活性炭投加量。確定了接觸時間參數(shù)后,即可根據(jù)吸附等溫線檢測結(jié)果來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)行過接觸時間試驗并確定了接觸時間參數(shù),到了預(yù)定時間后,對液相中色素殘留量進(jìn)行分析測試。通過做圖法(一般采用雙對數(shù)座標(biāo)紙)獲得每單位重量活性炭對吸附質(zhì)的可吸持量曲線。如果獲得的是一條直線,說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,則說明在試驗體系中活性炭是以不同的吸附速率對不同色素吸附質(zhì)進(jìn)行吸附脫除的,其中某些色素甚至無法經(jīng)活性炭來吸附脫除。關(guān)于這方面的更多細(xì)節(jié)問題請與活性炭供應(yīng)商協(xié)商確定。對吸附平衡曲線的圖示研究可以獲得一個“平衡點”,在該平衡點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),該點代表的是在試驗條件下活性炭對某種物質(zhì)的最大吸附能力,該點所對應(yīng)的活性炭投加量即為最小的炭需求量。在實際設(shè)計時炭的加入量要比這一理論值高一些,原因在于在實際吸附裝置中,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體系中那樣達(dá)到真正的“飽和”狀態(tài)。也就是說,在實際設(shè)計時還必須考慮到吸附動力學(xué)因素的影響。
活性炭由粒度較大的塊狀實體( 石墨微晶) 和孔隙豐富的松散體( 無定形碳) 組成,塊狀實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),同時使活性炭具有較大的比表面積。
吸附過程是一個由快速吸附和緩慢吸附構(gòu)成的雙速過程。在吸附的開始階段,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,使平衡力場得到補(bǔ)償,有使表面吉布斯函數(shù)降低的趨勢。同時, 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),表面的剩余力相對減小,過程進(jìn)行的推動力逐漸減小,逐步趨向平衡狀態(tài)。另外,吸附質(zhì)分子開始從大孔進(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程。