9.5.2 性能及活性炭选择
活性炭的吸附能力不完全取决于活性炭本身,还与被吸附的溶质和溶剂的物理化学性质有关。如溶质的溶解度、溶质的相互作用,溶质的分子大小、溶剂的温度及 pH值等,都对吸附效果产生影响。
活性炭的吸附能力是由吸附容量和吸附速度两个指标来衡量。吸附容量是指单位重量的活性炭在给定条件下吸附过程达到动态平衡时溶质的数量,一般以 mg/g 表示。吸附速度是指单位时间内的吸附容量。这两项指标决定了活性炭的工作周期、活性炭用量及设备的容量。
由于活性炭吸附过程的复杂性、活性炭吸附能力的两项指标不能直接确定。一般情况下应按照使用条件通过试验来绘制吸附容量g 和平衡深度 C 的关系曲线——吸附等温线,从而确定吸附容量和吸附速度。
就水处理而言,当原水为中等浓度时,其吸附能力的表述可用弗里德里希关系式来表示,见式(9-1)、图 9-1。
式中 q——活性炭的吸附容量,指达到平衡浓度C时,单位质量活性炭所吸附的溶质数
量(mg/g);
C——水中的溶质的平衡浓度(mg/L);
表示直
Ki、n——常数,公式为一直线,lgK1表示截距,是浓度C=1时的吸附量,1/n直线的斜率。
上述关系式(9-1)为一经验公式,通过试验可找出公式中的常数值,绘制吸附等温线。根据得出的吸附等温线图,可比较在给定条件下的各品种活性炭的吸附性能,进而比较吸附效果,选择活性炭品种和用量。由于上述关系式 (9-1) 是在中等浓度条件下才适用,浓度过高、过低将产生较大的误差,实际应用时还要通过中小型试验和常规参数进行设计较多。
活性炭由于原料和制造方法的不同,其规格性能亦有所差别。用于水处理上的活性炭,宜选用微孔孔径较大,目以木材和煤为原料的活性炭。对于国产粒状活性炭,其主要综合性能指标,见表 9-1、表 9-2。