活性炭機械過濾器是一種常用的水處理設(shè)備,內(nèi)裝填優(yōu)質(zhì)活性炭及粗石英砂過濾層。活性炭顆粒具有發(fā)達的細孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積,活性炭吸附就是利用活性炭填料固體表面對水中雜質(zhì)的強力物理吸附能力。
根據(jù)吸附過程中,活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同,可將吸附分為兩大類;物理吸附和化學吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中,當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附;當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理性質(zhì)有關(guān),與活性炭的化學性質(zhì)基本無關(guān)。由于范德華力較弱,對污染物分子的結(jié)構(gòu)影響不大,這種力與分子間內(nèi)聚力一樣,故可把物理吸附類比為凝聚現(xiàn)象。物理吸附時污染物的化學性質(zhì)仍然保持不變。
由于化學鍵強,對污染物分子的結(jié)構(gòu)影響較大,故可把化學吸附看做化學反應(yīng),是污染物與活性炭間化學作用的結(jié)果。化學吸附一般包含電子對共享或電子轉(zhuǎn)移,而不是簡單的微擾或弱極化作用,是不可逆的化學反應(yīng)過程。物理吸附和化學吸附的根本區(qū)別在于產(chǎn)生吸附鍵的作用力。
吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程,分子的自由能會降低,因此,吸附過程是放熱過程,所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同,它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數(shù)和吸附光譜等方面表現(xiàn)出一定的差異。
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