Основная задача активированного угля при очистке воды является удаление хлора и его производных, органических соединений и веществ, вызывающих неприятный вкус, цвет и запах воды. [1] Большая площадь поверхности и высокая пористость активных углей, а также удерживаемого на нем материала создают благоприятное место для развития микроорганизмов. Слой активированного угля необходимо регулярно заменять, чтобы минимизировать накопление бактерий.
Применение активированного угля в процессах очистки воды.[1]
Виды применения | Год введения |
Дехлорирование | с 1930 |
Удаление привкуса и запаха | с 1955 |
Удаление органических загрязнений | с 1970 |
Благодаря большому соотношению площади поверхности к массе, активированный уголь является одним из наиболее часто используемых адсорбентов в технологиях очистки воды. Чем больше площадь поверхности, тем больше адсорбционная способность, то есть сорбент (активированный уголь) может адсорбировать больше загрязняющих веществ. Также важна пористость, которая характеризуется размером пор: чем больше площадь поверхности, тем меньше поры. Слишком маленькие поры могут препятствовать адсорбции. [1]
Tab.2. Восприимчивость органических адсорбентов к адсорбции на активированном угле.
Легко адсорбируемые соединения | Трудно адсорбируемые соединения |
Ароматические растворители (бензол, толуол, нитробензолы и др.) | Спирты |
Фенолы и хлорфенолы | Сахара и крахмалы |
Хлорированные ароматические соединения | Кетоны, низкомолекулярные кислоты и альдегиды |
Полициклические ароматические углеводороды | Высокомолекулярные углеводороды (красители, амины, бензин) |
Пестициды и гербициды | Низкомолекулярные алифатические соединения |
Высокомолекулярные углеводороды (красители, амины, бензин) |
Восприимчивость к адсорбции в основном зависит от: – растворимость адсорбатов (чем ниже растворимость, тем лучше адсорбция) – размер частиц адсорбента (адсорбированные частицы меньше диаметра пор адсорбента) [2].
Загрязняющие вещества, встречающиеся в воде, характеризуются энергией адсорбции (E). Это разница между энергией сродства адсорбата с поверхностью адсорбента (E1) и суммой энергии сродства воды с поверхностью адсорбента (E2) и энергией сродства адсорбата с водой (E3). [1]
E= E1-(E2+E3)
Активированный уголь не только является хорошим адсорбентом, но и относительно дешевый. Он производится, в частности, из таких материалов, как древесина, торф, скорлупа орехов или косточек фруктов. Исходный материал карбонизируют, чтобы получить уголь, который затем обрабатывают паром для увеличения объема пор. Реакции проводят при температуре 900-1100°C, а структура пор зависит от количества используемого пара и температуры. Для определения сорбционной емкости необходимо учитывать удельную поверхность и структуру пор адсорбента.
Адсорбент | Удельная поверхность [м2/г] |
Активированный уголь | 500-1500 |
MnO2 | 100-300 |
Активный кремнезем | 250 |
Al2O3 | 200-300 |
Понятия:
Адсорбция – применительно к процессам очистки воды это связывание растворенных веществ с поверхностью твердого тела.
Сорбент – это организм, поглощающий вещества.
Адсорбат – это вещество, которое адсорбируется.
Также прочитайте статью: Фильтрация для удаления железа, Смягчающая фильтрация, Механическая фильтрация.