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影响活性炭液相吸附的主要因素

影响活性炭液相吸附的主要因素

编辑:天空彩票手机开奖 发布日期:2018-06-08 12:25

影响活性炭液相吸附的主要因素

由于活性炭是一种具有非极性表面的多孔吸附剂,而水分子虽存在缔合性,但属于极性溶剂,因此,活性炭自水溶液中吸附有机物是最理想的状态。

一般活性炭(特例除外)对溶质的吸附时遵循特劳贝法则的,它涉及液相多元系统中溶质的分离、提取和纯化。孙然特劳贝法则的理论表述并不令人信服,但就大多数实用场合还是很适应的。特劳贝法则亦适用于活性炭的气相吸附规律。

在液相吸附方面,可以用简单的文字表述特劳贝法则:即在同一溶液中,优先吸附表面张力小的成分。在多元系统中,溶解度小的成分易被吸附,极性较小的成分易被吸附;而同一物质在溶解度小的溶剂中易被吸附;同一族化合物中分子量大的成分易被吸附。

活性炭微孔发达,以致某些大分子化合物无法进入微孔时,特劳贝法则就无法适用,这在实际应用时经常碰到,也说明在实际应用时对活性炭品种的选择是非常重要的。

活性炭在液相中的应用,应考虑的因素很多,主要的有活性炭的添加量、温度、时间、酸碱度、作业方式等。

(1)活性炭添加量

添加量可通过试验研究确定,但实践证明,生产车间的实际需要量往往比试验室所确定的量要少,其原因至今尚未获得满意的说明。因此,为了取得较好的脱色效果和投入最少量的活性炭,往往根据生产者成熟的实践经验。因为每批溶液和每批活性炭的状况不甚相同,这就需要找出实验室和生产车间用量之间的相互关系或比例,但更重要的还要依赖有经验的操编辑的判断,最好是在投炭后5-10min取样观察效果,以此检验判断是否正确,以积累更多的经验。

(2)时间

脱色或精制所需的时间,受许多因素的影响,如炭的粒度和用量、液体的温度和黏度等,一般需要10-60min。炭越细或用炭量越多,则时间越短,当液体黏度大或用炭量很少时,则时间就长些。对给定的色度和给定的活性炭种类,在同一条件下,随着时间的延长,单位质量的活性炭对色素的吸附变化并不大。表2-1为三种色素在溶液的平衡浓度为0.1mmol/L、25℃时,活性炭对色素的吸附量随时间的变化情况。

表2-1 脱色时间对活性炭吸附量的影响

活性炭种类 色素 吸附量/(mmol/g)
5min 10min 60min

A

B

C

亚甲基蓝

0.82

0.63

0.82

0.44

0.66

0.83

0.46

0.70

A

B

B

孔雀绿

0.95

0.59

1.04

0.27

1.07

0.30

0.81

A

B

C

茜素红

1.21

1.25

0.55

0.52

1.25

0.60

0.59

所有的活性炭的吸附速度都是不相同的,因此,为求生产效率,生产车间的脱色作业时间应由实验室或车间操作经验确定。

(3)温度

活性炭的吸附过程是放热反应,一般温度越低越好。但温度增高可增大溶液中分子的活度并向炭表面扩散,同样在炭内部的孔隙和通道的游动也加快。有时规定某一吸附温度是被迫的,例如黏度大的液体不得不靠提高温度来增加流动性和便于过滤;有些熔点较高的物质不得不将温度提到高于熔点。有些热敏性物质,又要考虑防止有效成分的破坏。总之,无法借温度的变化来提高活性炭对色素的吸附量,活性炭的脱色作业无法统一规定操作温度,亦应由实验室和车间生产经验确定,表2-2中的一组数据亦可供参考(时间为60min)。

表2-2脱色温度对活性炭吸附量的影响

活性炭种类 色素 吸附量/(mmol/g)
25℃ 80℃

A

B

C

亚甲基蓝

0.83

0.37

0.46

0.85

0.39

0.56

A

B

B

孔雀绿

1.07

0.45

0.30

1.08

0.53

0.42

A

B

C

茜素红

1.25

0.60

0.56

1.15

0.55

0.66

(4)酸碱度

溶液的pH对活性炭吸附色素的影响较大。来自农副产品的天然色素大多为酸性色素,也存在少量的碱性色素。活性炭对一些物质的吸附均随介质pH的变化而变化,包括水溶液和非水溶液。

当平衡浓度为0.1g/L时,每克活性炭吸附苯胺量随溶液pH变化的情况如表2-3所示。

表2-3 溶液pH的变化对活性炭吸附苯胺的影响

溶液的pH 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
吸附量/(g/g) 0.038 0.040 0.050 0.060 0.115 0.147 0.150 0.160

活性炭pH的变化对椰子油脱色率的影响如表2-4所示。

表2-4 活性炭pH的变化对椰子油脱色率的影响

活性炭的pH 2.5 4.0 4.5 6.0 7.0 8.5
脱色率/% 66 64 62 60 55 55

(5)作业方式

活性炭脱色方式由多种,应根据物料的性能灵活掌握。例如,按照活性炭需要量的总量,将活性炭一次性投入或分批次投入。当前,比较通行的方法是双阶段法,即将已用过一次脱色的活性炭重新用在色度符合重要的溶液,然后投入新炭再脱色一次,此经过使用的炭重新用来粗品脱色。某些溶液再脱色后要经蒸发浓缩,蒸发浓缩前后都经脱色处理。

使用粉炭脱色多时间歇作业,粉炭用水调和后用泵抽到脱色缸,脱色后的溶液通过各种形式的滤器过滤,滤饼再经洗涤。

如要实现连续脱色作业,则要使用颗粒活性炭装填脱色塔。有多个塔串联组成,连续脱色,分步再生。好多工厂采用两步法,即色素负荷大、溶液杂质多的情况下先用粉炭脱色,滤液再经颗粒炭脱色精制。

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