Aktivirani ogljik, znan tudi kot aktivirano oglje ali aktivirani char. Je črna praška ali zrnata ogljikova snov. Aktivirani ogljik je porozni ogljik z nizko gostoto embalaže in veliko specifično površino zaradi nepravilne razporeditve mikrokristalnega ogljika in prisotnosti pore med navzkrižnimi priključki, kar lahko povzroči okvare ogljikove strukture med aktivacijo. Je tudi glavno gradivo za izdelavo filtrov.
Proizvodnja aktivnega oglja
Glavne surovine za aktivirani ogljik so lahko skoraj vsi organski materiali veliko vsebnost v ogljiku, kot so premog, les, sadne lupine, kokosove lupine, orehove lupine, marelične lupine, lupine za juejube itd. Ti materiali, ki vsebujejo ogljik, pretvorijo v aktivirano ogljik s pirolizo s pomočjo pirolize s pirolizo s pirolizo s pirolizo s pomočjo pirolize pri visoki temperaturi. Med tem procesom aktivacije se postopoma oblikuje ogromna površinska površina in zapletena struktura por, v teh poreh in na površini pa se pojavi tako imenovani adsorpcijski postopek. Velikost pore v aktivnem ogljiku ima selektiven adsorpcijski učinek na adsorbat, ker velike molekule ne morejo vstopiti v pore aktivnega ogljika, ki so manjši od njegovih pore. Aktivirani ogljik je hidrofobni adsorbent, ki ga proizvaja visokotemperaturna karbonizacija in aktiviranje snovi, ki v glavnem vsebujejo ogljik kot surovine. Aktivirani ogljik vsebuje veliko število mikropora in ima neverjetno veliko površino, ki lahko učinkovito odstrani barvo in vonj. Prav tako lahko odstrani večino organskih onesnaževal in nekaterih anorganskih snovi, vključno s strupenimi težkimi kovinami, iz sekundarnih odtokov.
Načelo aktivnega oglja
1. načelo filtriranja
Aktivni filter z ogljikom je postopek prestrezanja suspendiranih onesnaževal v vodi, prestrežene suspendirane trdne snovi pa zapolnijo vrzeli med aktiviranimi ogljikovimi ogljiki. Velikost por in poroznost filtrirne plasti se povečata z velikostjo delcev aktiviranega ogljikovega materiala. Čim bolj groba velikost delcev aktivnega ogljika, večji je prostor, ki lahko sprejme suspendirane trdne snovi. Deluje kot izboljšana sposobnost filtriranja, povečana zmogljivost onesnaževal in večje prestrezke. Hkrati, večje kot so pore v filtrirnem plasti aktiviranega ogljika, lahko globlje suspendirane trdne snovi v vodi prepeljemo do naslednje plasti aktiviranega ogljikovega filtrirnega sloja. Z zadostno zaščitno debelino lahko prestrežemo bolj suspendirane trdne snovi, kar omogoča, da srednji in spodnji sloj filtrirne plasti bolje igrajo vlogo prestrezanja in povečajo zmogljivost prestrezanja enote.
Na splošno velja, da sposobnost aktivnega oglja, da prestreže suspendirane trdne snovi, izvira iz površine, ki jo zagotavlja aktivirani ogljik. Kadar je hitrost pretoka nizka, filtracijska zmogljivost enote v glavnem izvira iz presejalnega učinka aktivnega ogljika, medtem ko je hitrost pretoka hitra, filtracijska zmogljivost izvira iz adsorpcijskega učinka na površino aktiviranih delcev ogljika. Med postopkom filtracije je večja površina delcev, ki jo zagotavlja aktivirani ogljik, močnejša je adhezija na suspendirane trdne snovi v vodi.
2. načelo adsorpcije
Glede na različne sile med aktiviranimi molekulami ogljika in molekulami onesnaževal med adsorpcijskim postopkom lahko adsorpcijo razdelimo na dve kategoriji: fizikalna adsorpcija in kemična adsorpcija (znana tudi kot aktivna adsorpcija). Med postopkom adsorpcije, ko je interaktivna sila med molekulami z aktiviranim ogljikom in molekulami onesnaževalcev van der Waals sila (ali elektrostatična privlačnost), se imenuje fizična adsorpcija; Kadar je interaktivna sila med molekulami aktivnega oglja in molekulami onesnaževal kemična vez, se imenuje kemična adsorpcija. Adsorpcijska moč fizične adsorpcije je povezana predvsem s fizikalnimi lastnostmi aktivnega oglja in ima malo povezave s kemičnimi lastnostmi aktivnega ogljika. Zaradi šibke sile Van der Waals malo vpliva na strukturo molekul onesnaževal. Ta sila je podobna intermolekularni koheziji, tako da lahko fizično adsorpcijo analogiziramo kot kondenzacijski pojav. Kemične lastnosti onesnaževal med fizikalno adsorpcijo ostajajo nespremenjene.
Kemična adsorpcija zaradi močnih kemičnih vezi pomembno vpliva na strukturo molekul onesnaževal. Zato lahko kemično adsorpcijo obravnavamo kot kemijsko reakcijo, ki je posledica kemične interakcije med onesnaževali in aktiviranim ogljikom. Kemična adsorpcija na splošno vključuje skupno rabo elektronov ali prenos elektronov, ne pa preprosto vznemirjenje ali šibka polarizacija in je nepopravljiv postopek kemične reakcije. Temeljna razlika med fizikalno adsorpcijo in kemično adsorpcijo je v sili, ki ustvarja adsorpcijske vezi.
Adsorpcijski postopek je postopek, v katerem se molekule onesnaževal adsorbirajo na trdno površino, prosta energija molekul pa se zmanjša. Zato je adsorpcijski postopek eksotermični postopek, sproščena toplota pa se imenuje adsorpcijska toplota onesnaževal na tej trdni površini. Zaradi različnih sil fizične adsorpcije in kemične adsorpcije imajo določene razlike v adsorpcijski toploti, hitrosti adsorpcije, energiji adsorpcije aktivacije, temperaturi adsorpcije, selektivnosti, adsorpcijskih plasti in adsorpcijskih spektrih.
Adsorpcijska tehnologija z aktivnim ogljikom se že vrsto let uporablja za rafiniranje in razgradnjo v panogah, kot so farmacevtska zdravila, kemikalije in hrana na Kitajskem. Začelo se je uporabljati za industrijsko čiščenje odpadne vode v 70. letih prejšnjega stoletja. Proizvodna praksa je pokazala, da ima aktivirani ogljik odlične adsorpcijske lastnosti za organska onesnaževala v vodi v vodi in ima dobre adsorpcijske učinke na industrijske odpadne vode, kot so tekstilna tiskanja in barvanje, kemična industrija barvanja, predelava hrane in organska kemična industrija. Na splošno so organske spojine, ki jih predstavljajo celoviti kazalniki, kot so BPK in trska v odpadni vodi, kot so sintetična barvila, površinsko aktivne snovi, fenole, benzeni, organoklor, pesticidi in petrokemični izdelki, edinstvene zmogljivosti za odstranjevanje. Zato je adsorpcija z aktivnim ogljikom postopoma postala ena glavnih metod za sekundarno ali terciarno obdelavo industrijske odpadne vode.
Adsorpcija je počasen proces, v katerem se snov prilepi na površino druge snovi. Adsorpcija je medfazni pojav, ki je povezan s spremembami površinske napetosti in površinske energije. Obstajata dve gonilni sili, ki povzročata adsorpcijo, ena je odbojna sila topilne vode na hidrofobnih snovi, druga pa je afinitetna privlačnost trdnih snovi na topilih. Adsorpcija čiščenja odpadne vode je večinoma rezultat kombiniranega delovanja teh dveh sil. Specifična površina in struktura pora aktiviranega ogljika neposredno vplivata na njegovo adsorpcijsko sposobnost. Pri izbiri aktiviranega ogljika ga je treba določiti s poskusi na podlagi kakovosti vode v odpadni vodi. Priporočljivo je, da izberete oglje z dobro razvitimi prehodnimi porami za tiskanje in barvanje odpadne vode. Poleg tega ima vsebnost pepela tudi vpliv, manjša je vsebnost pepela, boljša je adsorpcijska zmogljivost; Čim bližje velikosti molekul adsorbata je do premera pore ogljika, lažje je adsorbirati; Koncentracija adsorbata vpliva tudi na adsorpcijsko sposobnost aktiviranega oglja. V določenem območju koncentracije se adsorpcijska sposobnost poveča s povečanjem koncentracije adsorbata. Poleg tega sta povezana tudi temperatura vode in pH vrednost. Adsorpcijska zmogljivost se zmanjšuje s povečanjem temperature vode.
