活性炭吸附塔的再生技術(shù)及放熱過(guò)程

　　活性炭吸附塔的吸附功能是解決重金屬污染控制較為的方法之一，已有研究工作多針對(duì)液相和氣相體系，而將活性炭作為添加劑直接用于固相基質(zhì)中重金屬的穩(wěn)定作用研究并不多見(jiàn)?；钚蕴吭谖街亟饘僦蟊３址€(wěn)定不至于使重金屬脫附，是活性炭作為添加劑起到穩(wěn)定作用的關(guān)鍵。化學(xué)吸附比較穩(wěn)定，不易脫附，且存在不可逆性的情況，而活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)是影響活性炭化學(xué)吸附的主要因素，因此可以利用活性炭的表面官能團(tuán)、雜原子等與重金屬之間的化學(xué)作用來(lái)吸附效果，達(dá)到活性炭對(duì)重金屬的穩(wěn)定作用。相比于鰲合劑中作為配位原子的主要以O(shè)，N，S等元素為主，活性炭經(jīng)表面功能化之后賦存的雜原子O，N，S所形成的基團(tuán)有可能形成類(lèi)似鰲合劑的配位基與重金屬生成穩(wěn)定的配合物。因此可以采用不同的表面功能化來(lái)獲取對(duì)特定重金屬具有較強(qiáng)結(jié)合能力的表面，使活性炭表面具有不同的活性位，增強(qiáng)其對(duì)吸附重金屬的適應(yīng)性。
　　另一方面，活性炭在吸附重金屬后的脫附性能是評(píng)價(jià)活性炭吸附重金屬后穩(wěn)定性的重要指標(biāo)?，F(xiàn)有活性炭的脫附研究多是針對(duì)吸附質(zhì)的回收和活性炭的技術(shù)。借鑒重金屬形態(tài)分級(jí)方法對(duì)吸附重金屬后的活性炭進(jìn)行分級(jí)浸出，分析重金屬在活性炭上的賦存形態(tài)，這對(duì)于理解活性炭對(duì)重金屬的穩(wěn)定機(jī)理亦能提供有用的信息。此外，重金屬元素的生物可利用性(生物性)與其潛在毒性、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)性和遷移轉(zhuǎn)化性密切相關(guān)。在分析重金屬賦存形態(tài)的基礎(chǔ)上，輔以生物性檢驗(yàn)，可進(jìn)一步說(shuō)明重金屬的穩(wěn)定程度。

　　以鉻、鉛作為目標(biāo)重金屬污染物，通過(guò)合成賦氧、氮、硫等不同表面官能團(tuán)的活性炭，利用其具有的對(duì)重金屬結(jié)合力強(qiáng)的化學(xué)吸附活性位對(duì)工業(yè)含鉻廢渣及鉛污染土壤兩種含重金屬物系進(jìn)行穩(wěn)定化處理?；诨钚蕴康谋砻婀倌軋F(tuán)等化學(xué)性質(zhì)表征、重金屬形態(tài)測(cè)定、生物性評(píng)價(jià)及固相基質(zhì)中重金屬浸出分析，結(jié)合活性炭對(duì)重金屬鉻、鉛吸附及脫附性能，研究重金屬溶液一活性炭一固相基質(zhì)復(fù)雜體系多相界面相互作用，探討活性炭穩(wěn)定重金屬的作用機(jī)理，以解決活性炭用于穩(wěn)定重金屬污染固相物系(固體廢物、土壤等體系)的關(guān)鍵問(wèn)題。
　　重金屬在活性炭上的吸附，是一種固液界面現(xiàn)象，液相中的重金屬離子被固定到固相活性炭表面。重金屬與活性炭之間的相互作用力決定了這種固定作用的強(qiáng)弱。固液界面發(fā)生吸附的作用力根據(jù)能量大小主要分為范德華力(包括取向力、誘導(dǎo)力、色散加、靜電力或化學(xué)鍵力(包括共價(jià)鍵，電荷轉(zhuǎn)移相互作用等。與以上作用力相對(duì)應(yīng)，可將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附是由范德華力作用形成的，化學(xué)吸附通過(guò)吸附質(zhì)分子和活性炭骨架之間的化學(xué)鍵而形成。靜電力產(chǎn)生的離子交換作用也有化學(xué)鍵變化，也有的將其單獨(dú)列出，屬離子交換吸附。
　　物理吸附是活性炭與吸附質(zhì)之間通過(guò)范德華力作用的吸附過(guò)程，化學(xué)吸附是伴隨電荷移動(dòng)相互作用或活性炭表面基團(tuán)與吸附質(zhì)之間生成化學(xué)鍵力的吸附，其作用力遠(yuǎn)強(qiáng)于物理吸附的范德華力。物理吸附的吸附質(zhì)可以在小界面范圍內(nèi)自由移動(dòng)，因此牢固程度不如化學(xué)吸附。
　　從兩種吸附的比較可知，物理吸附時(shí)，一種吸附劑可以同時(shí)吸附多種物質(zhì)，一般是放熱過(guò)程，低溫條件下吸附效果較好，易于達(dá)到平衡，吸附過(guò)程受吸附質(zhì)分子尺寸與活性炭的孔結(jié)構(gòu)控制?；瘜W(xué)吸附是選擇性吸附，一種吸附劑只對(duì)某種或特定吸附質(zhì)有吸附作用，脫附困難，一般是吸熱過(guò)程，低溫時(shí)吸附速率較慢，升高溫度有利于吸附，吸附過(guò)程受活性炭表面化學(xué)特性、吸附質(zhì)及溶劑的化學(xué)性質(zhì)等因素影響。
　　吸附質(zhì)在活性炭上的平衡吸附量與其在液相中的平衡濃度之間的關(guān)系曲線(xiàn)稱(chēng)為吸附等溫線(xiàn)。由吸附等溫線(xiàn)的形狀和變化規(guī)律可以了解吸附質(zhì)和吸附劑的作用強(qiáng)弱，界面上吸附質(zhì)的狀態(tài)和吸附層結(jié)構(gòu)，用以預(yù)測(cè)可能存在的吸附機(jī)理，評(píng)價(jià)吸附效率和吸附有利性。