活性炭對物質的吸附作用。
(1)物理吸附。
吸附劑和吸附劑(溶質)通過范德華力產生的吸附稱為物理吸附。這是常見的吸附現象,其特點是吸附物的分子不附著在吸附劑表面的固定點上,而是可以在界面上自動移動一點。因為吸附是分子力引起的,吸附熱小,物理吸附不需要活化能,可以在低溫下進行。這種吸附是可逆的,吸附的分子會因為熱運動而離開固體表面,這叫解吸。物理吸附可以形成單分子吸附層或多分子吸附層。由于分子間力普遍存在,一種吸附劑可以吸附多種物質,但由于吸附質的不同,吸附量也不同。這種吸附現象與吸附劑的表面積和孔徑的匹配密切相關。
(2)化學吸附。
一些吸附劑通過化學鍵與吸附質(溶液)發生化學反應,使吸附劑與吸附質牢固聯系在一起。由于化學反應需要大量的活化能,一般需要在較高的溫度下進行,吸附熱量較大?;瘜W吸附是一種選擇性吸附,即一種吸附劑只吸附某種或特定物質。由于化學吸附是由吸附劑和吸附質之間的化學鍵力進行的,化學吸收只能形成單分子層。吸附相對穩定,不易解吸。這種吸附直接關系到吸附劑的表面化學性質和吸附質的化學性質。
(3)吸附目標污染物。
活性炭對水中有機物有很好的吸附特性?;钚蕴咳菀孜降挠袡C物有芳香溶劑、氯化芳烴、酚類和氯酚類、多核芳烴類、農藥和除草劑、氯化非芳烴類和高分子烴類?;钚蕴坎灰孜降挠袡C物有醇類、低分子酮類、酸類、醛類、糖類和淀粉類、分子量高的有機物或膠體物質和低分子脂肪類?;钚蕴繉τ袡C物去除的差異主要受有機物特性的影響,主要與有機物的極性和分子大小有關。溶解度可以反映溶質與水形成氫鍵的能力。溶解度越強,溶質與溶劑的親和力越強。因此,同尺寸的有機物溶解度越大,親水性越強,活性炭吸附性越差,而溶解度小、親水性差、非極性或弱極性的有機物吸附能力越強。
(4)吸附芳香族化合物。
水中芳香族化合物種類繁多,如農藥、除草劑、表面活化劑、天然色素和酚類物質。這種化合物與活性炭形成復合物?;钚蕴恐械聂然跏请娮咏o體,溶質中的芳環是電子受體。芳環中有N0。當一種替代基被替代時,它的作用會得到加強?;钚蕴康聂然梢晕椒甲寤衔?,但這不是活性炭吸附芳族化合物的途徑?;钚蕴勘砻娴乃嵝匝趸锵魅趿朔甲寤衔锏挠H和力。
(5)吸附無機物。
活性炭對無機物也有一定的吸附能力。數據顯示,粒狀活性炭對Ag+、Cd2+、Cr04等離子體的吸附去除率可達85%以上(濃度以金屬計為13-55微克升),對水中大部分金屬如銻、鉍、錫、汞、鉛、鐵、鈷、鎳等具有良好的吸附潛力?;钚蕴繉λ宣u素分子氯溴碘的吸附能力順序良好,強度強,但對鹵素離子的吸附能力不好。