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活性炭吸附技術(shù)在污水處理中的應用！
更新時(shí)間：2013-01-17 09:52 來(lái)源:龍達水處理 點(diǎn)擊數：
活性炭吸附技術(shù)在污水處理中的應用！http://www.campingtheoutdoors.com/
活性炭作為一種比較特殊的碳質(zhì)材料，以其發(fā)達的孔隙結構、巨大的比表面積、良好的穩定性質(zhì)、很強的吸附能力以及優(yōu)異的再生能力，被廣泛應用于環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域，文章將著(zhù)重介紹活性炭吸附技術(shù)在水處理中的應用。
1. 活性炭的物理化學(xué)特性
1.1 活性炭（AC） 活性炭是常用的一種非極性吸附劑，性能穩定，抗腐蝕，故應用廣泛。它是一種具有吸附性能的炭基物質(zhì)的總稱(chēng)。把含碳的有機物質(zhì)加熱炭化，去除全部揮發(fā)物，在經(jīng)藥品（如ZnCl2 等）或水蒸汽活化，制成多孔性炭素結構吸附劑�；钚蕴坑蟹蹱詈土顑煞N，工業(yè)上多采用粒狀活性炭。由于原料和制法的不同，其孔徑分布不同，一般分為：碳分子篩，孔徑在10×10-10m 以下；活性焦炭，孔徑20×10-10 以下；活性炭，孔徑在50×10-10m 以下。
1.2 活性炭纖維（ACF） 活性炭纖維是一種新型吸附功能材料，它以木質(zhì)素、纖維素、酚醛纖維、聚丙烯纖維、瀝青纖維等為原料，經(jīng)炭化和活化制的。與活性炭相比較特有的微孔結構，更高的外表面和比表面積以及多種官能團，平均細孔直徑也更小，通過(guò)物理吸附以及物理化學(xué)吸附等方式在廢水、廢氣處理、水凈化領(lǐng)域得到了廣泛應用。纖維狀活性炭微孔體積占總孔體積90%左右，其微孔孔徑大部分在1nm 左右，沒(méi)有過(guò)度孔和大孔。比表面積一般為600～1200m2/g，甚至可達3000m2/g�；钚蕴坷w維脫附再生速率快，時(shí)間短，且其性能不變，這一點(diǎn)優(yōu)于活性炭。與活性炭一樣，活性炭纖維吸附時(shí)無(wú)選擇性，主要用于吸附有機污染物，一般用于煉油廠(chǎng)綜合廢水處理。
2. 活性炭的吸附作用與吸附形式
2.1 活性炭處理活性炭處理指利用活性炭作為吸附劑和催化劑載體的有關(guān)過(guò)程。主要應用于生活飲用水深度凈化，城市污水處理，工業(yè)廢水的處理。
2.2 吸附作用與吸附形式
將溶質(zhì)聚集在固體表面的作用稱(chēng)為吸附作用�；钚蕴勘砻婢哂形阶饔�。吸附可以看成是一種表面現象，所以吸附與活性炭的表面特性有密切關(guān)系�；钚蕴坑芯薮蟮膬炔勘砻婧涂紫斗植�。它的外表面積和表面氧化狀態(tài)的作用是較小的，外表面是提供與內孔穴相通的許多通道。表面氧化物的主要作用是使疏水性的炭骨架具有親水性，使活性炭對許多極性和非極性化合物具有親和力�；钚蕴烤哂斜砻婺�，其吸附作用是構成孔洞壁表面的碳原子受力不平衡所致，從而引起表面吸附作用。
活性炭的吸附形式分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附時(shí)通過(guò)分子力的吸附，即同偶極之間的作用和氫鍵為主的弱范德華力有關(guān)。它有足夠的強度，可以捕獲液體中的分子。物理吸附是分子力引起的，吸附力較小。物理吸附需要活化能，可在低溫條件下進(jìn)行。這種吸附時(shí)可逆的，在吸附的同時(shí)，被吸附的分子由于熱運動(dòng)會(huì )離開(kāi)固體表面，這種現象稱(chēng)為解吸�；瘜W(xué)吸附與價(jià)鍵力相結合，是一個(gè)放熱過(guò)程�；瘜W(xué)吸附有選擇性，只對某種或幾種特定物質(zhì)起作用�；瘜W(xué)吸附不可逆，比較穩定，不易解吸�；钚蕴康奈竭^(guò)程分為三個(gè)階段。首先是被吸附物質(zhì)在活性炭表面形成水膜擴散，稱(chēng)為膜擴散，然后擴散到炭的內部孔隙，稱(chēng)為孔擴散，后吸附在炭的孔隙表面上。因此，吸附速率取決于被吸附物向活性炭表面的擴散。在物理吸附中，炭�？紫秲鹊臄U散速度和炭粒表面上的吸附反應速度，主要同前兩項有關(guān)。
3. 活性炭吸附技術(shù)在水處理中的應用
3.1 活性炭吸附技術(shù)應用于水處理中的概況
實(shí)踐證明，活性炭是用于水和廢水處理較為理想的一種吸附劑，研究活性炭用于水和廢水處理已有十年的歷史。近二十年來(lái)，由于活性炭的再生問(wèn)題得到了較為滿(mǎn)意的解決，同時(shí)，活性炭的制造成本也有了降低，活性炭吸附技術(shù)在國內外才逐漸推廣使用，目前使用多的是三級廢水處理和給水除臭。20 世紀60 年代初，歐美各國開(kāi)始大量使用活性炭吸附水源凈化的有效手段。我國20 世紀60 年代已將活性炭用于二硫化碳廢水處理，自70 年代初以來(lái)，粒狀活性炭處理工業(yè)廢水，不論在技術(shù)上，還是在應用范圍和處理規模上都發(fā)展很快。在煉油廢水、炸藥廢水、印染廢水、化工廢水、電鍍廢水等處理都已在生產(chǎn)上形成較大規模的應用，并取得了滿(mǎn)意的效果。
3.2 活性炭在水和廢水處理中的應用
活性炭有不同的形態(tài)，目前在水處理上仍以粒狀和粉狀兩種為主。粉狀炭用于間歇吸附，即按一定的比例，把粉狀炭加到被處理的水中，混合均勻，藉沉淀或過(guò)濾將炭、水分離，這種方法也稱(chēng)為靜態(tài)吸附。粒狀炭用于連續吸附，被處理的水通過(guò)炭吸附床，使水得到凈化，這種方法在形式上與固定床完全一樣，也稱(chēng)為動(dòng)態(tài)吸附。能被活性炭吸附的物質(zhì)很多，包括有機的或無(wú)機的，離子型的或非離子型的，此外，活性炭的表面還能起催化作用，所以可用于許多不同的場(chǎng)合�；钚蕴繉λ腥芙庑缘挠袡C物有很強的吸附能力，對去除水中絕大部分有機污染物質(zhì)都有效果，如酚和苯類(lèi)化合物、石油以及其他許多的人工合成的有機物。水中有些有機污染物質(zhì)難于用生化或氧化法去除，但易被活性炭吸附。由于活性炭吸附處理的成本比其他一般處理方法要高。所以當水中有機物的濃度較高時(shí)，應采用其他較為經(jīng)濟的方法先將有機物的含量降低到一定程度在進(jìn)行處理。在廢水處理中，通常是將活性炭吸附工藝放在生化吹得后面，稱(chēng)為活性炭三級廢水處理，進(jìn)一步減少廢水中有機物的含量，去除那些微生物不易分解的污染物，使經(jīng)過(guò)活性炭處理后的水能達到排放標準的要求，或使處理后的水能回到生產(chǎn)工藝中重復使用，達到生產(chǎn)用水封閉循環(huán)的目的�；钚蕴课接袡C物的能力是十分大的，在三級廢水處理中，每克活性炭吸附的COD 可達到本身質(zhì)量的百分之幾十。在廢水處理廠(chǎng)中增加了三級廢水處理能使BOD 的去除效果達到95%�；钚蕴恳晕锢砦降男问饺コ械挠袡C物，吸附前后被吸附的性質(zhì)并未變化，如果能采用適當的解吸方法，還能回收水中有價(jià)值的物質(zhì)。如果把粉狀活性炭投入爆氣設備中，炭粉與微生物形成了一種凝聚體，可使處理效果超過(guò)一般的二級生物處理法，出水水質(zhì)接近于三級處理。此外，還能夠使活性炭污泥變得縝密和結實(shí)，降低出水渾濁度，提高二級處理的水力負荷。粉狀炭可以間斷地加入，對于現有的二級處理廠(chǎng)可在不增加三級處理投資的情況下，提高處理效果。
3.3 粉狀活性炭在給水處理中的應用
粉狀活性炭在給水處理中的應用已有 70 年左右的歷史。自從美國首次使用粉狀活性炭去除氯酚產(chǎn)生的臭味以后，活性炭成為給水處理中去除色、嗅、味和有機物的有效方法之一。國外對粉狀活性炭吸附性能做的大量研究表明：粉狀活性炭對三氯苯酚、農藥中所含有機物，三鹵甲烷及前體物以及消毒副產(chǎn)物三氯醋酸、二氯醋酸和二鹵乙腈等均有很好的吸附效果，對色、嗅、味的去除效果已得到公認。粉狀活性炭在歐洲、美國、日本等地的應用很普遍，美國20 世紀80 年代初期每年在給水處理中所用粉狀活性炭約25 萬(wàn)噸，且有逐年增加的趨勢。我國20 世紀60 年代末期開(kāi)始注意污染水源的除嗅、除味問(wèn)題。粉末活性炭在上海、哈爾濱、合肥、廣州都曾試用過(guò)。粉狀活性炭應用的主要特點(diǎn)是設備投資低，價(jià)格便宜，吸附速度快，對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應能力強。自來(lái)水廠(chǎng)中應用粉狀活性炭吸附技術(shù)，是一項非常有前景的技術(shù)。但是，由于未能很好地解決該技術(shù)在應用方面存在的局限性，仍然難以發(fā)揮粉狀活性炭技術(shù)的優(yōu)勢，導致該技術(shù)應用不能達到實(shí)際效果。在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用必須解決理論依據和應用兩大類(lèi)問(wèn)題。理論上應解決的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：
1.根據水廠(chǎng)原水的水質(zhì)狀況，特別是有機物分子量的分布狀況，確定投加粉狀活性炭的炭種和不同炭種活性炭對有機物去除效果的影響；
2.根據水廠(chǎng)的實(shí)際水質(zhì)情況，確定合適、合理的投加點(diǎn)及投加方式，以解決粉狀活性炭與混凝劑吸附競爭的矛盾，提高粉狀活性炭使用效率。
3.4 顆�；钚蕴�在飲用水深度處理中的應用
由于活性炭對水中微量有機污染物具有優(yōu)良的吸附特性，早在20 世紀20 年代初，國外就開(kāi)始用粉狀活性炭去除水中的臭和味。1930 年第一個(gè)使用顆�；钚蕴课匠爻舻乃畯S(chǎng)建于美國費城，在20 世紀60 年代末70 年代初，由于煤質(zhì)顆粒炭的大量生產(chǎn)和再生設備的問(wèn)世，發(fā)達國家開(kāi)展了利用活性炭吸附去除水中微量有機物的研究工作，對飲用水進(jìn)行深度處理，顆�；钚蕴�?jì)艋b置在美國、歐洲、日本等國陸續建成投產(chǎn)。美國以地面水為水源的水廠(chǎng)已有90%以上采用了活性炭吸附工藝。目前世界上有成百座用顆粒炭吸附的水廠(chǎng)正在運行。國外目前在給水處理中常用的是降流式活性炭吸附池，據報道大單池面積達160m2,單層炭層厚度為0.7～2.5m，空床接觸時(shí)間6～20min，大多數采用壓縮空氣和水聯(lián)合沖洗。“與您相遇，絕非偶然”，非常感謝您能在互聯(lián)網(wǎng)浩瀚的信息中點(diǎn)擊進(jìn)入“龍達”網(wǎng)站!
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活性炭作為一種比較特殊的碳質(zhì)材料，以其發(fā)達的孔隙結構、巨大的比表面積、良好的穩定性質(zhì)、很強的吸附能力以及優(yōu)異的再生能力，被廣泛應用于環(huán)保等各個(gè)領(lǐng)域，文章將著(zhù)重介紹活性炭吸附技術(shù)在水處理中的應用。
1. 活性炭的物理化學(xué)特性
1.1 活性炭（AC） 活性炭是常用的一種非極性吸附劑，性能穩定，抗腐蝕，故應用廣泛。它是一種具有吸附性能的炭基物質(zhì)的總稱(chēng)。把含碳的有機物質(zhì)加熱炭化，去除全部揮發(fā)物，在經(jīng)藥品（如ZnCl2 等）或水蒸汽活化，制成多孔性炭素結構吸附劑�；钚蕴坑蟹蹱詈土顑煞N，工業(yè)上多采用粒狀活性炭。由于原料和制法的不同，其孔徑分布不同，一般分為：碳分子篩，孔徑在10×10-10m 以下；活性焦炭，孔徑20×10-10 以下；活性炭，孔徑在50×10-10m 以下。
1.2 活性炭纖維（ACF） 活性炭纖維是一種新型吸附功能材料，它以木質(zhì)素、纖維素、酚醛纖維、聚丙烯纖維、瀝青纖維等為原料，經(jīng)炭化和活化制的。與活性炭相比較特有的微孔結構，更高的外表面和比表面積以及多種官能團，平均細孔直徑也更小，通過(guò)物理吸附以及物理化學(xué)吸附等方式在廢水、廢氣處理、水凈化領(lǐng)域得到了廣泛應用。纖維狀活性炭微孔體積占總孔體積90%左右，其微孔孔徑大部分在1nm 左右，沒(méi)有過(guò)度孔和大孔。比表面積一般為600～1200m2/g，甚至可達3000m2/g�；钚蕴坷w維脫附再生速率快，時(shí)間短，且其性能不變，這一點(diǎn)優(yōu)于活性炭。與活性炭一樣，活性炭纖維吸附時(shí)無(wú)選擇性，主要用于吸附有機污染物，一般用于煉油廠(chǎng)綜合廢水處理。
2. 活性炭的吸附作用與吸附形式
2.1 活性炭處理活性炭處理指利用活性炭作為吸附劑和催化劑載體的有關(guān)過(guò)程。主要應用于生活飲用水深度凈化，城市污水處理，工業(yè)廢水的處理。
2.2 吸附作用與吸附形式
將溶質(zhì)聚集在固體表面的作用稱(chēng)為吸附作用�；钚蕴勘砻婢哂形阶饔�。吸附可以看成是一種表面現象，所以吸附與活性炭的表面特性有密切關(guān)系�；钚蕴坑芯薮蟮膬炔勘砻婧涂紫斗植�。它的外表面積和表面氧化狀態(tài)的作用是較小的，外表面是提供與內孔穴相通的許多通道。表面氧化物的主要作用是使疏水性的炭骨架具有親水性，使活性炭對許多極性和非極性化合物具有親和力�；钚蕴烤哂斜砻婺�，其吸附作用是構成孔洞壁表面的碳原子受力不平衡所致，從而引起表面吸附作用。
活性炭的吸附形式分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附時(shí)通過(guò)分子力的吸附，即同偶極之間的作用和氫鍵為主的弱范德華力有關(guān)。它有足夠的強度，可以捕獲液體中的分子。物理吸附是分子力引起的，吸附力較小。物理吸附需要活化能，可在低溫條件下進(jìn)行。這種吸附時(shí)可逆的，在吸附的同時(shí)，被吸附的分子由于熱運動(dòng)會(huì )離開(kāi)固體表面，這種現象稱(chēng)為解吸�；瘜W(xué)吸附與價(jià)鍵力相結合，是一個(gè)放熱過(guò)程�；瘜W(xué)吸附有選擇性，只對某種或幾種特定物質(zhì)起作用�；瘜W(xué)吸附不可逆，比較穩定，不易解吸�；钚蕴康奈竭^(guò)程分為三個(gè)階段。首先是被吸附物質(zhì)在活性炭表面形成水膜擴散，稱(chēng)為膜擴散，然后擴散到炭的內部孔隙，稱(chēng)為孔擴散，后吸附在炭的孔隙表面上。因此，吸附速率取決于被吸附物向活性炭表面的擴散。在物理吸附中，炭�？紫秲鹊臄U散速度和炭粒表面上的吸附反應速度，主要同前兩項有關(guān)。
3. 活性炭吸附技術(shù)在水處理中的應用
3.1 活性炭吸附技術(shù)應用于水處理中的概況
實(shí)踐證明，活性炭是用于水和廢水處理較為理想的一種吸附劑，研究活性炭用于水和廢水處理已有十年的歷史。近二十年來(lái)，由于活性炭的再生問(wèn)題得到了較為滿(mǎn)意的解決，同時(shí)，活性炭的制造成本也有了降低，活性炭吸附技術(shù)在國內外才逐漸推廣使用，目前使用多的是三級廢水處理和給水除臭。20 世紀60 年代初，歐美各國開(kāi)始大量使用活性炭吸附水源凈化的有效手段。我國20 世紀60 年代已將活性炭用于二硫化碳廢水處理，自70 年代初以來(lái)，粒狀活性炭處理工業(yè)廢水，不論在技術(shù)上，還是在應用范圍和處理規模上都發(fā)展很快。在煉油廢水、炸藥廢水、印染廢水、化工廢水、電鍍廢水等處理都已在生產(chǎn)上形成較大規模的應用，并取得了滿(mǎn)意的效果。
3.2 活性炭在水和廢水處理中的應用
活性炭有不同的形態(tài)，目前在水處理上仍以粒狀和粉狀兩種為主。粉狀炭用于間歇吸附，即按一定的比例，把粉狀炭加到被處理的水中，混合均勻，藉沉淀或過(guò)濾將炭、水分離，這種方法也稱(chēng)為靜態(tài)吸附。粒狀炭用于連續吸附，被處理的水通過(guò)炭吸附床，使水得到凈化，這種方法在形式上與固定床完全一樣，也稱(chēng)為動(dòng)態(tài)吸附。能被活性炭吸附的物質(zhì)很多，包括有機的或無(wú)機的，離子型的或非離子型的，此外，活性炭的表面還能起催化作用，所以可用于許多不同的場(chǎng)合�；钚蕴繉λ腥芙庑缘挠袡C物有很強的吸附能力，對去除水中絕大部分有機污染物質(zhì)都有效果，如酚和苯類(lèi)化合物、石油以及其他許多的人工合成的有機物。水中有些有機污染物質(zhì)難于用生化或氧化法去除，但易被活性炭吸附。由于活性炭吸附處理的成本比其他一般處理方法要高。所以當水中有機物的濃度較高時(shí)，應采用其他較為經(jīng)濟的方法先將有機物的含量降低到一定程度在進(jìn)行處理。在廢水處理中，通常是將活性炭吸附工藝放在生化吹得后面，稱(chēng)為活性炭三級廢水處理，進(jìn)一步減少廢水中有機物的含量，去除那些微生物不易分解的污染物，使經(jīng)過(guò)活性炭處理后的水能達到排放標準的要求，或使處理后的水能回到生產(chǎn)工藝中重復使用，達到生產(chǎn)用水封閉循環(huán)的目的�；钚蕴课接袡C物的能力是十分大的，在三級廢水處理中，每克活性炭吸附的COD 可達到本身質(zhì)量的百分之幾十。在廢水處理廠(chǎng)中增加了三級廢水處理能使BOD 的去除效果達到95%�；钚蕴恳晕锢砦降男问饺コ械挠袡C物，吸附前后被吸附的性質(zhì)并未變化，如果能采用適當的解吸方法，還能回收水中有價(jià)值的物質(zhì)。如果把粉狀活性炭投入爆氣設備中，炭粉與微生物形成了一種凝聚體，可使處理效果超過(guò)一般的二級生物處理法，出水水質(zhì)接近于三級處理。此外，還能夠使活性炭污泥變得縝密和結實(shí)，降低出水渾濁度，提高二級處理的水力負荷。粉狀炭可以間斷地加入，對于現有的二級處理廠(chǎng)可在不增加三級處理投資的情況下，提高處理效果。
3.3 粉狀活性炭在給水處理中的應用
粉狀活性炭在給水處理中的應用已有 70 年左右的歷史。自從美國首次使用粉狀活性炭去除氯酚產(chǎn)生的臭味以后，活性炭成為給水處理中去除色、嗅、味和有機物的有效方法之一。國外對粉狀活性炭吸附性能做的大量研究表明：粉狀活性炭對三氯苯酚、農藥中所含有機物，三鹵甲烷及前體物以及消毒副產(chǎn)物三氯醋酸、二氯醋酸和二鹵乙腈等均有很好的吸附效果，對色、嗅、味的去除效果已得到公認。粉狀活性炭在歐洲、美國、日本等地的應用很普遍，美國20 世紀80 年代初期每年在給水處理中所用粉狀活性炭約25 萬(wàn)噸，且有逐年增加的趨勢。我國20 世紀60 年代末期開(kāi)始注意污染水源的除嗅、除味問(wèn)題。粉末活性炭在上海、哈爾濱、合肥、廣州都曾試用過(guò)。粉狀活性炭應用的主要特點(diǎn)是設備投資低，價(jià)格便宜，吸附速度快，對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應能力強。自來(lái)水廠(chǎng)中應用粉狀活性炭吸附技術(shù)，是一項非常有前景的技術(shù)。但是，由于未能很好地解決該技術(shù)在應用方面存在的局限性，仍然難以發(fā)揮粉狀活性炭技術(shù)的優(yōu)勢，導致該技術(shù)應用不能達到實(shí)際效果。在自來(lái)水廠(chǎng)中的應用必須解決理論依據和應用兩大類(lèi)問(wèn)題。理論上應解決的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：
1.根據水廠(chǎng)原水的水質(zhì)狀況，特別是有機物分子量的分布狀況，確定投加粉狀活性炭的炭種和不同炭種活性炭對有機物去除效果的影響；
2.根據水廠(chǎng)的實(shí)際水質(zhì)情況，確定合適、合理的投加點(diǎn)及投加方式，以解決粉狀活性炭與混凝劑吸附競爭的矛盾，提高粉狀活性炭使用效率。
3.4 顆�；钚蕴�在飲用水深度處理中的應用
由于活性炭對水中微量有機污染物具有優(yōu)良的吸附特性，早在20 世紀20 年代初，國外就開(kāi)始用粉狀活性炭去除水中的臭和味。1930 年第一個(gè)使用顆�；钚蕴课匠爻舻乃畯S(chǎng)建于美國費城，在20 世紀60 年代末70 年代初，由于煤質(zhì)顆粒炭的大量生產(chǎn)和再生設備的問(wèn)世，發(fā)達國家開(kāi)展了利用活性炭吸附去除水中微量有機物的研究工作，對飲用水進(jìn)行深度處理，顆�；钚蕴�?jì)艋b置在美國、歐洲、日本等國陸續建成投產(chǎn)。美國以地面水為水源的水廠(chǎng)已有90%以上采用了活性炭吸附工藝。目前世界上有成百座用顆粒炭吸附的水廠(chǎng)正在運行。國外目前在給水處理中常用的是降流式活性炭吸附池，據報道大單池面積達160m2,單層炭層厚度為0.7～2.5m，空床接觸時(shí)間6～20min，大多數采用壓縮空氣和水聯(lián)合沖洗。“與您相遇，絕非偶然”，非常感謝您能在互聯(lián)網(wǎng)浩瀚的信息中點(diǎn)擊進(jìn)入“龍達”網(wǎng)站!
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