由于活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂,因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
(1)活性炭的性质由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。
因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。
(2)吸附质(溶质或污染物)的性质同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别,吸附质各方面性质对吸附效果的影响如下。
①溶解度同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附。
②分子构造吸附质分子的大小和化学结构对吸附效果也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响,吸附质(溶质)分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例,最利于吸附。在同系物中,分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
③极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
④吸附质浓度吸附质的浓度在一定范围时,随着浓度增高,吸附容量增大。因此吸附质的浓度变化,活性炭对该种吸附质的吸附容量也变化。
(3)溶液pH值的影响溶液pH值对吸附的影响,要与活性炭和吸附质(溶质)的影响综合考虑。溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的解离度,当pH值达到某个范围时,这些化合物就要解离,影响对这些化合物的吸附。溶液的pH值还会影响吸附质(溶质)的溶解度,以及影响胶体物质吸附质(溶质)的带电情况。由于活性炭能吸附水中氢、氧离子,因此影响对其他离子的吸附。
活性炭从水中吸附有机污染物质的效果,一般随溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0时,不易吸附,pH值越低时效果越好。在实际应用中,通过试验确定最佳pH值范围。
(4)溶液温度的影响因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。吸附是放热反应。吸附热,即活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量,以kJ/mot为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。另外,温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。
(5)多组分吸附质共存的影响应用吸附法处理水时,通常水中不是单一的污染物质,而是多组分污染物的混合物。在吸附时,它们之间可以共吸附,互相促进或互相干扰。一般情况下,多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。
(6)吸附操作条件因为活性炭液相吸附时,外扩散(液膜扩散)速度对吸附有影响,所以吸附装置的形式、接触时间(通水速度)等对吸附效果都有影响。
(1)活性炭的性质由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。
因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。
(2)吸附质(溶质或污染物)的性质同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别,吸附质各方面性质对吸附效果的影响如下。
①溶解度同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附。
②分子构造吸附质分子的大小和化学结构对吸附效果也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响,吸附质(溶质)分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例,最利于吸附。在同系物中,分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
③极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
④吸附质浓度吸附质的浓度在一定范围时,随着浓度增高,吸附容量增大。因此吸附质的浓度变化,活性炭对该种吸附质的吸附容量也变化。
(3)溶液pH值的影响溶液pH值对吸附的影响,要与活性炭和吸附质(溶质)的影响综合考虑。溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的解离度,当pH值达到某个范围时,这些化合物就要解离,影响对这些化合物的吸附。溶液的pH值还会影响吸附质(溶质)的溶解度,以及影响胶体物质吸附质(溶质)的带电情况。由于活性炭能吸附水中氢、氧离子,因此影响对其他离子的吸附。
活性炭从水中吸附有机污染物质的效果,一般随溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0时,不易吸附,pH值越低时效果越好。在实际应用中,通过试验确定最佳pH值范围。
(4)溶液温度的影响因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。吸附是放热反应。吸附热,即活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量,以kJ/mot为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。另外,温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。
(5)多组分吸附质共存的影响应用吸附法处理水时,通常水中不是单一的污染物质,而是多组分污染物的混合物。在吸附时,它们之间可以共吸附,互相促进或互相干扰。一般情况下,多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。
(6)吸附操作条件因为活性炭液相吸附时,外扩散(液膜扩散)速度对吸附有影响,所以吸附装置的形式、接触时间(通水速度)等对吸附效果都有影响。