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影响活性炭吸附的主要因素讲解

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发布日期:2021-02-08 作者: 点击:

  活性炭是一种表面非极性的多孔吸附剂,虽然水分子是缔合的,但属于极性溶解度。因此,活性炭吸附水溶液中的有机物是一种理想的状态。


  活性炭对溶质的吸附(特殊情况除外)遵循特劳贝定律,该定律涉及液相多组分体系中溶质的分离、萃取和纯化。尽管特劳贝定律的理论表述并不令人信服,但它仍然适用于大多数实际情况。


  在液相吸附方面,特劳贝法则可以用简单的话来表达:在同一溶液中,低表面张力的组分优先被吸附。在多组分体系中,溶解度低的组分容易被吸附,极性低的组分容易被吸附,同一物质在溶解度低的溶剂中容易被吸附,同一化合物中分子大的组分容易被吸附。


  当活性炭的微孔发展到某些大分子化合物无法进入微孔时,就不能适用特劳贝定律,这在实际应用中经常遇到,也说明活性炭品种的选择在实际应用中非常重要。


  活性炭在液相吸附中的应用需要考虑很多因素,如活性炭的用量、温度、时间、ph值、操作方式等。


  1.添加的活性炭量


  添加剂的用量可以通过实验研究来确定,但实践证明,生产车间的实际需求往往小于实验室确定的需求,原因至今没有得到令人满意的解释。因此,为了获得更好的脱色效果,投入更少的活性炭,往往是基于生产者成熟的实践经验。因为每批溶液和每批活性炭的条件不一样,需要搞清楚实验室和生产车间用量的关系或比例,但更重要的是要看有经验的操作人员的判断。


  2.时间


  脱色或精制所需的时间受许多因素影响。如碳的粒度和数量、液体的温度和粘度等。碳越细或使用的碳越多,时间越短。当液体粘度高或用碳量少时,时间会更长。对于给定的色素和给定类型的活性炭,在相同的条件下,随着时间的延长,单位质量活性炭对色素的吸附量变化不大。


  所有活性炭的吸附率不同。因此,为了生产效率,生产车间的脱色操作时间应由实验室或车间操作人员的经验决定。


  3.温度


  活性炭的吸附过程是一个放热反应。一般温度越低越好。但是,随着温度的升高,溶液中分子的活性会增加并扩散到碳表面,碳中的孔和通道的迁移也加快了。有时被迫指定一定的吸附温度。例如,高粘度的液体必须通过提高温度以促进过滤来增加其流动性。一些熔点较高的物质必须将温度提高到熔点以上。有了这种热敏物质,就有必要防止活性成分的破坏。总之,改变温度不可能提高活性炭对色素的吸附能力。活性炭脱色操作不能统一规定操作温度,也要由实验室和车间生产经验决定。


  4.ph值


  溶液的酸碱度对活性炭吸附色素有很大影响。农副产品中的天然色素多为酸性色素,也有少量碱性色素。活性炭对某些物质的吸附随介质的ph值而变化,包括水溶液和非水溶液。


  5.运行模式


  活性炭脱色的方法有很多,要根据材料的性质灵活掌握。例如,根据所需的活性炭总量,活性炭将一次性或分批投入。目前流行的方法是两级法,即将已回用于一次脱色活性炭的色素加载重要溶液,然后投入新的炭进行一次脱色,用过的炭再用于粗脱色。有些溶液脱色后要蒸发浓缩,蒸发浓缩前后都要脱色。


  碳粉脱色多为间歇操作。与水混合后,将碳粉泵入脱色罐,脱色后的溶液经各种过滤器过滤,滤饼再次洗涤。


  如果要实现连续脱色,脱色塔应填充颗粒活性炭。有几个串联的塔,一步一步连续脱色再生。很多工厂采用两步法,即在颜料负载量大、溶液中杂质多的情况下,滤液先用粉末炭脱色,再用颗粒炭脱色精制。


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