影响活性炭液相吸附的主要因素

 研究表明，活性炭这种多孔材料其表面是非ji性的，而水分子属于ji性溶剂。所以，活性炭用于吸附水溶液中的有机物是zui理想的状态。

通常来讲，活性炭（特例除外）对溶质的吸附遵循特劳伯规则。该规则认为，在同一溶液中，表面张力小的成分会被优先吸附。在多元系统中，溶解度小的成分容易被吸附，ji性小的成分容易被吸附；同一物质在溶解度小的溶剂中优先被吸附；同一族化合物，分子量大的成分易被吸附。

活性炭在液相中的应用，应考虑的因素很多，主要有活性炭添加量、温度、时间、酸碱度、作业方式等。

一、活性炭添加量

加量是影响活性炭液相吸附性能的一个重要因素。增大活性炭的添加量，有助于增加吸附活性位、提高吸附效果，但是也会增加吸附过程中的阻力。因此，要确定合理的添加量，zui大限度地发挥活性炭的吸附性能，达到理想的吸附效果。

zui佳添加量可以通过实验研究确定，但实践证明，生产过程中的实际使用量通常比实验室获得的添加量要少，原因尚不明确，需要进一步研究。因此，对于活性炭添加量的确定，通常是根据实践经验来确定。由于每次使用的工程不一样，且每批活性炭的性能也不同，这就需要构建一个实验研究和实践使用之间的比例关系，同时辅以操作者的成熟经验。一般来说，在添加炭样5～10min后进行取样观察，判断是否正确。

二、时间 

  脱色或精制所需的时间，受许多因素影响，如炭的粒度、炭的用量、液体温度和黏度等，一般需要10～60min。炭越细或用炭量越多则时间越短，当液体黏度大或用炭量很少时则时间就长些。对给定的色素和给定的活性炭种类，在同一条件下，随着时间的延长，单位质量的活性炭对色素的吸附变化并不大。表5-1为三种色素在溶液的平衡浓度为0.1mmol／L时，在25℃时，活性炭对色素的吸附量随时间变化的情况。

         表5-1 时间对活性炭吸附性能的影响

种类	色素	吸附量／（mmol／g）
		5min	10min	60min.
1	亚甲基蓝	0.82	0.82	0.83
2			0.44	0.46
3		0.63	0.66	0.70
1	孔雀绿	0.95	1.04	1.07
2			0.27	0.30
3		0.59		0.81
1	茜素红	1.21	1.25	1.25
2			0.55	0.60
3			0.52	0.59

 

所有的活性炭其吸附速率都是不相同的，因此，为求生产效率，生产车间的脱色作业时间应由实验室或车间操作经验确定。

三、温度

诸多研究表明，活性炭在液相中的吸附过程是放热的，降低温度有利于吸附性能的提高。但是，在液相中，升高温度可以有助于促进液相分子的活度和扩散，增强其在活性炭孔隙结构中的吸附。在实际应用过程中，温度的确定不仅考虑上述因素，还需要兼顾液体自身特性，比如黏度大的液体需要通过提高温度来增加其流动性，对于某些熔点高的物质也需要确保温度高于熔点，而热敏性差的物质就需要考虑温度对其有效成分的影响。总之，温度对于活性炭应用的影响，不仅需要考虑吸附性能也需要考虑应用状况，无法通过温度变化来提高其吸附量，也难以规定统一的操作温度，需要视情况而定。表5-2中的数据亦可资参考。三种色素的吸附量随温度变化的情况（时间为60min）。

      表5-2 温度对活性炭吸附性能的影响 

种类	色素	吸附量／（mmol／g）
		25℃	80℃
1	亚甲基蓝	0.83	0.85
2		0.37	0.39
3		0.46	0.56
1	孔雀绿	1.07	1.08
2		0.45	0.53
3		0.30	0.42
1	茜素红	1.25	1.15
2		0.60	0.55
3		0.56	0.66

 四、酸碱度

pH值对活性炭液相吸附有着显著的影响，尤其是用于色素吸附。由于天然色素很多都是酸性色素，也有少量碱性色素，所以通过选择合适的pH值可以增加活性炭对色素的吸附性能。活性炭对一些物质的吸附均随介质pH值的变化而变化，包括水溶液和非水溶液。以下是pH值的变化对脱色性能的影响。

当平衡浓度为0.1g／L时每克活性炭吸附苯胺量随溶液pH值变化的情况如表5-3所示。

表5-3 溶液pH值的变化对活性炭吸附苯胺的影响 

溶液的pH值	1.0	2.0	3.0	4.0	5.0	6.0	7.0	8.0
吸附量／（g／g）	0.038	0.04	0.050	0.060	0.115	0.147	0.150	0.160

 活性炭的PH值的变化对椰子油脱色率的影响如表5-4所示。 

 

   5-4 活性炭的pH值对椰子油脱色率的影响 

活性炭的pH值	2.5	4.0	4.5	6.0	7.0	8.5
脱色率/%	66	64	62	60	55	55

 

五、作业方式

 活性炭在液相吸附中的应用工艺主要有间歇式工业和连续式工艺，工艺的选择需要根据物料性质和使用状况来决定。使用粉炭脱色多是间歇作业，粉炭用水调和后用泵抽到脱色缸，脱色后的溶液通过各种形式的滤器过滤，滤饼再经洗涤。使用颗粒状活性炭多是连续式作业，活性炭装填脱色塔，脱色塔由多个塔串联组成，连续脱色，分步再生。好多工厂采用两步法，即色素负荷大、溶液杂质多的情况下先用粉炭脱色，滤液再经颗粒炭脱色精制。

随着技术的不断发展，目前使用较多的是双阶段法。该方法是将已用过一次的脱色活性炭重新用在色素负荷重要的溶液，然后投入新炭再脱色一次，此而经过使用的炭重新用于粗品脱色。某些溶液在脱色后要经蒸发浓缩，蒸发浓缩前后都要经脱色处理。

活性炭在液相吸附中的应用工艺主要有间歇式工业和连续式工艺，工艺的选择需要根据物料性质和使用状况来决定。使用粉炭脱色多是间歇作业，粉炭用水调和后用泵抽到脱色缸，脱色后的溶液通过各种形式的滤器过滤，滤饼再经洗涤。使用颗粒状活性炭多是连续式作业，活性炭装填脱色塔，脱色塔由多个塔串联组成，连续脱色，分步再生。好多工厂采用两步法，即色素负荷大、溶液杂质多的情况下先用粉炭脱色，滤液再经颗粒炭脱色精制。

随着技术的不断发展，目前使用较多的是双阶段法。该方法是将已用过一次的脱色活性炭重新用在色素负荷重要的溶液，然后投入新炭再脱色一次，此而经过使用的炭重新用于粗品脱色。某些溶液在脱色后要经蒸发浓缩，蒸发浓缩前后都要经脱色处理。