怎樣評(píng)價(jià)活性炭的吸附能力?
答:吸附分液相吸附和氣相吸附兩類(lèi),液相吸附能力常以吸附等溫線進(jìn)行評(píng)價(jià),氣相吸附能力以溶劑蒸氣吸附量評(píng)價(jià)。
吸附等溫線表示一定溫度下吸附系統(tǒng)中被吸附物質(zhì)的分壓或濃度與吸附量之間的關(guān)系,即當(dāng)保持溫度不變,可測(cè)得平衡吸附量和分壓或濃度間的變化關(guān)系。以剩余濃度為橫軸,以活性炭單位質(zhì)量的吸附量為縱軸可繪出關(guān)系曲線。
同樣,當(dāng)保持分壓或濃度不變,可測(cè)得平衡吸附量和溫度間的變化關(guān)系,繪出關(guān)系曲線,即吸附等壓線。
當(dāng)保持平衡吸附量不變,可測(cè)得分壓或濃度間的變化關(guān)系,繪出關(guān)系曲線,即吸附等量線。
由于在工業(yè)裝置中少量成分吸附大致在等溫狀態(tài)下進(jìn)行,所以吸附等溫線較為重要和常用。
例如:碘吸附值的測(cè)定有采用飽和吸附量法(GB7702.7-87GB/T12496.8-1999),也有常用的吸附等溫線法(GB7702.7-1997)。該法將顆粒活性炭試樣磨細(xì)到有90%以上能通過(guò)0.071mm篩孔的程度,稱(chēng)取干燥的定量試樣與碘液充分振蕩吸附后,用滴定法測(cè)定溶液殘留碘量,求出每克試樣吸附碘的毫克數(shù)。測(cè)定三個(gè)等溫吸附點(diǎn),繪制吸附等溫線,取剩余碘濃度c=0.02mol/L下每克試樣吸附的碘量。
溶劑蒸氣吸附量表示氣相吸附性能,可用顆�;钚蕴康乃穆然嘉铰实臏y(cè)定為例(GB/T7702.13-1997),在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,即規(guī)定的炭層高度、氣流比速、吸附溫度、測(cè)定管截面積、四氯化碳蒸氣濃度的條件下,持含有一定四氯化碳蒸氣濃度的混合空氣流不斷地通過(guò)活性炭,當(dāng)達(dá)到吸附飽和時(shí),活性炭試樣所吸附的四氯化碳的質(zhì)量與試樣質(zhì)量之百分比作為四氯化碳的吸附率。
活性炭應(yīng)用中對(duì)于吸附能力,要重視商品活性炭所列有關(guān)的相應(yīng)指標(biāo),例如:亞甲藍(lán)吸附值、碘吸附值、焦糖脫色率、硫酸奎寧吸附值、苯酚吸附值或四氯化碳吸附率。也要參考文獻(xiàn)中吸附量的數(shù)據(jù),用實(shí)際擬用的活性炭、操作的條件、具體的處理物進(jìn)行評(píng)價(jià)測(cè)試。
有個(gè)簡(jiǎn)便的測(cè)試方法可參考:
1、活性炭接觸時(shí)間的測(cè)定。
首先測(cè)定吸附速率,為了找出達(dá)到較大效率的接觸時(shí)間,取1L樣品溶液,放入2L燒杯中。加熱至工藝過(guò)程的溫度,攪拌下加入10g活性炭,在5,10,20,40和80min后各取燒杯里的漿、液分別濾去活性炭。測(cè)定濾液的顏色或所含的雜質(zhì)。以時(shí)間為橫軸,以去除顏色百分比為縱軸,繪制吸附速率曲線。從曲線上可見(jiàn)炭與樣品溶液接觸時(shí)間多長(zhǎng)達(dá)到較高的吸附效率。通常不到30min。
2、各種活性炭吸附性能的比較
炭的接觸時(shí)間確定后,就要研究溶液中不同量的炭投料的吸附性能。
稱(chēng)取一系列比較常用的各種活性炭,各投入250mL燒杯中(一般稱(chēng)取0.125,0.25,0.5,1.0和2.0g)。
各加入要處理的液體100mL,在工藝過(guò)程的溫度下,不斷攪拌維持前測(cè)得的接觸時(shí)間。
同樣處理不加炭的對(duì)照用空白溶液。
真空濾去活性炭。
空白溶液也同樣濾去任何雜質(zhì)。
以目測(cè)或分析來(lái)測(cè)定每個(gè)濾液所含的雜質(zhì),即純度。
以活性炭投量%為橫軸,以所含雜質(zhì)%為縱軸,繪制得吸附等溫曲線。每一種活性炭各有一條吸附等溫線。
3、經(jīng)濟(jì)的活性炭的選定
在縱軸上選定可接受的所含雜質(zhì)的濃度,即純度。
劃一橫線與每一曲線相交,決定每一活性炭投料量。
從每一活性炭?jī)r(jià)格×每一投料量的乘積大小,選出一種較經(jīng)濟(jì)的活性炭。
但大量使用時(shí),還須涉及貯運(yùn)、過(guò)濾和調(diào)節(jié)pH值等費(fèi)用的大小。
活性炭的吸附量,即單位活性炭所吸附的吸附質(zhì)的量。工業(yè)上也有稱(chēng)為活性炭的活性,活性有兩種表示方法:
(1)靜活性-即通常所指的吸附劑達(dá)到平衡的吸附量。
(2)動(dòng)活性-是指流體混合物通過(guò)活性炭床層,其中吸附質(zhì)被吸附,經(jīng)一些時(shí)間的運(yùn)作,活性炭床層流出的流體中開(kāi)始出現(xiàn)含有一定的吸附質(zhì),說(shuō)明活性炭床層失去吸附能力,此時(shí)活性炭上已吸附的吸附質(zhì)的量,就稱(chēng)為活性炭的動(dòng)活性。是設(shè)計(jì)大量的、經(jīng)常的、重要的吸附系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。
用液相等溫線法測(cè)定活性炭吸附能力的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用方法,可用于測(cè)定原始的和再活化的粒狀和粉狀活性炭的吸附能力,例如:測(cè)定染料廠廢水的脫色;飲用水的脫臭或脫味;或兩者同時(shí)進(jìn)行;水中各種毒素的脫除;水中表面活性劑的脫除;生活污水中BOD的脫除;工業(yè)廢水中TOC的脫除。