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影响粉状活性炭使用老化因素有哪些?

文章出处:公司动态 责任编辑:东莞市华海炭业环保有限公司 发表时间:2024-12-10
  ​粉状活性炭以优质木屑和果壳为原料,采用氯化锌法生产,具有发达的中孔结构,吸附容量大、快速过滤等特性。下面小编跟大家讲解一下:
​粉状活性炭
物理因素
磨损:
在粉状活性炭的运输、储存和使用过程中,颗粒之间的相互摩擦以及与容器壁、设备部件的摩擦是不可避免的。例如,在活性炭的装卸过程中,从高处倾倒或通过管道输送时,活性炭颗粒会相互碰撞和摩擦。频繁的摩擦会导致活性炭的颗粒表面结构被破坏,使颗粒变小,比表面积降低。随着比表面积的减小,活性炭的吸附位点减少,吸附性能下降,从而出现老化现象。
特别是在一些需要搅拌的吸附系统中,如在水处理过程中,搅拌桨的高速旋转会使粉状活性炭与水充分混合,但同时也加剧了活性炭的磨损。如果搅拌速度过快或者搅拌时间过长,活性炭的磨损会更加严重。
温度变化:
温度对粉状活性炭的性能有显著影响。在高温环境下,活性炭内部的孔隙结构可能会发生变化。一般来说,温度升高会使活性炭的分子运动加剧。当温度超过一定限度时,活性炭的孔隙可能会发生塌陷或者变形。例如,在一些工业废气处理过程中,如果废气温度过高,粉状活性炭在吸附过程中其孔隙结构容易被破坏。
相反,在低温环境下,虽然活性炭的物理结构相对稳定,但吸附质分子的运动速度会减慢,这会影响吸附质向活性炭孔隙内部的扩散速度,导致吸附效率降低。而且,频繁的温度变化会产生热应力,使活性炭的结构产生疲劳,加速老化。
化学因素
化学物质的吸附与反应:
粉状活性炭在吸附过程中会与各种化学物质接触。一些吸附质可能会与活性炭表面的官能团发生化学反应。例如,在处理含有氧化性物质(如臭氧、氯气等)的水体或气体时,这些氧化性物质可能会与活性炭表面的活性位点发生氧化反应,改变活性炭的表面化学性质。氧化反应可能会破坏活性炭表面的羟基、羧基等官能团,这些官能团对于吸附一些极性分子具有重要作用。
另外,当吸附质在活性炭孔隙内发生聚合反应时,会堵塞孔隙。比如在处理含有有机单体(如苯乙烯)的废气时,苯乙烯可能会在活性炭孔隙内聚合形成聚苯乙烯,导致孔隙变小甚至完全堵塞,使活性炭的吸附能力大幅下降,从而加速老化。
pH 值的影响:
溶液的 pH 值会影响粉状活性炭的表面电荷和吸附性能。在不同的 pH 值条件下,活性炭表面的官能团会发生电离,从而改变其表面电荷性质。例如,在酸性条件下,活性炭表面的碱性官能团(如氨基)可能会被质子化,而在碱性条件下,酸性官能团(如羧基)会发生电离。这种表面电荷的变化会影响活性炭对带不同电荷吸附质的吸附能力。
如果 pH 值超出活性炭的耐受范围,还可能会导致活性炭的化学结构被腐蚀。例如,在强碱性环境下,活性炭中的碳 - 碳键可能会被碱性物质攻击,使活性炭的骨架结构被破坏,进而影响其吸附性能和使用寿命。
生物因素
微生物的生长与代谢:
在一些使用环境中,如在水处理和土壤修复中,粉状活性炭表面可能会滋生微生物。微生物在活性炭表面生长、繁殖和代谢过程中,会分泌一些有机物质和酶。这些分泌物可能会堵塞活性炭的孔隙,降低其吸附性能。例如,细菌分泌的胞外聚合物主要成分是多糖、蛋白质等,这些物质具有粘性,容易附着在活性炭表面和孔隙内。
微生物的代谢活动也可能会改变吸附质的性质。例如,微生物可能会将一些有机吸附质分解为小分子物质,这些小分子物质可能会与活性炭表面的官能团发生不同的吸附或反应,从而影响活性炭的吸附平衡和性能。而且,微生物的生长还可能会消耗活性炭表面的氧气等物质,改变局部环境的化学组成,间接影响活性炭的吸附过程。


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