img010

Ponieważ w wodzie znajdują się zanieczyszczenia o różnej wielkości cząsteczek, warto stosować adsorbenty zawierające pory o szerokim zakresie średnic. Może to sprzyjać adsorpcji różnych typowych zanieczyszczeń wody (zarówno adsorbatów o małych, jak i dużych rozmiarach cząsteczek) [32,33,34].

Właściwości adsorpcyjne węgli aktywnych w dużej mierze zależą od chemii ich powierzchni: powierzchnie zawierające grupy funkcyjne (-OH, -COOH, /C=0) będą bardziej hydrofilowe, a więc adsorbujące także cząsteczki wody. Zredukowane powierzchnie węgli (niezawierające tlenu w grupach funkcyjnych) będą silnie adsorbowały związki organiczne na zasadzie oddziaływań hydrofobowych [9, 35]. Na przykład, adsorpcja 2-metyloizoborneolu (MIB) z wody maleje ze wzrostem zawartości hydrofilowych grup funkcyjnych w adsorbencie, które sprzyjają konkurencyjnej adsorpcji cząsteczek wody (rys. 5.8).

Rys. 5.8. Wpływ zawartości hydrofilowych grup funkcyjnych na powierzchni węgla aktywnego na adsorpcję MIB z wody (na podstawie [1])

Podobną zależność obserwuje się dla innych zanieczyszczeń wody, np. triha-lometanów i fenolu. Adsorpcja fenolu na węglach aktywnych o małej zawartości kwasowych tlenowych grup funkcyjnych jest znacznie efektywniejsza niż na węglach zawierających je w dużych ilościach (rys. 5.9).

Wykazano także, że im większa zawartość nienasyconych wiązań węgiel-wę-giel na powierzchni węgla aktywnego, tym silniejsza adsorpcja związków organicznych - zilustrowano to danymi w tabeli 5.6.

Jak wyraźnie widać, wzrost zawartości wiązań węgiel-węgiel w adsorbencie powoduje zwiększenie wartości współczynnika k (przy porównywalnych wartościach 1 /ń) zarówno dla fenolu, jak i 2,4-dichlorofenolu. Inaczej mówiąc, wzrost stopnia zredukowania powierzchni węgla aktywnego wpływa na wzrost pojemności adsorpcyjnej węgla w stosunku do prostych związków organicznych (równanie 5.1).

Rys. 5.9. Izotermy adsorpcji fenolu na węglach aktywnych o różnej zawartości tlenowych grup funkcyjnych o charakterze kwasowym (na podstawie [37])

Tabela 5.6. Wpływ zawartości wiązań C=C w węglu aktywnym na parametry równania Freundlicha

dla fenolu i 2,4-dichlorofenolu [35]

Adsorbent	Zawartość C w postaci C=C	Współczynniki równania Freundlicha
		fenol		2,4-dicholorofenol
		k	1 /«	k	v«
Węgiel aktywny 1	3,35	0,209	0,420	1,750	0,538
Węgiel aktywny 2	16,9	0,863	0,441	5,794	0,510
Węgiel aktywny 3	17,8	0,851	0,396	6,934	0,547
Węgiel aktywny 4	21,3	1,452	0,428	9,333	0,436

5.4.1.2. CZYNNIKI ZALEŻNE OD WŁAŚCIWOŚCI ADSORBATU

Podatność na adsorpcję różnych zanieczyszczeń bywa bardzo różna i zależy między innymi od właściwości samych adsorbatów. Adsorpcja na węglu aktywnym jest stosowana do usuwania z wody przede wszystkim zanieczyszczeń organicz nych, a rzadziej nieorganicznych, np. jodu lub niektórych metali ciężkich. Zdolność do adsorpcji związków organicznych tłumaczy się hydrofobowością powierzchni węgli aktywnych i hydrofobową naturą związków organicznych. Dlatego substancje organiczne wykazują silniejszą tendencję do akumulacji na powierzchni węgla niż do pozostawania w fazie wodnej. Wynika z tego, że węgiel szczególnie nadaje się do adsorpcji z wody niepolamych substanq'i organicznych.