Использование сорбционной очистки на активированных углях

Сорбция представляет собой процесс поглощения одним веществом (сорбентом) другого вещества (сорбата). Впитывание может происходить как всем объемом материала (абсорбция), так и его поверхностным слоем (адсорбция). Если поглощение сопровождается химическим взаимодействием двух веществ, то процесс называется хемосорбцией.

Сорбция является одним из наиболее эффективных способов глубокой очистки стоков от растворенных органических веществ. Обычно данный процесс применяется на предприятиях химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и текстильной промышленности. Сорбция может применяться самостоятельно или в комплексе с биологическими методами удаления загрязнений. К преимуществам данной технологии относится высокая степень очистки (особенно в случае слабо концентрированных стоков), а также возможность поглощения веществ из мультикомпонентных смесей. Кроме того, сорбционная обработка позволяет извлекать из сточных вод ценные растворенные соединения.

Использование данного метода наиболее рационально при содержании в стоках преимущественно ароматических соединений, не электролитов или слабых электролитов, красителей, гидрофобных алифатических веществ. Для удаления неорганики и низких одноатомных спиртов эта технология неприменима.

В качестве сорбентов используются большое количество искусственных или натуральных пористых материалов. Наиболее универсальным и эффективным из них можно считать различные марки активированных углей. Их адсорбционные характеристики значительным образом зависят от величины и структуры пор, а также их распределения по размерам. Существуют три основных вида активированных углей:

• крупнопористые (преобладающий размер пор варьируется в пределах от 0,1 до 2 мкм);
• мелкопористые (менее 0,004 мкм);
• переходные (0,004-0,1 мкм).

Для хорошей очистки стоков активированные угли должны практически не реагировать с молекулами воды и активно взаимодействовать с органическими веществами. Размер пор должен быть достаточно большой, чтобы в них могли проникать большие и сложные молекулы. На практике обычно применяют мелкозернистые адсорбенты с размерами частиц в пределах 0,25-0,5 мм, а также высокодисперсные угли, радиус частиц которых не превышает 40 мкм. Важно, чтобы материал обладал незначительной каталитической активностью относительно реакций окисления и конденсации. Это объясняется тем, что ряд органических веществ, находящихся в сточных водах, имеет способность окисляться и осмоляться, в результате чего могут быть забиты поры адсорбента.

Процесс сорбционной очистки на активированных углях может развиваться в динамических и статических условиях. В первом случае жидкость перемещается относительно частиц сорбента, а во втором — нет. Статический вариант используется в аппаратах с перемешивающими устройствами, а динамический — в фильтрах и другом оборудовании.