Индекс на съдържанието

число

Йодното число като променлива за оценка на експлоатационния капацитет на гранулирани (или гранулирани) активирани въглища.

В повечето от приложенията си активен въглен се използва за адсорбиране на молекули, образувани от висок дял на ковалентни връзки: такъв е случаят на въглерод-въглерод или въглерод-водородни връзки на органични съединения. Активният въглен се използва също като реагент или като катализатор, както се случва при дехлорирането на водата, което е едно от най-честите приложения на активен въглен в Мексико. Реакцията на дехлориране (отстраняване на свободния хлор, за да се превърне в хлориден йон) е:

HOCl (l) + C (s) ➜ CO * + H + (l) + Cl - (л)

където HOCl (1) е хипохлорна киселина, C (s) е активен въглен и CO * представлява въглероден оксид, който може да бъде прикрепен към повърхността на активния въглен или който може да се разтвори в разтвор като въглеродна киселина.

Горната реакция не е единствената, която се случва, когато водата се дехлорира с активен въглен; има и други, при които въглеродът участва като реагент или като катализатор.

Да кажем, че „оперативният капацитет“ на активен въглен е количеството течност (газ или течност), което той може да обработи, за да постигне определено качество. Това качество може да се измери по отношение на ХПК, цвят, аромат, свободен хлор или някакво специфично съединение или семейство съединения. "Точката на прекъсване" настъпва в момента, в който отпадъчните води от оборудването, съдържащо активен въглен, представляват недопустимо качество. В този момент въглеродът трябва да се промени, така че неговият полезен живот е приключил. Използваният въглен трябва да се изхвърли или да се активира отново.

Единственият начин, по който оперативната способност на гранулирания активен въглен може да бъде точно оценена, е на полето.

Производителите и потребителите на гранулирани активирани въглища търсят физикохимични променливи, които са лесни за измерване и отразяват експлоатационния капацитет на въглищата. Тези променливи включват адсорбционната способност на йод, фенол, метиленово синьо, меласа, въглероден тетрахлорид, бутан и други.

Променливата, която е най-търговски приета, е йодното число (йодно число), което съответства на милиграмите йод, адсорбиран от грам въглерод (на суха основа), когато остатъчната концентрация на йод в разтвора е 0,02N.

Йодното число е толкова добре прието, че цената на повечето налични в търговската мрежа стандартни активирани въглища силно зависи от тяхната стойност. Има две причини, поради които йодното число е приветствано като променлива за оценка на въглищата: (а) При някои видове въглища, които се активират при определени условия, йодното число е доказано относително пропорционално на повърхността на въглеродът (площ, определена чрез азотна адсорбция); и (б) Материалът и реагентите за измерване на йодното число са евтини, а времето, необходимо за извършване на анализа, е относително кратко.

За съжаление, реалността е, че йодното число далеч не отразява както повърхността на активен въглен, така и неговия оперативен капацитет. До такава степен, че в областта на науката йодното число не се използва като променлива за оценка на въглерода.

Определя ли йодното число адсорбционната способност на активен въглен?

1. Йодното число е пропорционално само на повърхността на малко активирани въглища.

При определяне на йодното число молекулата, която се адсорбира върху въглерода, е трийодидният йон: I3 -1. Тъй като е анион, повърхностните оксиди, открити в активен въглен, го отблъскват. Следователно, колкото повече повърхностни оксиди съдържа активен въглен, толкова по-ниско е йодното му число, въпреки че повърхността му не се променя.

2. Въпреки че броят на йода е пропорционален на повърхността на който и да е активен въглен, адсорбционната способност на йода не е пропорционална на адсорбционната способност на други молекули.

Това е така по две причини:

2.1 Адсорбционната способност на активен въглен зависи от връзката между размера и формата на молекулата, която трябва да се задържи, и разпределението на размера на порите на въглерода.

Молекули, по-големи от диаметъра на порите, не навлизат в нея. А молекулите, много по-малки от диаметъра на порите, се адсорбират с по-малка сила и следователно с по-малка ефективност.

2.2 Адсорбционната способност на активен въглен зависи от химическата структура на молекулата, която трябва да се задържи, и повърхностната химия на въглерода.

Поради гореизложеното, по-високото йодно число не съответства непременно на по-високата адсорбционна способност на молекулата (или семейството молекули), която искаме да адсорбира. В библиографията често се срещат графики като следните:

3. В повечето приложения на гранулираните активирани въглища тяхната експлоатационна способност зависи не само от тяхната адсорбционна способност (която по-правилно казано се нарича „адсорбционна способност в равновесие“ или „адсорбционна способност при достигане на равновесие.“), Но от кинетиката (скорост), с която работят).

Кинетиката, с която работи гранулираният активен въглен, зависи от:

3.1 Разпределението на размера на порите му, както и на преобладаващия диаметър на порите. Колкото по-голям е диаметърът на порите, толкова по-голяма е кинетиката на активен въглен.

3.2 Разпределение на размера на частиците на гранулиран активен въглен. Колкото по-малък е размерът на частиците, гранулираният активен въглен има по-висока кинетика.

Един от начините да се покаже последното е чрез следната схема, при която се подават две колони гранулиран активен въглен, с един и същ разтвор, един и същ моментален поток, един и същ вид и количество активен въглен. Единствената разлика между двете колони е, че в тази отдясно средният размер на въглеродните частици е по-малък. Ако се измери дълбочината на въглеродния слой, в който се извършва процесът на адсорбция (дълбочина, която се нарича "зона за пренос на маса", ZTM), се установява, че колкото по-малък е размерът на частиците, толкова по-малка е височината на ZTM . И тъй като ZTM е по-нисък за въглищата с по-малък размер на частиците, точката на скъсване ще бъде представена по-късно и тези въглища ще имат по-висока работна мощност.

Графика: Ефектът от размера на частиците в гранулирания активен въглен върху дължината на зоната за пренос на маса ZTM.

Завършеност:

От всичко казано по-горе може да се заключи, че йодното число не е променлива, с която способността на въглерода да адсорбира молекула, различна от трийодидния йон, може да бъде измерена директно. И, много по-малко, може ли да е променлива, с която може да се предвиди експлоатационният капацитет на гранулирания активен въглен.

Това, което може да бъде от полза при прогнозирането на оставащия експлоатационен капацитет на активен въглен, който се използва, е да се измери йодното число, когато настъпи точката на прекъсване, и да се използват тези данни, за да се опита да се предвиди приблизителният момент на точката на прекъсване. бъдещи цикли на работа, стига да се използва същият търговски гранулиран активен въглен и докато съставът на разтвора, третиран с активен въглен, не се променя съществено.