活性炭在水處理中的應(yīng)用中科CMA資質(zhì)

時(shí)間：2019-04-06

活性炭在水處理中的應(yīng)用

一、活性炭特點(diǎn)活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙發(fā)達(dá)的微孔構(gòu)造合巨大的比表面積。它包括許多種具有吸附能力的碳基物質(zhì)，能夠?qū)⒃S多化學(xué)物質(zhì)吸附在其表面上，每克活性炭的表面積為500-1500平方米，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面積，將毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止毒物的吸收。同時(shí)，活性炭能與多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，從而阻止這些物質(zhì)的吸收。

二、活性炭的作用機(jī)理

活性炭的吸附特性不僅與細(xì)孔構(gòu)造和分布情況有關(guān)，而且還與活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)有關(guān)?；钚蕴勘旧硎欠菢O性的，其含量及電荷隨原料組成、活化條件不同而異，低溫活化（<500℃）的碳可以生成表面酸性氧化物，水解后可以放出H+。由于活性炭表面有微弱的極性使其他極性溶質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)活性炭表面的活性位置，導(dǎo)致非極性溶質(zhì)吸附量的降低，而對(duì)水中某些金屬離子交換吸附或絡(luò)合反應(yīng)，提高了活性炭對(duì)金屬離子的吸附效果。總之，在吸附過(guò)程中。真正決定吸附能力的是微孔結(jié)構(gòu)。全部比表面幾乎都是微孔構(gòu)成的。粗孔和過(guò)度孔分別起著粗、細(xì)吸附通道作用，它們的存在和分布在相當(dāng)程度上影響了吸附和脫附速率。此外，活性炭吸附性質(zhì)還受活性炭表面化學(xué)性質(zhì)影響。

三、影響活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過(guò)程的主要指標(biāo)[2]。吸附能力的大小是用吸附量來(lái)衡量的。而吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時(shí)間內(nèi)所吸附的物質(zhì)量。在水處理中，吸附速度決定了污水需要和吸附劑接觸時(shí)間。

活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，果顆立越小，孔障擴(kuò)散速度越快，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。

污水的pH值和溫度對(duì)活性炭的吸附也有影響?；钚蕴恳话阍谒嵝詶l件下比在堿性條件下有較高的吸附量。吸附反應(yīng)通常是熱反應(yīng)，因此溫度低對(duì)吸附反應(yīng)有利。

當(dāng)然，活性炭的吸附能力與污水濃度有關(guān)。在一定的溫度下，活性炭的吸附量隨被吸附物質(zhì)平衡濃度的提高而提高。

四、活性炭在水處理中的應(yīng)用

活性炭吸附工藝是目前去除水中**物的可以選擇工藝。由于原料來(lái)源豐富，表面積大，對(duì)色、噢、味及其他**物有良好的去除率?；钚蕴吭谒幚磉^(guò)程中的應(yīng)用日益廣泛。其中粉末活性炭。對(duì)除去水中藻細(xì)胞分泌物產(chǎn)生的低分子量DOC尤為有效，并能有效地去除水中的微藻毒素，在經(jīng)典的慢砂也后加上一個(gè)活性炭也可除去起水臭味的**物，如：土臭味素及2-甲基異冰片（MlB）。有效地降低出水的臭味。但活性炭對(duì)危害較大的鹵代烴的吸附效果不太好，而且活性炭吸附后的再生問(wèn)題一直難以得到滿意的解決。目前，正在開(kāi)發(fā)新型吸附材料如活性炭纖維、多孔合成樹(shù)脂等。

（一）活性炭在飲用水處理中的應(yīng)用

以顆?；钚蕴繛闉V料的快速生物也通常用作*二級(jí)過(guò)速，通過(guò)生長(zhǎng)在顆?；钚蕴勘砻婕?xì)菌的活動(dòng)，除去水中的BOM。這一處理過(guò)程又稱二級(jí)生物活性炭過(guò)。有文獻(xiàn)報(bào)道了這一過(guò)程的有效性。為減少費(fèi)用及便于在水廠中推廣，人們提出了“**級(jí)砂生物活性炭雙層速也”的構(gòu)想。應(yīng)用生物也去除水中BOM有以下優(yōu)點(diǎn)：1、減少了細(xì)菌在供水奈統(tǒng)中生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可有控制細(xì)菌的繁殖；2、減少了與消毒劑反應(yīng)的**物的量。進(jìn)而減少了飲水處理所需的消毒劑的用量及穩(wěn)定了出廠水乘余消毒劑的含量；3、通過(guò)去除一些消毒副產(chǎn)物的**前體物，減少了水廠水中消毒副產(chǎn)物的含量；4、將**物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)終產(chǎn)物：5、老化脫落的生物膜殘?jiān)^化學(xué)沉淀污泥易處理：6、生物處理法費(fèi)用較活性炭吸附去低。

（二）活性炭在廢水處理過(guò)程中的除臭作用

活性炭吸附柱可以去除許多惡臭物質(zhì)。如乙醛、引咪等惡臭成分是通過(guò)物理吸附而去除的。H2S和硫酵等則是在活性炭表面進(jìn)行氧化反應(yīng)而進(jìn)步吸附去除的?；钚蕴繉?duì)硫化氫以及含硫化合物的去除比較理想，單對(duì)氨或含氮化合物的去除并不理想。活性炭在達(dá)到飽和之前，其對(duì)惡臭物質(zhì)的去除率是保持相對(duì)穩(wěn)定且其受氣體負(fù)荷變化的沖擊影響比較小，因此適應(yīng)性比較廣泛，但是吸附劑不便頻繁再生，因而對(duì)波吸附氣體的濃度要求不能太高。

（三）活性炭處理含氨廢水

在工業(yè)生產(chǎn)中，金銀的濕法提取、化學(xué)纖維的生產(chǎn)、煉焦、合成氨、電渡、煤氣生產(chǎn)等行業(yè)均使用每化物或副產(chǎn)每化物，因而在生產(chǎn)過(guò)程中必然要排放一定數(shù)量的含氰廢水。

活性炭用于凈化廢水已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史，應(yīng)用于處理含氨廢水的文獻(xiàn)報(bào)道也越來(lái)越多。但由于CN、HCN在活性炭上的吸附容量小，一般為3mgCN/gAC~8mgCN/gAC（因品種而異），在處理成本上不合算。

（四）活性炭處理含汞廢水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限。只適宜于處理含示量低的廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學(xué)沉淀去處理，處理后含汞約1mg/L，高時(shí)可達(dá)2-3mg/L，然后再用活性炭做進(jìn)一步的處理。

（五）活性炭處理含酚廢水

含酚廢水廣泛來(lái)源于石由化工廠、樹(shù)脂廠、焦化廠和烯由化工廠。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：活性炭對(duì)苯酚的吸附性能好。溫度升高不利于吸附，使吸附容量減??；但升高溫度達(dá)到吸附平衡的時(shí)間縮短?；钚蕴康挠昧亢臀綍r(shí)間存在較佳值，在酸性和中性條件下，去除率變化不大；強(qiáng)減性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強(qiáng)，吸附效果越差。

五、結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和廢水處理的特殊要求，活性炭的研究從本身的孔結(jié)構(gòu)和比表面積逐步發(fā)展到研究表面官能團(tuán)對(duì)活性炭吸附性能的影響。當(dāng)前中國(guó)使用活性炭吸附法處理廢水的方法處于初始發(fā)展階段。一些有關(guān)的理論和技術(shù)還不夠成熟。而且，在我國(guó)，目前活性炭的供應(yīng)比較緊長(zhǎng)，再生設(shè)備少，再生費(fèi)用高，限制了活性炭的廣泛使用。不同應(yīng)用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭產(chǎn)品不能滿足新的要求，因而不斷開(kāi)發(fā)新的活性炭產(chǎn)品就顯得十分重要。所以，它需要專業(yè)工作者的積極參與和**的鼎力支持，采取多學(xué)科交叉與觸合的研究方法，使活性炭處理廢水技術(shù)向著較加科學(xué)美好的方向發(fā)展。

項(xiàng)目：成分分析、強(qiáng)度、青化物、苯吸附、硫化物、氯化物、硫酸鹽、酸溶物、鐵含量、鋅含量、重金屬、比表面積、充填密度、表觀密度、未炭化物、粒度分布、鈣鎂含量、灰分含量、水分含量、本酚吸附值、焦糖脫色率、亞甲基藍(lán)吸附值、****吸附值、四氯化炭吸附率等。顆?；钚蕴恐饕瘜W(xué)性能指標(biāo)有：PH值、灰分、水分、著火點(diǎn)、未炭化物、硫化物、氯化物、青化物、硫酸鹽、酸溶物、醇溶物、鐵含量、鋅含量、鉛含量、砷含量、鈣鎂含量、重金屬含量、鱗酸鹽等。活性炭主要吸附性能指標(biāo)有：水容量、飽和*容量、穿透*容量、亞甲藍(lán)吸附值、本酚吸附值、四氯化炭吸附值、焦糖吸附值、****吸附值、氯乙皖蒸汽防護(hù)時(shí)間等。

中國(guó)科學(xué)院廣州化學(xué)研究所分析測(cè)試中心

(廣州中科技術(shù)服務(wù)有限公司)

聯(lián)系人：蔡工（工程師）

詞條
詞條說(shuō)明
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