椰壳是农林的产业的副产品,在我国的海南等一带产量很大,它具有了优质的天然结构,比较利于发达的微孔结构的形成,并且制成的炭灰分比较低,强度高,是制备椰壳炭的好材料。
采用了椰子壳为原料生产的椰壳活性炭,最的大的优势在于具有高比表面积,它是一种极具潜力的吸附材料,在气体燃料的吸附存贮,吸附分离,催化过程,双电层容器等诸多方面表现出了巨大的应用前景。以KOH活化为代表的化学活化法可以得到比表面积超过3000㎡/g的炭,但是大量的化学试剂的使用,不仅造成了设备的腐蚀,还使后续处理工艺复杂化,活化后的炭需要进行酸洗和水洗,洗涤的过程产生的大量废水需要经过复杂的处理工艺之后,才能够达到环保排放的要求,这些也都大大的提高了炭的制备成本。
与化学的活化法相比,物理的活化法的生产工艺简单、清洁、不存在有设备腐蚀和环境污染的问题,如无特殊需要,炭不需要清洗,可以直接使用,而且已经得到了越来越多的关注,但是物理活化的活化速率低、能耗高、产率偏低,如何有效地降低制备成本已经成为了开发物理活化工艺的条件,水蒸气活化的速度相对比较快,但是一般很难得到高比表面积的炭,二氧化碳活化,可以制备出高比表面积的炭,但是需要几十、甚至是上百小时的活化时间。
工业活性炭中的椰壳活性炭外观为黑色颗粒,粒径比较均匀,比表面积较大,微孔发达,机械强度高,吸附速度快,净化能力强,不易脱粉,使用寿命长。适用于高纯度的生活饮用水、工业用水和废水处理的深度净化。工业活性炭中的椰壳活性炭对水质净化有极好的效果,它不但能除去异臭异味,提高水的纯净度,对水中各种杂质如氯、酚、砷、铅、氰的化物、农药等有害物质也有很高的去除率。椰壳活性炭可广泛用于装填各类大、中、小型净水器。也适用于糖类,清凉饮料的脱色和精制。工业活性炭可以有效地帮助人们去除致癌物质,使得水质清澈,口感软绵。
净水椰壳活性炭是如何净化水的呢?
1.液膜扩散过程
在吸附剂颗粒周围存在着一层固定的溶剂薄膜,当溶液与净水椰壳活性炭作相对运动时,这层溶剂液膜不随溶液一同移动,吸附质首先通过这个液膜才能达椰壳活性炭的外表面,所以吸附速度与液膜扩散速度有关。液膜扩散速度与溶液浓度的一次方成正比,浓度越高,扩散速度越快。对于一定质量的净水椰壳活性炭,外部扩散与椰壳活性炭的外表面积(液膜面积)大小的一次方成正比,因外表面积与颗粒直径的一欠方与反比,所以如果颗粒开关相同,渡膜扩散速度与颗粒直径成反比。液膜扩散速度还与活性炭颗粒周围液体搅动的程度有关,增加液体和颗粒之间的相对速度,可使颗粒表面固定液膜的厚度变薄,加速了液膜扩散的速度。
2.净水椰壳活性炭孔隙内的扩散过程
吸附质转移到椰壳活性炭的外表面后,只有极少一部分被吸附在外表面,绝大部分继续进入到椰壳活性炭内部的微孔中,这个过程称为微孔内扩散。微孔内扩散速度取决于吸附质在微孔中的流动性,它与椰壳活性炭的构造、分布以及吸附质分子的大小和结构有关。微孔扩散速度受溶液的浓度、颗粒外表面积的大小影响较小。
3.微孔内表面吸附反应过程
吸附质被吸附到微孔的内表面上。吸附速度与以上三个过程进行的快慢有关,前两个过程进行得较慢,而第三个过程进行得较快,因此对吸附速度影响不大,吸附速度主要取决于颗粒外部或颗粒内部的扩散速度。用椰壳活性炭处理水和废水时,控制吸附速度的应是液膜扩散速度和椰壳活性炭微孔内扩散速度,并且与净水椰壳活性炭和污染物的性质有关。