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活性炭吸附酚类基本原理
发布时间:2019-08-19

含酚废水对环境和生物有较大危害,是一种常见的化工废水。活性炭作为良好的吸附剂被广泛用于污水处理,也常被用于吸附处理含酚废水。最新的研究集中于开发利用各种含碳原材料,并探究活性炭制备和改性方法,以改善活性炭对酚类的吸附性能。部分机理研究则关注活性炭的孔隙结构和表面官能团及其对吸附酚类性能的影响。本文从活性炭的制备和改性出发,归纳整理活性炭吸附酚类的特性和机理,分析吸附过程的主要影响因素,并对研究发展方向进行推论和展望。分析表明含碳量高的原材料适合制备活性炭,尤其是含碳废弃物。活性炭的苯酚吸附性能受比表面积和表面官能团的共同影响,这对于活性炭的制备和改性有指导意义。活性炭吸附苯酚的具体应用中,需要控制粒度、pH、温度、吸附时间和竞争吸附等影响因素。
  四川活性炭吸附酚类基本原理
  一般认为活性炭的大孔(50~2000nm)主要作为吸附质分子的通道,中孔(2~50nm)既是吸附质分子的通道又发生毛细管凝结而吸附大分子,微孔(小于2nm)则对活性炭吸附性能起支配作用。活性炭有几何和化学不均匀表面,石墨结构上的官能团和离域电子会影响其表面化学性质,特别是其表面官能团会影响其对极性物质和非极性物质的选择吸附。通常认为活性炭对酚类的吸附与含氧官能团和含氮官能团有关,其中含氧官能团通常为酸性官能团,有羰基、羧基、内酯基、酚羟基等。根据吸附理论,活性炭表面的吸附按照作用力性质可分为物理吸附和化学吸附活性炭吸附苯酚的机理主要有:π-π色散力相互作用、供体-受体模型、静电相互作用、溶剂效应等,但这些机理尚有争论,仍有待深入研究。
  等温吸附模型可用于拟合吸附量随浓度的变化,液相吸附通常引用气相吸附的公式,部分出于经验性推广,其机理仍有待研究。活性炭吸附液相中酚类物质最常用的有 Langmuir、Freundlich和Redlich-Peterson模型,此外还有 Toth、Dubinin-Radushkevich、Temkin等许多模型。吸附动力学研究吸附剂吸附速率的快慢,可探究活性炭吸附酚类物质的过程。活性炭吸附酚类物质通常符合假二级动力学模型和Weber-Morris动力学模型(粒子内部扩散模型)。活性炭吸附苯酚的过程大多为自发、放热的过程(ΔG<0,ΔH<0),由其数值可区分物理吸附和化学吸附。也有部分活性炭吸附酚类出现吸热的现象。

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