Активные угли (АУ) используются в производстве катализаторов в химической, медицинской, пищевой, металлургической, газо- и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности, в системах водоподготовки. Еще одним направлением применения углеродных адсорбентов являются процессы очистки сточных вод от специфических соединений, в том числе органических примесей [1, 2], при этом сырьем для синтеза углеродных адсорбентов может служить шлам-лигнин — осадок, образующийся в процессах коагуляционной очистки лигнинсодержащих сточных вод [3]. Актуальная задача при производстве активных углей — синтез адсорбентов с заданными свойствами и характеристиками, к которым, в частности, следует отнести величину адсорбции метиленового голубого, используемую для оценки способности активных углей сорбировать из водных растворов крупные молекулы органических веществ. Данная задача может быть решена путем моделирования процесса синтеза активного угля из шлам-лигнина методом планированного эксперимента [4]. Изотермы адсорбции активных углей могут быть проанализированы с помощью моделей Лэнгмюра и Фрейндлиха [5–7].
Уравнение Лэнгмюра (1) может быть применено к системам, в которых процесс не осложняется полимолекулярной адсорбцией, адсорбцией в микро порах и капиллярной конденсацией. Данное уравнение основано на допущении: адсорбция локализована и происходит на активных центрах, равноценных в энергетическом отношении и расположенных относительно редко на поверхности адсорбента. Данное уравнение в технической адсорбции часто применяется в качестве интерполяционного при расчете кинетики и динамики процессов поглощения примесей из газовой и жидких сред, а также для сравнительной оценки удельной поверхности внутри определенного класса адсорбентов.
где α — величина адсорбции, мг/г; αm — величина емкости монослоя, моль/г; b — коэффициент, характеризующий теплоту адсорбции, рассчитывается по уравнению (2); C — равновесная концентрация, мг/л.
где α0 — коэффициент конденсации; K0 — энтропийный коэффициент; К — постоянная Больцмана; m — масса молекулы, г; Т — абсолютная температура, К; qm — величина теплоты адсорбции одной молекулы.