Le principe d’adsorption du charbon actif
Apr 02, 2022
Introduction du charbon actif
Le charbon actif est une poudre noire ou un matériau de carbone granulaire. En raison de la disposition irrégulière du carbone microcristallin dans la structure du charbon actif, il existe des pores entre les connexions croisées, et des défauts de structure du carbone seront générés lors de l’activation, il s’agit donc d’une sorte de carbone poreux à faible densité apparente et à grande surface spécifique. Le matériau principal du filtre.
Production de charbon actif
La principale matière première du charbon actif peut être presque toutes les matières organiques riches en carbone, telles que le charbon, le bois, la coquille de fruit, la coquille de noix de coco, la coquille de noix, la coquille d’abricot, la coquille de jujube, etc. Ces matériaux carbonés sont transformés en charbon actif par pyrolyse à haute température et à certaines pressions dans un four d’activation. Au cours de ce processus d’activation, une surface énorme et une structure poreuse complexe se forment progressivement, et le processus dit d’adsorption est effectué dans et sur ces pores. La taille des pores dans le charbon actif a un effet d’adsorption sélective sur l’adsorbate, ce qui est parce que les macromolécules ne peuvent pas entrer dans les pores du charbon actif plus petits que ses pores. Le charbon actif est un adsorbant hydrophobe composé de matériaux à base de carbone comme matières premières, qui sont carbonisés et activés à haute température. Le charbon actif contient un grand nombre de micropores et a une surface énorme, ce qui peut éliminer efficacement la couleur et les odeurs, et peut éliminer la plupart des polluants organiques et certaines substances inorganiques dans les effluents secondaires, y compris certains métaux lourds toxiques.
Le principe du charbon actif
1) Principe de filtrage
Le filtre à charbon actif est un processus d’interception des polluants à l’état en suspension dans l’eau, et la matière en suspension interceptée remplit les espaces entre les charbons actifs. La taille des pores et la porosité de la couche filtrante augmentent avec l’augmentation de la taille des particules du matériau de charbon actif. C’est-à-dire que plus la taille des particules du charbon actif est grossière, plus l’espace pouvant accueillir les solides en suspension est grand. Il se manifeste par une capacité de filtration accrue, une capacité de rétention de la saleté accrue et une interception accrue de la saleté. Dans le même temps, plus les pores de la couche filtrante à charbon actif sont grands, plus les solides en suspension dans l’eau peuvent être transportés vers la couche suivante de la couche filtrante à charbon actif. À condition d’une épaisseur de protection suffisante, les solides en suspension peuvent être retenus davantage, ce qui rend les couches filtrantes moyennes et inférieures plus efficaces. La fonction d’interception est bien exercée et la quantité d’interception de polluants de l’unité augmente.
À proprement parler, la capacité de rétention du charbon actif pour les solides en suspension provient de la surface fournie par le charbon actif. Lorsque le débit est faible, la capacité de filtration de l’unité provient principalement de l’effet de criblage du charbon actif, et lorsque le débit est rapide, la capacité de filtration provient de l’effet d’adsorption à la surface des particules de charbon actif. Plus l’adhérence est forte.
2) Le principe d’adsorption
Selon les différentes forces entre les molécules de charbon actif et les molécules polluantes au cours du processus d’adsorption, l’adsorption peut être divisée en deux catégories: l’adsorption physique et l’adsorption chimique (également appelée adsorption active). Dans le processus d’adsorption, lorsque la force entre les molécules de charbon actif et les molécules polluantes est la force de van der Waals (ou attraction électrostatique), on parle d’adsorption physique; lorsque la force entre les molécules de charbon actif et les molécules polluantes est des liaisons chimiques, on parle de chimisorption. . La force d’adsorption de l’adsorption physique est principalement liée aux propriétés physiques du charbon actif et a peu à voir avec les propriétés chimiques du charbon actif. Parce que la force de van der Waals est faible, elle a peu d’effet sur la structure des molécules polluantes. Cette force est la même que la force de cohésion intermoléculaire, de sorte que l’adsorption physique peut être comparée au phénomène d’agglomération. Les propriétés chimiques des polluants restent inchangées lors de l’adsorption physique.
En raison de la forte liaison chimique, il a une grande influence sur la structure des molécules polluantes, de sorte que la chimisorption peut être considérée comme une réaction chimique, qui est le résultat de l’interaction chimique entre les polluants et le charbon actif. La chimisorption implique généralement le partage de paires d’électrons ou le transfert d’électrons, plutôt qu’une simple perturbation ou une faible polarisation, et est un processus de réaction chimique irréversible. La différence fondamentale entre la physisorption et la chimisorption est la force qui crée la liaison d’adsorption.
Le processus d’adsorption est un processus dans lequel les molécules polluantes sont adsorbées à la surface solide et l’énergie libre des molécules diminuera. Par conséquent, le processus d’adsorption est un processus exothermique, et la chaleur libérée est appelée chaleur d’adsorption du polluant sur la surface solide. En raison des différentes forces d’adsorption physique et d’adsorption chimique, ils montrent certaines différences dans la chaleur d’adsorption, le taux d’adsorption, l’énergie d’activation de l’adsorption, la température d’adsorption, la sélectivité, le nombre de couches d’adsorption et le spectre d’adsorption.
La technologie d’adsorption du charbon actif est utilisée dans le raffinage et la décoloration des industries pharmaceutiques, chimiques et alimentaires depuis de nombreuses années en Chine. Il est utilisé pour le traitement des eaux usées industrielles depuis les années 1970. La pratique de production montre que le charbon actif a une excellente adsorption pour tracer les polluants organiques dans l’eau, et il a un bon effet d’adsorption sur les eaux usées industrielles telles que l’impression et la teinture des textiles, l’industrie chimique des colorants, la transformation des aliments et l’industrie chimique organique. Dans des circonstances normales, il a une capacité unique à éliminer les composés organiques représentés par des indicateurs complets tels que la DBO et la DCO dans les eaux usées, tels que les colorants synthétiques, les tensioactifs, les phénols, les benzènes, les organochlorés, les pesticides et les produits pétrochimiques. Par conséquent, l’adsorption sur charbon actif est progressivement devenue l’une des principales méthodes de traitement secondaire ou tertiaire des eaux usées industrielles.
L’adsorption est le processus à action lente d’une substance qui se fixe à la surface d’une autre. L’adsorption est un phénomène interfacial, qui est lié aux changements de tension superficielle et d’énergie de surface. Il y a deux capacités motrices qui provoquent l’adsorption, l’une est la répulsion de l’eau de solvant en substances hydrophobes, et l’autre est l’attraction d’affinité des solides pour les solutés. La majeure partie de l’adsorption dans le traitement des eaux usées est le résultat de l’effet combiné de ces deux forces. La surface spécifique et la structure des pores du charbon actif affectent directement sa capacité d’adsorption. Lors de la sélection du charbon actif, il doit être déterminé par des expériences en fonction de la qualité des eaux usées. Pour l’impression et la teinture des eaux usées, les espèces de carbone avec des pores de transition développés doivent être sélectionnées. En outre, la teneur en cendres a également une influence. Plus la teneur en cendres est faible, meilleures sont les performances d’adsorption; plus la taille de la molécule d’adsorbat est proche du diamètre du pore de carbone, plus il est facile de l’adsorber; la concentration d’adsorbat affecte également la capacité d’adsorption du charbon actif. Dans une certaine plage de concentration, la capacité d’adsorption augmente avec l’augmentation de la concentration d’adsorbat. De plus, la température et le pH de l’eau jouent également un rôle. La capacité d’adsorption a diminué avec l’augmentation de la température de l’eau.
