粉状活性炭的吸附作用
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以优质的木屑等为原料,采用氯化锌法生产,具有发达的中孔结构,吸附容量大、快速过滤等特性。主要适用于各种氨基酸工业,精制糖脱色、味精工业、葡萄糖工业、淀粉糖工业、化学助剂、染料中间体、食品添加剂、药品制剂等高色素溶液的脱色、提纯、除臭、除杂。
以磷酸法生产的木质粉状活性炭,具有发达的中孔结构和发达的比表面积,吸附容量大、过滤速度快,不含锌盐之特性。广泛适用于食品工业的糖类、谷氨酸及盐,乳酸及盐、柠檬酸及盐,葡萄酒,调味品,动植物蛋白、生化制品、医药中间体、维生素、抗生素等产品的脱色、精制、除臭、去杂。
活性炭的主要成分是碳,含碳量约90%,通常是用各种植物碎料(木屑、椰壳及蔗渣等)或适当的煤或木炭为原料,经过特殊的加工处理制成。活性炭的内部有很多极微细的孔隙。孔隙的直径很小,故总表面积很大,有很强的吸附能力。因原料和制造方法的不同,活性炭的品种相当多,分别适用于不同的用途。粉状活性炭的微孔可以吸附低分子量的气体和溶液中的小分子,但分子量较高的分子不能进入微孔内;中孔提供进入微孔的通道,本身又能吸附分子量较高的物质;大孔则兼有提供通道和吸附的作用。如果用活性炭吸附小分子物质,例如某些气体(毒气)和低分子量的有机物,可以使用微孔较多的产品;但如果要吸附较大的分子,则要选用有较多中孔的产品。活性炭的孔隙的状况,决定于所用的生产原料及其成分、制造方法和条件等。
活性炭具有芳香环式的结构,善于吸附芳香族有机物(糖汁中的有色物大部分属于这类),并善于吸附含有三个碳原子以上的其他有机物。它对不带电物质的吸附力较强,而对带电物质(如阴离子)的吸附较弱。对后者的吸附与溶液pH值有关:在酸性溶液中吸附较强,碱性溶液中较弱。因为弱酸性物质在低pH下带电较少以至不带电,较易被吸附;高pH下电荷较强,不利于吸附。为避免蔗糖转化,糖液用活性炭处理一般在中性下进行。活性炭对无机离子的吸附作用很弱,但用磷酸作活化剂的活性炭,及经过适当羧基化处理的活性炭,也能吸附少量的金属离子。
粉状活性炭的吸附作用和温度有关。对于多数的物理吸附作用,在低温下能够达到较大的吸附量,但吸附的速度较慢。在糖厂使用的多数情况下,活性炭和糖液接触的时间不长,故要求吸附进行得较快,就常用较高的温度,例如70~85℃。在这个温度下,一般经过15~30分钟(主要决定于糖液浓度),活性炭的吸附作用就接近其最大值。活性炭对各气体的吸附能力(单位:ml/cm3): H2、 O2、N2、Cl2、CO2 4.5 、35、11、494、97 影响活性炭吸附的主要因素 ①活性炭吸附剂的性质 其表面积越大,吸附能力就越强; 活性炭是非极性分子,易于吸附非极性或极性很低的吸附质;活性炭吸附剂颗粒的大小,细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。 ②吸附质的性质 取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等 ③废水PH值 活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。 PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响,从而影响吸附效果。 ④共存物质 共存多种吸附质时,活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差 ⑤温度 温度对活性炭的吸附影响较小 ⑥接触时间 应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间,使吸附接近平衡,充分利用吸附能力。
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