在水处理中粉末活性炭的应用-威尼斯娱人城官网

时间:2016-11-28 点击:394 次 来源:本站
 

在水处理中粉末威尼斯娱人城官网-威澳门尼斯人官网欢迎您的应用

威尼斯娱人城官网-威澳门尼斯人官网欢迎您是一种非极性吸附剂。外观为暗黑色,有粒状和粉状两种。近几年又发展了球状威尼斯娱人城官网-威澳门尼斯人官网欢迎您,浸透型活性炭和高分子涂层活性炭等新的品种。活性炭主要成分除炭以外还含少量的氧、氢、硫等元素,以及水分、灰分。其具有巨大的比表面积(通常比表面积高达5001700 m2/g)和特别发达的微孔,吸附性能和化学稳定性良好,可以耐强酸、强碱,能经受水浸、高温、高压作用,不易破碎。

投加后,水体相当部分有机物得到去除,水体中胶状物质含量减少,表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上,有利于絮体的架桥,能改善絮体的结构。除有良好的去除有机污染能力,同时还具有良好的助凝作用,使出水codcr、色度、浊度大幅度下降。同时活性炭对水中的致癌物与致突变物及其含酚化合物均有良好的去除效果。
   
粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型。在选择投加点时,要有充足的搅拌条件,使粉末活性炭能快速与处理水有良好的混合接触;尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间,充分利用粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率;选取粒径小和中孔较发达的木质粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面积相对大,提高活性炭对有机物的吸附效能;尽量减少水处理药剂对吸附的干扰(如氯、高锰酸钾、混凝剂等);根据投加量的多少、场地条件选取干式或湿式投加。

粉末活性炭的净水效能研究
  粉末活性炭吸附水中溶质分子是一个复杂的过程,是几种力综合作用的结果,包括离子吸引力、范德华力、化学杂和力。根据吸附的双速率扩散理论认为,吸附是一个由迅速扩散和缓慢扩散两阶段构成的双速过程,迅速扩散在数小时内即完成,发挥了60%-80%活性炭的吸附容量。迅速扩散是溶质分子在碳粒内沿径向均匀分布的阻力小的大孔隙中扩散的过程。这些大孔隙产生径向的扩散阻力。当分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩散时,由于受到狭窄孔径所产生的很大阻力,从而极为缓慢。微孔也是在碳粒内均匀分布,但不构成径向的扩散阻力。影响粉末活性炭吸附的因素涉及溶质分子极性、分子量大小、空间结构,这一点取决于水源水质的特征。活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性。
  粉末活性炭的吸附性能评价研究
  另一方面,对于吸附剂粉末活性炭,其内表面化学结构、比表面积可以影响吸附能力。在实际生产应用中还有吸附速率的问题,活性炭颗粒的孔隙大小、粒径分布决定了溶质分子向碳粒内部扩散的速度。所以活性炭的吸附能力和吸附速率两方面决定了活性炭的质量。因此如何评价选择活性炭的种类和质量,如何根据水源水质选择合适的碳种和投加量,成为生产中亟待研究解决的重要课题。
  国内一般主要采用碘值、亚甲蓝值来评价活性炭的吸附性能。但是生产实践和经验都证明仅采用这两个指标不能全面评价活性炭,与实际的吸附效果有所差距。因此采用这些指标判断活性炭的效能只有部分理论意义,不能全面、准确地反应实际吸附状况。

目前评价水处理粉末活性炭的指标存在的问题
  经过研究发现:碘值、亚甲蓝值只能够表明活性炭颗粒中细小孔径的比表面积大小,但是在实际生产中有吸附速率的问题,即净水工艺中吸附时间是有限的,水处理中应用的粉末活性炭远未达到完全吸附平衡。活性炭颗粒内部中等孔隙是有机物分子的进入通道,一般认为活性炭的中等孔隙越发达越有利于吸附动力学平衡,所以中孔是否发达决定了吸附速率。为了结合实际应用,我们不仅考虑粉末活性炭的总吸附比表面积(也就是碘值、亚甲蓝值等指标),还要判断粉末活性炭颗粒内部的孔径分布是否容易达到快速吸附,即明确转化为如何评价活性炭的孔径分布是否合理。
  进一步研究发现,采用一些具有特定立体空间结构的有色大分子可以表征活性炭的孔径分布。同时这些物质可以采用一定的分析方法******定量。采用这一系列的分子量阶梯排列的吸附质来评价粉末活性炭的综合性能,与水厂生产情况和实际水样吸附效果相一致。

通过研究分析寻找水体特定的污染表征物,制定相应的评价方法。
  随着试验深入,采用某水源广泛存在的一种典型有机污染化学工业产品标样来作为吸附质进行试验。这种酚类物质分子量适中,中等极性,分子空间结构较大,所以可以很好地代表水中的较复杂有机分子。
  采用综合评价方法来衡量活性炭的性能:采用碘值、亚甲蓝吸附值评价粉末活性炭的微孔比表面积;采用一些具有特定结构的大分子表征活性炭的中孔发达情况;采用一种酚类标样作为复杂有机物质的代表来确定活性炭的吸附能力,通过三方面综合评判可以更加准确和客观。
  吸附特定大分子有机物,对于木质碳而言,250目的吸附效果比200目提高10.1%,325目的比200目提高25.3%;对于煤质而言,250目的吸附效果比200目提高66.2%,325目的比200目提高101.5%。对于木质和煤质活性炭吸附特定大分子有机物效果比较,木质远远优于煤质。
   吸附特定天然有机物,对于木质碳而言,250目的吸附效果比200目提高49.2%,325目的比200目提高61.9%;对于煤质而言,250目的吸附效果比200目提高48.0%,325目的比200目提高56.0%。以这两种木质和吸附特定天然有机物比较,木质远远优于煤质,吸附数量超过1-2倍。
  试验结果表明:木材、果核为原料生产的活性炭与无烟煤为原料生产的活性炭相比,中孔数量较多,从吸附性能角度看,一般木质、较适合于某重污染水源,去除以酚类为主的致臭污染物水处理应用。煤质碳由于比重较大,相对用于助凝去除有机物和价格上有优势,尤其是对于不是以酚类为主的污染源的吸附流程较短的水厂。通过研究认为粉末活性炭的吸附能力与粒径相关,粒径越小,比表面积越大,吸附越强;但粒径过小,易于穿透滤层,引起用户不满。根据生产应用经验认为,如在吸水口投加的水厂,为了充分利用粉末活性炭的吸附能力,宜采用目数大于250目的粉末活性炭;但同时必须严格控制沉淀池出水浊度为1ntu左右,严格控制好滤池滤速。投加量较大的和在混凝沉淀后投加的水厂,宜采用小于200目的粉末活性炭,以确保自来水水质。

随着净水深度处理工艺的推广和活性炭生物滤池的应用,虽然表现出良好的工艺性,但粉末活性炭吸附循环时间较短,投加方式较为简捷,费用较低,可根据水体污染情况随时更换碳种,仍是其突出的优点。对于固有工艺的水厂改善出水水质,对于突发污染事故的迅速处理,是颗粒活性炭无法取代的功能。所以,随着国内水体环境的不断恶化,水质要求的不断提升,在水处理行业应用粉末活性炭的范围将会不断扩大。逐渐从迫不得已的应急事故处理应用,转向为提高和改善水质的应用。粉末活性炭在水处理的应用会越来越广,将为防治污染,改善饮用水水质,做出重要的贡献。

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