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活性炭在水处理中的应用
发布时间:2012年12月10日  浏览次数:1615 次

1. 前言

随着工农业的发展和城镇人民生活水平的提高,工业废水和城市污水以及农药等,对饮用水源的污染日益严重。因此采用普通给水净化工艺,对一些污染物如病毒、合成化学物质(酚、氰、DDTBHCPCB等)不能有效去除。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积,对水中溶解的有机物具有较强的吸附能力,而且对一些难以去除的有机物,如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果,因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。

2. 活性炭的性质

    活性炭是一种经特殊处理的炭,外观为暗黑色,具有良好的吸附性能,化学稳定性好,可耐酸及强碱,能经受水浸、高温。比重比水轻,是多孔性的疏水吸附剂。活性炭在制造过程中,挥发性有机物去除后,晶格间生成的空隙形成许多形状和大小不同的细孔。活性炭比表面积巨大,每克活性炭的比表面积为500-1500平方米。这就是活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。活性炭具有很强的物理吸附和化学吸附功能,而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积,将有毒物质吸附在活性炭的微孔中,从而阻止毒物的吸收。同时,活性炭能与多种化学物质结合,从而阻止这些物质的吸收。

用于水处理的活性炭有粉状炭和粒状炭,目前国内用于水处理的粉状炭多为木质粉状炭,粒状炭多为果壳炭和椰壳炭。由于粒状活性炭工艺简单、操作方便、容易再生,所以其使用范围逐渐扩大。

3. 活性炭的吸附性能

活性炭吸附工艺是目前去除水中有机物的首选工艺。由于活性炭具有发达的细孔结构和巨大的比表面积,因此对水中溶解的污染物,如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力,而且队友用生物法和其他化学法难以去除的有机污染物,如色度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物,及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。故活性炭在水处理过程中的应用日益广泛。其中粉末活性炭,对除去水中藻细胞分泌物产生的低分子量DOC尤为有效,并能有效地去除水中的微囊藻毒素,在经典的慢砂滤池后加上一个活性炭滤池可除去引起水臭味的有机物,如:土臭味素及2-甲基异冰片(MIB),有效地降低出水的臭味,但在需要连续地和大量地投加粉状活性炭,以消除嗅味和有机污染的情况下,用粒状活性炭吸附处理更为有效及经济。水处理的颗粒活性炭一般微孔和中孔发达,应符合吸附容量大、吸附速度快、机械强度好三项要求。

活性炭对危害较大的卤代烃的吸附效果不太好,而且活性炭吸附后的再生问题一直难以得到满意的解决。目前,正在开发新型吸附材料如活性炭纤维、多孔合成树脂等。

4. 活性炭在水处理中的应用

4.1 除嗅、除味

以天然湖泊作为水源时,由于湖泊的富营养化、藻类的大量繁殖,使水体带有臭味,在夏季高温季节更为强烈,如上海某水厂,备有粉状活性炭的投加装置,在水质恶化时用加投粉状活性炭的办法,改善水厂水的嗅、味问题。因此粉状活性炭是经常为防备原水水源临时性污染的应急性措施。

4.2 去除余氯

   在给水净化工艺中,多采用加氯消毒的办法。供水要求在给水管道末梢,水中游离氯量不低于0.01mg/L。对那些受生物和有机化学污染严重的水源,加氯量就要增加。因此用活性炭脱除给水中微量余氯,是最有效的方法。目前一般使用粒状活性炭吸附过滤的方法。

4.3        去除ABS(烷基苯硫酸钠,合成洗涤剂)

随着合成洗涤剂在工业及生活上大量地使用,ABS对水质的污染也日益严重,含量较高时在水中会出现泡沫,影响水体的自净和水质处理。目前,活性炭吸附法是最为有效的处理方法之一。

4.4        去除含铬废水

铬是电镀中用量较大的一种金属原料,在废水中六价铬随pH 值的不同分别以不同的形式存在。

活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积,具有极强的物理吸附能力,能有效地吸附废水中的六价铬 .活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(- OH、羧基(-COOH等,它们都有静电吸附功能,对六价铬产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的六价铬,吸附后的废水可达到国家排放标准。.

试验表明:溶液中六价铬质量浓度为50 mg/ L pH = 3 ,吸附时间1. 5 h 时,活性炭的吸附性能和六价铬的去除率均达到最佳效果。

因此,利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中六价铬的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水,吸附性能稳定,处理效率高,操作费用低,有一定的社会效益和经济效益。

4.5  去除含汞废水

    活性炭吸附法适用于处理含汞量在5mg/L以下的废水。我国生产水银温度计工厂排出的含汞废水,用粉炭吸附处理效果在97%以上,出水可以达到排放标准,每公斤炭吸附汞可达2g,饱和炭送到加热炉中燃烧,升华的汞经冷凝气冷凝回收,也有的厂家采用粒状炭吸附处理含汞废水,汞的去除率可达98%

5.        结语

随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求,活性炭的使用范围越来越宽广,活性炭产品也越来越受到人们的重视,在水处理方面的应用必将更加广泛。但由于处理活性炭的再生设备少,再生费用高,因而不断开发新的活性炭产品就显得十分重要。  

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