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(图片源自网络)
下面介绍几种常用吸附剂:
1、活性碳
活性碳(AC)是一种常见的吸附材料,主要有粒状和粉末状。活性炭可用动植物、煤、石油、纸浆废液、废合成树脂及其他有机残物等,经粉碎及加粘合剂成型后,经加热脱水、炭化、活化而制得。活性炭具有巨大的比表面和特别发达的微孔,通常活性炭的比表面积高达500~1700m2/g。活性炭的微孔容积约为0.15~0.9mL/g,表面积占总表面积的95%以上。活性炭的吸附以物理吸附为主,但由于表面氧化物存在,也进行一些化学选择性吸附。活性炭是目前废水处理中普遍采用的吸附剂。其中粒状炭因工艺简单,操作方便,用量最大。国外使用的粒状炭多为煤质或果壳质无定型炭,国内多用柱状煤质炭。活性炭主要是吸附水中的氨分子形式的氮,无选择性,吸附容量有限,所以脱氮效率很低。
2、活性炭纤维
活性炭纤维(ACF)是一种新型吸附功能材料,它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料,经炭化和活化制得。与活性炭相比较,ACF具有特有的微孔结构,更高的外表面积和比表面积以及多种官能团,平均细孔直径也更小,通过物理吸附、化学吸附以及物理化学吸附等方式在废水、废气处理、水净化等领域得到了广泛应用。纤维状活性炭微孔体积占总孔体积90%左右,其微孔孔径大部分在1nm左右,没有过度孔和大孔。比表面积一般为600~1200m2/g,甚至可达3000m2/g。活性炭纤维脱附再生速率快,时间短,且其性能不变,这一点优于活性炭。ACF成品可制成毡、布、纸片等形状,在实际应用中更为灵活,操作也更为简易方便,并且具有一定的强度,耐破损,克服了粒状和粉状活性炭在操作过程中形成的沟槽和沉降等问题。与活性炭一样,活性炭纤维吸附时无选择性,主要用于吸附有机污染物,而对氨氮吸附量有限,一般用于炼油厂综合废水处理。
3、沸石
沸石(Zeolite)是一种分布广泛开采量很高的天然而价廉的离子交换物质。天然产的沸石有许多种类,其中以斜发沸石(Clinoptilolite)和丝光沸石(Mordenite)为主。沸石是一种含水架状结构的多孔硅铝酸盐矿物质,构成沸石骨架的最基本结构是硅氧(SiO4)四面体和铝氧(AlO4)四面体。沸石具有空旷的骨架结构,晶穴体积约为总体积的40%~50%,孔径大多在1nm以下。沸石具有很大的比表面积(400~800m2/g沸石),仅次于活性炭,可用作吸附剂、离子交换剂等,沸石对极性、不饱和及易极化分子具有优先的选择吸附作用,而且沸石有耐酸、耐碱、热稳定等性能。工业上常用于废水处理。沸石具有较大的吸附能力和净化效果,其斜发沸石和丝光沸石的阳离子交换容量分别为223meq100g(毫克当量)和213meq100g。由于天然沸石中含有杂质,所以纯度较高的沸石交换容量不大于200meq100g,一般为100~150meq100g。斜发沸石在离子交换和定量处理方面,对NH4+-N具有较好的选择性,因此工程上可以用于污水脱除氨氮处理工艺,脱氮率可达90%~97%。工业上沸石除氨装置较为简单,一般为一圆柱形滤器。沸石进行再生处理的主要方法有利用NaOH或NaCl溶液的化学溶液再生和500℃~600℃的高温条件下将沸石中的NH4+转变为NH3气体的燃烧法再生。沸石反复再生后对NH4+的吸附交换能力影响不大,但由于污水中共存阳离子如Ca2+,会使沸石的交换能力呈不可逆性降低。
4、腐植酸系吸附剂
腐植酸是一种带负电的聚电解质,具有庞大分子量的有机物。腐植酸类物质可用于处理工业废水,尤其是重金属废水及放射性废水,除去其中的离子。腐植酸本身的性质和结构决定了它对阳离子的吸附性能。腐植酸对阳离子的吸附,包括离子交换、整合、表面吸附、凝聚等作用,既有化学吸附,又有物理吸附。用作吸附剂的腐植酸类物质有两大类:一类是天然的富含腐植酸的风化煤、泥煤、褐煤等,直接作吸附剂用或经简单处理后作吸附剂用;另一类是把富含腐植酸的物质用适当的粘结剂作成腐植酸系树脂,造粒成型,用于管式或塔式吸附装置。
5、煤质吸附剂
活性炭是一种优质吸附剂,但价格昂贵,再生困难,使其使用受到限制。因此,开发制造廉价的代用品具有重要意义。褐煤、长焰煤、无烟煤等具有高的孔隙率和比表面积,用其制取煤质吸附剂具有远大前景。煤质吸附剂对废水中金属离子、氰化物、挥发酚等都有去除作用,吸附能力强,而且价格低廉,无需再生。将煤与浓硫酸或发烟硫酸反应生成磺化煤,可用于处理TNT废水,吸附后用丙酮或乙酸乙酯加乙醇很容易解吸,可反复利用。
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