活性炭投加量。確定了接觸時(shí)間參數(shù)后,即可根據(jù)吸附等溫線檢測(cè)結(jié)果來(lái)確定活性炭的投加比率參數(shù)了。取整數(shù)倍的待脫色糖液數(shù)份,將其分別與不同量的活性炭試樣相混合;所有炭樣均已預(yù)先進(jìn)行過(guò)接觸時(shí)間試驗(yàn)并確定了接觸時(shí)間參數(shù),到了預(yù)定時(shí)間后,對(duì)液相中色素殘留量進(jìn)行分析測(cè)試。通過(guò)做圖法(一般采用雙對(duì)數(shù)座標(biāo)紙)獲得每單位重量活性炭對(duì)吸附質(zhì)的可吸持量曲線。如果獲得的是一條直線,說(shuō)明糖液中的各種類型色素化合物均可以相同的吸附速率被活性炭吸附;但若呈非直線性關(guān)系時(shí),則說(shuō)明在試驗(yàn)體系中活性炭是以不同的吸附速率對(duì)不同色素吸附質(zhì)進(jìn)行吸附脫除的,其中某些色素甚至無(wú)法經(jīng)活性炭來(lái)吸附脫除。關(guān)于這方面的更多細(xì)節(jié)問(wèn)題請(qǐng)與活性炭供應(yīng)商協(xié)商確定。對(duì)吸附平衡曲線的圖示研究可以獲得一個(gè)“平衡點(diǎn)”,在該平衡點(diǎn)上活性炭中吸附的色素物質(zhì)將與進(jìn)液濃度達(dá)到平衡狀態(tài),該點(diǎn)代表的是在試驗(yàn)條件下活性炭對(duì)某種物質(zhì)的最大吸附能力,該點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的活性炭投加量即為最小的炭需求量。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)炭的加入量要比這一理論值高一些,原因在于在實(shí)際吸附裝置中,考慮到色素化合物在吸附器出口液相中的濃度有最低要求值,活性炭不能象在試驗(yàn)體系中那樣達(dá)到真正的“飽和”狀態(tài)。也就是說(shuō),在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)還必須考慮到吸附動(dòng)力學(xué)因素的影響。
活性炭由粒度較大的塊狀實(shí)體( 石墨微晶) 和孔隙豐富的松散體( 無(wú)定形碳) 組成,塊狀實(shí)體可能是未活化的碳晶體,松散體可能是活化的碳晶體,發(fā)達(dá)的孔隙構(gòu)成了活性炭的主要孔結(jié)構(gòu),同時(shí)使活性炭具有較大的比表面積。
吸附過(guò)程是一個(gè)由快速吸附和緩慢吸附構(gòu)成的雙速過(guò)程。在吸附的開(kāi)始階段,溶液中新形成的活性炭,溶液界面偏離平衡狀態(tài)程度很大,即活性炭表面的剩余力很多,可從周圍的介質(zhì)中捕獲其他的物質(zhì)離子,使平衡力場(chǎng)得到補(bǔ)償,有使表面吉布斯函數(shù)降低的趨勢(shì)。同時(shí), 溶液中的吸附質(zhì)分子很容易進(jìn)入活性炭中的大孔,因此吸附速度很快。隨著活性炭表面被吸附質(zhì)分子所占據(jù),表面的剩余力相對(duì)減小,過(guò)程進(jìn)行的推動(dòng)力逐漸減小,逐步趨向平衡狀態(tài)。另外,吸附質(zhì)分子開(kāi)始從大孔進(jìn)一步進(jìn)入與之相通的中孔和微孔,由于孔的立體結(jié)構(gòu)的限制,也使得吸附質(zhì)分子被吸附的速率降低,形成了先快后慢的雙速過(guò)程。