活性炭在水處理過(guò)程中產(chǎn)生的影響

　　由于活性炭水處理所涉及的吸附過(guò)程和作用原理較為復(fù)雜，因此影響因素也較多。主要與活性炭的性質(zhì)、水中污染物的性質(zhì)、活性炭處理的過(guò)程原理以及選擇的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)與操作條件等有關(guān)。

　　一、活性炭的性質(zhì)

　　由于吸附現(xiàn)象發(fā)生在吸附劑表面上，所以吸附劑的比表面積是影響吸附的重要因素之一，比表面積越大，吸附性能越好。

　　因?yàn)槲�附過(guò)程可看成三個(gè)階段，內(nèi)擴(kuò)散對(duì)吸附速度影響較大，所以活性炭的微孔分布是影響吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)、極性及所帶電荷，也影響吸附的效果。

　　用于水處理的活性炭應(yīng)有三項(xiàng)要求：吸附容量大、吸附速度快、機(jī)械強(qiáng)度好。活性炭的吸附容量附其他外界條件外，主要與活性炭比表面積有關(guān)，比表面積大，微孔數(shù)量多，可吸附在細(xì)孔壁上的吸附質(zhì)就多。吸附速度主要與粒度及細(xì)孔分布有關(guān)，水處理用的活性炭，要求過(guò)渡孔(半徑20~1000A)較為發(fā)達(dá)，有利于吸附質(zhì)向微細(xì)孔中擴(kuò)散�；钚蕴康牧６仍叫∥�附速度越快，但水頭損失要增大，一般在8~30目范圍較宜，活性炭的機(jī)械耐磨強(qiáng)度，直接影響活性炭的使用壽命。

　　二、吸附質(zhì)(溶質(zhì)或污染物)的性質(zhì)

　　同一種活性炭對(duì)于不同污染物的吸附能力有很大差別。

　　(一)溶解度

　　對(duì)同一族物質(zhì)的溶解度隨鏈的加長(zhǎng)而降低，而吸附容量隨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。

　　如活性炭從水中吸附有機(jī)酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。

　　(二)分子構(gòu)造

　　吸附質(zhì)分子的大小和化學(xué)結(jié)構(gòu)對(duì)吸附也有較大的影響。因?yàn)槲�附速度受�?nèi)擴(kuò)散速度的影響，吸附質(zhì)(溶質(zhì))分子的大小與活性炭孔徑大小成一定比例，利于吸附。在同系物中，分子大的較分子小的易吸附。不飽和鍵的有機(jī)物較飽和的易吸附。芳香族的有機(jī)物較脂肪族的有機(jī)物易于吸附。

　　(三)極性

　　活性炭基本可以看成是一種非極性的吸附劑，對(duì)水中非極性物質(zhì)的吸附能力大于極性物質(zhì)。

　　(四)吸附制裁(溶質(zhì))

　　吸附質(zhì)的濃度在一定范圍時(shí)，隨著濃度增高，吸附容量增大。因此吸附質(zhì)(溶質(zhì))的濃度變化，活性炭對(duì)該種吸附質(zhì)(溶質(zhì))的吸附容量也變化。

　　三、溶液pH的影響

　　溶液pH值對(duì)吸附的影響，要與活性炭和吸附質(zhì)(溶質(zhì))的影響綜合考慮。溶液pH值控制了酸性或堿性化合物的離解度，當(dāng)pH值達(dá)到某個(gè)范圍時(shí)，這些化合物就要離解，影響對(duì)這些化合物的吸附。

　　溶液的pH值還會(huì)影響吸附質(zhì)(溶質(zhì))的溶解度，以及影響膠體物質(zhì)吸附質(zhì)(溶質(zhì))的帶電情況　由于活性炭能吸附水中氫、氧離子，因此影響對(duì)其他離子的吸附�；钚蕴繌乃�中吸附有機(jī)污染物質(zhì)的效果，一般隨溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0時(shí)，不易吸附，pH值越低時(shí)效果越好。在實(shí)際應(yīng)用中，通過(guò)試驗(yàn)確定佳pH值范圍。

　　四、溶液溫度的影響

　　因?yàn)橐合辔�附時(shí)吸附熱較小，所以溶液溫度的影響較小。吸附是放熱反應(yīng)。吸附熱，即活性炭吸附單位重量的吸附質(zhì)(溶質(zhì))放出的總熱量，以KJ/mol為單位。吸附熱越大，溫度對(duì)吸附的影響越大。

　　另一方面，溫度對(duì)物質(zhì)的溶解度有影響，因此對(duì)吸附也有影響。用活性炭處理水時(shí)，溫度對(duì)吸附的影響不顯著。

　　五、多組分吸附質(zhì)共存的影響

　　應(yīng)用吸附法處理水時(shí)，通常水中不是單一的污染物質(zhì)，而是多組分污染物的混合物。在吸附時(shí)，它們之間可以共吸附，互相促進(jìn)或互相干擾。一般情況下，多組分吸附時(shí)分別的吸附容量比單組分吸附時(shí)低。

　　六、吸附操作條件

　　因?yàn)榛钚蕴恳合辔�附時(shí)，外擴(kuò)散(液膜擴(kuò)散)速度對(duì)吸附有影響，所以吸附裝置的型式、接觸時(shí)間(通水速度)等對(duì)吸附效果都有影響。綜上所述，影響吸附的因素很多，應(yīng)綜合分析，根據(jù)具體情況，選擇佳吸附條件，達(dá)到好的吸附效果。

　　電導(dǎo)率的測(cè)量原理：

　　電導(dǎo)率的測(cè)量原理是將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板(或圓柱電極)，放到被測(cè)溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢(shì)(為了避免溶液電解，通常為正弦波電壓，頻率1～3kHz)。然后通過(guò)電導(dǎo)儀測(cè)量極板間電導(dǎo)。

　　電導(dǎo)率的測(cè)量需要兩方面信息。一個(gè)是溶液的電導(dǎo)G，另一個(gè)是溶液的幾何參數(shù)K。電導(dǎo)可以通過(guò)電流、電壓的測(cè)量得到。根據(jù)關(guān)系式S=K×G可以等到電導(dǎo)率的數(shù)值。這一測(cè)量原pH/Cond 3400i型手持式PH/電導(dǎo)率測(cè)試儀理在直接顯示測(cè)量?jī)x表中得到廣泛應(yīng)用。

　　而K= L /A

　　A——測(cè)量電極的有效極板;

　　L——兩極板的距離;

　　這一值則被稱為電極常數(shù)。在電極間存在均勻電場(chǎng)的情況下，電極常數(shù)可以通過(guò)幾何尺寸算出。當(dāng)兩個(gè)面積為1cm的方形極板，之間相隔1cm組成電極時(shí)，此電極的常數(shù)K=1cm-1。如果用此對(duì)電極測(cè)得電導(dǎo)值G=1000μs，則被測(cè)溶液的電導(dǎo)率K=1000μs/ cm。

　　一般情況下，電極常形成部分非均勻電場(chǎng)。此時(shí)，電極常數(shù)必須用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行確定。標(biāo)準(zhǔn)溶液一般都使用KCl溶液這是因?yàn)镵Cl的電導(dǎo)率的不同的溫度和濃度情況下非常穩(wěn)定，準(zhǔn)確。0.1mol/l的KCl溶液在25℃時(shí)電導(dǎo)率為12.88ms/cm。

　　所謂非均勻電場(chǎng)(也稱作雜散場(chǎng)，漏泄場(chǎng))沒(méi)有常數(shù)，而是與離子的種類和濃度有關(guān)。因此，一個(gè)純雜散場(chǎng)電極是復(fù)雜的電極，它通過(guò)一次校準(zhǔn)不能滿足寬的測(cè)量范圍的需要。