減弱，水頭損失增量將得以延緩，其結(jié)果達(dá)到特定終止水頭損失的過(guò)濾周期得以延長(zhǎng)，產(chǎn)水量得到增加。
從嚴(yán)格的理論上講，活性焦所具有的對(duì)懸浮物的截留能力來(lái)自活性焦所提供的表面積。流速低時(shí)，機(jī)組的過(guò)濾能力主要地來(lái)自活性焦的篩除作用，而流速快時(shí)，過(guò)濾能力來(lái)自活性焦顆粒表面的吸附作用，在過(guò)濾過(guò)程中活性焦所提供的顆粒表面積越大，對(duì)水中懸浮物的附著力越強(qiáng)。
吸附原理
根據(jù)吸附過(guò)程中，活性焦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；物理吸附和化學(xué)吸附（又稱活性吸附）。在吸附過(guò)程中，當(dāng)活性焦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)稱為物理吸附；當(dāng)活性焦分子和污染物分子之間的作用力是化學(xué)鍵時(shí)稱為化學(xué)吸附。物理吸附的吸附強(qiáng)度主要與活性焦的物理性質(zhì)有關(guān)，與活性焦的化學(xué)性質(zhì)基本無(wú)關(guān)。由于范德華力較弱，對(duì)污染物分子的結(jié)構(gòu)影響不大，這種力與分子間內(nèi)聚力一樣，故可把物理吸附類比為凝聚現(xiàn)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(qiáng)，對(duì)污染物分子的結(jié)構(gòu)影響較大，故可把化學(xué)吸附看做化學(xué)反應(yīng)，是污染物與活性焦間化學(xué)作用的結(jié)果。化學(xué)吸附一般包含電子對(duì)共享或電子轉(zhuǎn)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(yīng)過(guò)程。物理吸附和化學(xué)吸附的根本區(qū)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?cè)谖綗帷⑽剿俾、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數(shù)和吸附光譜等方面表現(xiàn)出一定的差異。
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