3.1活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的影響及表面化學(xué)改性活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)由活性炭表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量決定,表面化學(xué)性質(zhì)差異影響活性炭的化學(xué)吸附性能。通過(guò)對(duì)活性炭進(jìn)行表面化學(xué)改性,可以改變活性炭對(duì)的吸附能力吸附選擇性。氨化可以使活性炭表面堿性官能團(tuán)增加,氧化可以使活性炭表面性官能團(tuán)增加。]研究了不同和堿浸漬改性椰殼活性炭對(duì)多種的吸附性能,發(fā)現(xiàn)浸漬改性的活性炭對(duì)、
二、吸附性能提高。分別利用性玉米秸稈活性炭,發(fā)現(xiàn)用改性后的活性炭,降低了其對(duì)等弱極性、非極性物質(zhì)的吸附量,而用改性能提高其對(duì)醛等極性物質(zhì)的吸附能力。用氨水浸漬改性活性炭,發(fā)現(xiàn)改性后的活性炭對(duì)鄰二等疏水性的吸附能力要強(qiáng)于改性。負(fù)載金屬改性是通過(guò)負(fù)載在活性炭上的金屬單質(zhì)或金屬離子與吸附質(zhì)之間較強(qiáng)的結(jié)合力,來(lái)提高活性炭吸附分離性能的方法。一般認(rèn)為,負(fù)載金屬改性能改變活性炭表面的化學(xué)性質(zhì),進(jìn)而改變活性炭的極性,使得活性炭的吸附以化學(xué)吸附為主,增加了吸附的選擇性。L在200℃的低氧條件下用Co浸漬改性活性炭,發(fā)現(xiàn)改性后的活性炭對(duì)吸附性能顯著提高。負(fù)載金屬改性活性炭技術(shù)目前主要應(yīng)用在處理醛、等分子量小的污染物上,對(duì)一些大分子量的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。
3.2吸附質(zhì)物性的影響
吸附質(zhì)分子是否能夠進(jìn)入活性炭的孔與其自身的動(dòng)力學(xué)直徑有關(guān)。根據(jù)尺寸排斥理論,只有當(dāng)活性炭的孔隙直徑大于吸附質(zhì)分子直徑時(shí),吸附質(zhì)分子才能進(jìn)入到活性炭的孔隙中[46]。研究發(fā)現(xiàn)吸附劑吸附效率時(shí),吸附劑的孔徑與吸附質(zhì)分子直徑的比值為1.7~3.0[47]。大部分氣態(tài)污染物的分子尺寸小于2nm,因此適合吸附的活性炭的內(nèi)孔道要以微孔為主,大于有效孔徑的孔吸附作用甚微。研究發(fā)現(xiàn)小于0.7nm的微孔對(duì)和有很強(qiáng)的吸附能力。究發(fā)現(xiàn)0.60~1.15nm范圍內(nèi)的微孔為CH4吸附的有效區(qū)間,大于此范圍的孔在吸附過(guò)程中主要起通道作用。吸附質(zhì)物性的影響還表現(xiàn)在分子量、飽和蒸氣壓、沸點(diǎn)等方面?;钚蕴可碛行近c(diǎn)位數(shù)量有限,當(dāng)活性炭吸附分子數(shù)量相近的不同物質(zhì)時(shí),分子量大的表現(xiàn)出活性炭對(duì)其飽和吸附量大。由于沸點(diǎn)高的氣態(tài)物質(zhì)在吸附過(guò)程中容易產(chǎn)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象,因此易于被吸附。飽和蒸氣壓和活性炭飽和吸附量顯著相關(guān),在一定溫度下,飽和蒸氣壓越大的越容易脫附。飽和蒸氣壓與活性炭飽和吸附量的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)飽和蒸氣壓越大的,活性炭的飽和吸附量越小。種物性對(duì)其在活性炭上吸附行為的影響,活性炭對(duì)有機(jī)氣體的飽和吸量隨著吸附質(zhì)的分子動(dòng)力學(xué)直徑、分子量、沸點(diǎn)的增大而增大,隨著吸附質(zhì)極性、蒸氣壓的增大而減小。3.3操作條件的影響
吸附操作過(guò)程中的溫度、進(jìn)口濃度、氣體流速、壓力、水分、氣體組成等都會(huì)影響活性炭的吸附性能,針對(duì)不同選擇合適的操作條件十分重要。溫度能影響擴(kuò)散速度和吸附平衡,提高溫度能提高擴(kuò)散速率,加快到達(dá)吸附平衡的時(shí)間,但升高溫度會(huì)導(dǎo)致吸附量下降,吸附操作時(shí)宜將溫度控制在40℃以內(nèi)研究了不同溫度下活性炭對(duì)酯的吸附過(guò)程,發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高,飽和吸附量不斷降低。對(duì)于同一有機(jī)物的吸附,吸附容量隨著進(jìn)口濃度的增加而增大,隨著氣體流速的提高而減小,活性炭吸附法適于處理濃度為通過(guò)研究顆粒活各組分間會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。一種組分的存在,常常會(huì)對(duì)另一種組分有,吸附過(guò)程還存在置換作用。TEFERA等[60]建立二維數(shù)學(xué)模型研究固定床吸附器上多組分的吸附競(jìng)爭(zhēng),該模型可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)多組分混合物間的吸附競(jìng)爭(zhēng)和吸附平衡。在活性炭上的二元吸附過(guò)程,發(fā)現(xiàn)高沸點(diǎn)組分能置換低沸點(diǎn)組分,二元體系的吸附量較同等條件時(shí)的單組分吸附量均有不同程度的降低。