Z 转 ; 夜沉舟侧畔半枯人
与发达国家如美、日、欧共体相比,我国关于生活饮用水卫生标准的法制体系建设是比较落后的。目前仍有法律效力的 GB5749-85中仅规定了四类指标共 35个子项,即使在原国家建设部颁布的最新推荐指标体系《城市供水行业 2000年技术进步发展规划》中,对一类水司的水质指标也才 88项, 远少于发达国家 120~135项的指标总数, 另外, 指标限值也比发达国家宽松得多。突出表现为对饮用水中的“三致” (致畸、致癌、致突变物的强制性指标体系的建立严重滞后。
饮用水中“三致”物主要包括:(1重金属离子如铜、锌、汞、镉、铬离子等; (2可与卤素化合物 (主要是氯, 常用作水处理消毒剂反应生成有毒“三致” 卤代物的有机质 (称为消毒副产物先质,简称 DBPs 先质如低分子量的碳水化合物、氨基酸、蛋白质、脂肪及较高分子量的腐殖质等; (3 臭氧消毒灭菌副产物如甲醛、丙酮醛等有机副产物及溴酸盐等无机副产物; (4天然水体中含有的有毒微生物; (5天然水体中含有的放射性元素; (6 受污染饮用水源中含有的有毒人工合成化合物如农药等。
随着我国综合国力的逐步提高,尤其是城市分质供水规划的分类实施,目前国内水处理研究热点之一是饮用水中卤素 DBPs 先质、含卤 DBPs 、臭氧消毒副产物的去除,以期提供优质饮用水。在这些热点研究领域中,活性炭吸附剂及相关应用技术备受关注。
1、粉状活性炭(PAC
粉状活性炭是最古老的水处理吸附剂之一。迄今为止共有五种应用方法【 1】【 7】【 8】。 1.1 在常规水处理工艺中投加 PAC
常规水处理工艺有三个主要工序——混凝、沉淀和过滤。 PAC 的投加点有混凝前、与混凝操作同时进行、沉淀之后、砂滤之后等几种,一般用于突发性水质恶化时临时投加 PAC 以保证出水水质。
上海市自来水公司乐林生等针对长江水源中污染物的种类和含量特点,根据该市水处理厂的常规净化工艺,进行了 PAC 不同投加点的对比试验,研究表明,在原水
进入水厂之后经 ClO2消毒,然后投加 15~20mg/L粒径 10~50μm 的 PAC 时,处理效果最理想,投加点应位于快速混合处,且应与混凝剂矾同加。
香港沙田和北港两座净水厂在混合池之前加氯消毒杀菌后,同时投加石灰混凝剂、聚合硫酸铝絮凝剂和 PAC 进行混凝、吸附处理,再经沉淀、砂滤,最后进行二次加氯消毒、石灰乳调 PH 、添加少量氟化物,出水可直接饮用【 3】。
松花江水源在冬季冰封时期是水污染较严重、较难处理的时期,原水厂处理工序为:原水中投加聚合铝混凝剂, 在管道混合器中混合, 进入网格反应池, 再经斜管迷宫式沉淀池沉淀, 进入无阀滤池后加氯消毒, 然后出水。陈忠林等【 4】在此基础上, 将一定浓度的 KMnO4溶液加入管道混合器,同时在网格反应池中投加一定量的 PAC ,试验结果表明,源水中的有机污染物部分被氧化剂氧化, 部分被氧化反应中间产物水合氧化锰吸附沉淀, 其余部分则被 PAC 吸附,两种技术联用,具有协同作用效果,水中致突变物质几乎被完全去除。水中孳生的藻类(尤其是蓝藻和绿藻,均为放线菌和其它水生动植物的代谢或分解产物可使水产生强烈嗅味,运用常规处理工艺去除嗅味的效果非常差。法国某公司开发了 Cristal 工艺,在沉淀工序之前投加PAC 吸附水中有机物、农药残留物和水中产生嗅味的化合物,再用 0.01μ的中空超滤膜去除水中的悬浮颗粒、胶体颗粒、细菌和病毒,该工艺的主要目的是去除藻类造成的嗅味,同时脱除大部分“ 三致”物质。该工艺已在巴黎市 Vigeneus-Seine 水厂成功应用【 5】。
在常规水处理工艺中投加 PAC ,必须设法消除 PAC 的自凝聚结团趋势,否则将直接影响
PAC 的吸附能力发挥,造成水处理成本的无谓上扬或处理效果不理想。曹达文等【 6】经研究提出 PAC 的强制分散投加工艺:将适量的 PAC 和水制成浓度 3~5%的炭浆, 用输送泵送至高位炭浆池, 经投加计量器计量, 再用水泵混合加压, 强制分散, 其中炭浆调配装置和高位炭浆池需保持连续搅拌 (强度 1~1.5kW/m3 ; 炭浆的输送流速以 1.5~2.0m/s为宜; 采用离心式水泵抽吸加压使投加的炭浆与部分原水被水
泵抽吸混合后经一个特制的扩散器经淹没式多层小孔喷射法,使混合炭浆再与水体混合,达到瞬间分散均匀的目的。
1.2 PAC 悬浮床吸附过滤技术
这是一种集吸附和过滤于一体的 PAC 应用方法,又称 Haberer 工艺。选用粒径1~3mm 的轻质滤料(如聚苯乙烯小球作载体,用水泵使 PAC 炭浆在滤池中循环直至全部附着于载体表面(预涂过程 ,滤池水流采取上向流,当 PAC 吸附效果降至预定值后,采用下向流冲洗法进行部分再生。有关研究表明, 在悬浮床吸附过滤工序前进行混凝操作, 吸附过滤工序之后再经砂滤,出水水质可达饮用水一般性指标要求【 1】。
1.3 PAC-硅藻土过滤联用技术
简称为 PDF 技术, 结合了硅藻土的高效除浊、除菌精滤能力和 PAC 对水中溶解性物质的强吸附能力, 采用自支撑滤膜形式进行饮用水处理。选用适宜挂膜的固定支架填料填充滤器, 将 PAC 和硅藻土按一定比例和用量配成浆液,用水泵进行循环直至浆液变清滤膜形成,再开始滤水, 当过滤阻力增至预定值或出水水质不符合要求时, 采用反向水流将滤膜冲掉, 再挂膜运转。 PDF 技术一般适用于小型水处理厂及饮水深度净化【 1】。
1.4 壳聚糖 -PAC 共混超滤膜水处理技术
喻胜飞等【 7】为了提高对饮用水源中大分子有机物,尤其是带发色基团的大分子有机污染物的去除效果, 研制了一种具脱色协同效应的含 PAC 的超滤膜。将壳聚糖加入 2%的醋酸水溶液中使之溶解,过滤,在清液中加入添加剂 TRG 、交联剂戊二醛和 PAC ,充分搅拌后, 静置脱泡,然后在丙纶支撑体上流延成膜, 25℃左右蒸发固化,经凝固浴处理,室温干燥, 制成共混超滤膜。作者指出,膜中 PAC 的填充量 4~5%时使用效果最好。但文献中未见进一步的研究报道。
1.5 PAC 用作生物活性炭的载体
文献报道中,把粉末活性炭用作生物活性炭(BAC 载体的研究非常少,因为 PAC 的流动性会造成生物膜迅速流失而使滤器失效。
葛旭等【 8】对深圳市地表水源进行了多种处理工艺组合对比试验,得出结论:采用生物预处理和常规处理(混合、絮凝、沉淀、砂滤之后,再经臭氧氧化,最后经BAC 深度处理,且 BAC 法如投加 20mg/L的粉末活性炭,臭氧接触时间为 9~11分钟时,出水水质符合《城市供水行业 2000年技术进步发展规划》中一类水司 88项指标要求。而关于如何在 PAC 上接种生物膜,又如何防止粉状 BAC 的流失,文中未明示,也未发现进一步的报道。 2、粒状活性炭(GAC
粒状活性炭因其适于填充固定床滤器的特点而被水处理工作者进行了广泛的研究。文献中关于 GAC 的水处理应用研究文章数量也远多于 PAC 的应用研究文献。但奇怪的是, 在我国各大中型城市自来水厂中, GAC 的应用却远比不上 PAC 那样普及,原因可能有两个,一是因 GAC 滤器固定投资和运行成本较高, 在我国尚未实施分质供水之前, GAC 的大量应用势必引起水价大幅上扬,用户难以承受;二是PAC 的应用具有灵活性,可随时在出现高污染负荷时启动, 亦可随时停用, 被用作备用水处理剂, 也就是说, 建装置的水厂多实际投运的少。
GAC 应用于生活饮用水的深度处理大致有两种应用技术,一种侧重于利用其对某些有机物质的吸附能力,另一种是 GAC 既作为吸附剂,又作为微生物载体,吸附作用和生物化学作用协同作用降解水中有机污染物,即所谓的生物活性炭(BAC 技术。在实际使用过程
中,单纯的 GAC 过滤作用只在一定时期内存在,生物膜的自然形成是必然的,也是有利的 (大多数情况下。 GAC 技术和 BAC 技术的最大区别可能是:前者使用一定时间后,吸附剂上的生物膜是自然形成的, 后者则是在启运之前控制一定的环境条件, 人工接种了高选择性的微生物种类,且其生化作用处于受控状态。
2.1 侧重于吸附作用的 GAC 的应用研究进展
由于活性炭属于较昂贵的水处理剂,且目前水处理炭的低成本再生技术问题尚
未完全解决,故 GAC 的应用研究方向多以去除水中“三致”物及其前驱物为目标,因
为大量研究结果表明,在此方面 AC 是目前最好的处理剂。
针对饮用水源中的全溶解有机物(TOC 和致生物突变性有机物(Ames 试验,阳性为具致突变性, 阴性表示安全 , 潘海祥等【 9】对珠江三角洲地区水源在丰水和枯水期进行了九种工艺组合对比试验研究,结果表明:无论在丰水期还是枯水期,含GAC 过滤的组合工艺出水 Ames 试验均呈阴性,其它种类的组合工艺出水 Ames 试验结果均呈阳性;源水经含 GAC 吸附的组合工艺处理后,出水中 TOC 含量<1.5mg/L,大大低于其它组合工艺出水中 TOC 含量(>2.2mg/L 。
水中可生物同化有机碳(AOC 是反映水中细菌生长的限制性营养水平,国外普遍采用该项指标鉴定饮用水的生物稳定性,尽可能低的 AOC 含量可避免供水管网中
细菌的重新生长, 从而避免饮用水的二次污染。吴红伟等【 10】进行了在常规水处理工艺砂滤工序之后进行 GAC 吸附过滤降低 AOC 作用的对比试验研究, 结果表明, 当选用粒径 1~2mm 的 GAC , 且炭滤器中水力停留时间(HRT 为 9min ,滤速≤
10m/h时,对 AOC 的去除效果最好。我国大多数水厂采用加氯法进行饮用水的消毒灭菌工作, 且一般均采用原水进厂加氯 (预氯化和出水二次加氯两级消毒工艺。近
年来国内外研究表明,卤素消毒副产物(DBPs 如三卤甲烷(THMs 和卤乙酸(HAAs 等,尤其是 HAAs ,具有较高的致癌风险。对于预氯化产生的 DBPs ,混凝沉淀工序和煤砂滤池可部分去除,但效果不理想;要想控制二次加氯产生的 DBPs 的浓度,只能依靠在水处理工序过程中强化对 DBPs 先质的去除效率。李爽等【 11】对北京几大水
厂的水质调查结果表明,预氯化可使源水中 HAAs 含量增加 8~9.5倍, GAC 吸附过滤工序可使总 HAAs 去除率提高 46~86%,是目前最有效的 DBPs 去除方法。
由于水厂出水加氯二次消毒会不可避免地产生 DBPs , 且会使水中带有不愉快
的嗅味, 近年来用臭氧作为深度处理消毒剂已成为一个发展方向。但近来研究证实, 采用臭氧消毒也并非万无一失, 当臭氧投加量不足或在水中分布不均衡时, 许多有
机物的部分氧化会产生醛类化合物, 含溴物质被氧化生成溴酸根, 这些都属于臭氧
副产物, 发达国家已将甲醛和溴酸根列为可能致癌物。周云等【 12】对水中的臭氧
副产物进行了详细论述,并指出:采用 GAC 在臭氧消毒工序之后进行把关性吸附终滤, 不仅能降低水中有机物含量, 且可降低臭氧的副产物,其中溴酸根的去除系因AC 表面的碳元素及其它一些表面基团的还原作用生成 Br-而脱毒的。
据资料报道, 深圳市和大庆市已在一些示范居民小区内建设含 GAC 过滤工序在内的小型深度净水站, 实现小区域分质供水 (供应直饮优质水, 这种水的水质与市售纯净水有本质的区别【 13】。大同市册田水库水源因受上游工业废水污染, 采用传统水处理工艺无法满足国家饮用水水质标准基本要求, 于 1994年引进澳大利亚连续中孔微滤膜— GAC 组合技术, 进行了处理规模 3000~5000m3/day,为期一年的中试,证明这种组合技术完全可替代传统工艺,占地面积小,处理效果好,失活的GAC 可采用 NaOH 和盐酸进行再生处理【 14】。 2.2 生物活性炭(BAC
绝大部分的 BAC 水处理工艺都采用 GAC 作为生物膜的载体。大多数的 BAC 工序是与臭氧技术联用的,即所谓的“ O3-BAC 水处理技术” 。 BAC 技术多用于饮用水的深度处理,总
体来讲, BAC 技术可去除的水中污染物的种类与 PAC 、 GAC 相同 (即:使用目的是相同的 , 但 BAC 对污染物的去除率更高,且因生化作用而使 BAC 不断得到一定程度的再生,故使用寿命要比 GAC 和 PAC 长得多。
孙建平等【 15】筛选了假单胞菌属,芽胞杆菌属等 11种菌株,在试验室条件下将其接种于 ZJ15活性炭上制成 BAC 。对比试验发现, 对同等富营养水, 普通 GAC 在 35天时吸附饱和,而 BAC 在 60天时才失效,且再生率达 81%,其中微孔再生为
81~95%。 BAC 对试验原水的浊度、高锰酸盐指数和色度的去除率分别达到
40~70%, 30~60%和 20~40%, 具有比普通 GAC 更高的吸附活性。
张金松等【 16】对广东省某水源(含多种重点有机污染物进行 O3-BAC 深度处理试验表明,进水浊度≤ 5NTU 时深度处理效果最好,另外,该处理工艺可有效地控制和消除饮用水源中微量高毒害性有机污染物,可使 COD 减少 70%左右。
3、讨论和结论
3.1 关于水处理活性炭的吸附机理问题
探讨含多种污染物的生活饮用水源中活性炭的选择性吸附机理几乎是不可能的, 甚至是毫无意义的。之所以在此文中仍提此问题, 是为了消除一些思维定势。众所周知, 活性炭是一种非极性或弱极性的吸附剂,一般认为其对非极性或弱极性且分子量不太大的吸附质易于吸附, 而对极性较强的吸附质吸附效果较差甚至无效, 这一
论点用于气相吸附领域一般是正确的, 但某些水处理工作者根据这一论点推论:在
水处理工艺中, 活性炭不能有效去除水中的卤代烃等强极性的吸附质, 但大量的试
验结果表明, 活性炭恰是处理水中 DBPs 或其先质的最有效的吸附剂; 另外, 有学者提出, 由于沸石类吸附剂具强色散力和静电引力, 用于去除水中“三致”物(多为极性化合物的效果理论上应优于活性炭,但实际情况恰恰相反。这说明在水处理领域, 活性炭本身的非极性性质是众多影响其选择性吸附性能因素中较为次要的因素。我们认为, 位于活性炭巨大表面上的、以氢键缔合的水分子膜以及因活性炭表面“吸附活性点” 引起的水膜局部荷电异常, 才是液相吸附中活性炭对某些物质发生选择
性吸附的根本原因。上述水膜可视为水处理活性炭的表面修饰剂, 极性有机物被水膜中某些荷电异常的“活性位” 吸附并被迁移而来的溶解氧或其它活性自由基氧化或还原; 产物若为非极性或弱极性物质, 则渗透并被活性炭吸附, 若仍为极性物质,
则被其它活性位捕获, 或扩散进入主液相。
生物膜亦可视为活性炭的表面修饰剂,生物活性炭因其外层水膜,中层生物膜的选择性吸附、酶催化、生物吸收消化等作用,再加上活性炭本身的吸附功能,故
BAC 的使用寿命和使用效果均优于普通的 GAC 。
众多的水处理工作者采用不同材质的原料、不同形态的活性炭作水处理剂而得出了大致相同的结论, 也进一步说明活性炭本身的表面性质和晶态排列情况并非是影响其液相吸附性能的主要因素, 而自然的或人工的表面修饰才是主因之一。从这一点来讲, 液相吸附活性炭的作用机理则远比气相吸附机理要简单。
3.2 关于水处理活性炭的适用指标问题
控讨活性炭的适用指标, 则势必牵涉其适宜的孔径分布和有效孔隙, 探讨活性炭的最佳孔分布及有效孔隙问题,实在是一件令人头疼的事。
GB/T7701.4-1997净化水用煤质颗粒活性炭国家标准中规定的,与水处理活性炭的孔结构有关的技术指标有以下几项:孔容积≥ 0.65m3/g; 比表面积≥ 900m2/g; 苯酚吸附值≥ 140mg/g; 碘吸附值≥ 800mg/g(合格品 ;亚甲蓝吸附值≥ 120mg/g(合格品。该标准是由活性炭制造行业牵头制订的, 总体来看, 似乎是水处理用活性炭的微孔越发达越好, 但水处理工作者却对此提出了许多不同看法, 具有代表性的为丁桓如等【 17】的意见, 他们在应用研究中发现, 水处理活性炭的一般性吸附性能指标比表面积、碘吸附值、亚甲蓝吸附值和四氯化碳吸
附值等, 与其对天然水体中有机物的实际吸附能力之间的相关性严重偏离, 难以用这些常规指标来衡量, 选择适用的活性炭产品品种。他们认为天然气水体中有机物的分子体积大于活性炭一般吸附性能测试中所用的碘、亚甲蓝、四氯化碳等的分子体积, 天然水体中的有机物主要包含四组腐殖质—腐殖酸、富里酸、木质素和丹宁, 其分子量从几百到几十万不等, 活性炭对这些物质的吸附主要受过渡孔的影响而不是受微孔支配的。他们研究了活性炭对上述四组腐殖质的吸附量和吸附速率, 并与实际应用效果进行关联后, 认为这四种指标可作为评价和选择水处理活性炭的较适用的指标。
近来水处理活性炭适用指标问题也已引起活性炭研究工作者的注意【 18】 ,提出了用碘吸附值、亚甲蓝吸附值和糖蜜吸附值作为衡量水处理活性炭的三个基本指标。
究竟哪些指标可以作为水处理活性炭的适用指标, 尚需水处理工作者和活性炭研究者共同协作,进一步探讨。
3.3 结论
活性炭(PAC 、 GAC 和 BAC 作为生活饮用水的深度处理剂,在去除水中“三致”物方面是目前可选的最佳吸附剂。
水处理活性炭的吸附机理与气相吸附机理差异较大,似乎在液相吸附中活性炭表面的修饰 (自然或人工形成的是引起这种差异的主因之一。
水处理活性炭的现用表征指标体系存在严重缺陷, 寻求适宜的表征指标已成当务之急, 可尽量避免活性炭选择时的盲目性。
参考文献
【 1】范瑾初。饮用水处理中粉末活性炭应用研究。中国给水排水, 1997,
13(2 :7-9。【 2】乐林生等。上海市长江水源净化厂的优化处理工艺研究。中国给水排水。 2000, 16(6 : 13-16
【 3】黄仲杰。香港供水技术和管理。中国给水排水。 1999, 15(1 :30-32。
【 4】陈忠林等。高锰酸钾与粉末活性炭联用去除和控制受污染饮用水源中的致突变物质。中国给水排水。 1998, 14(4 :1-3。
【 5】顾平。第五届水环境中嗅味问题国际讨论会的介绍。中国给水排水。1998, 14(3 : 51-52。
【 6】曹达文等。粉末活性炭在水体中强制分散及其作用研究。中国给水排水。 1997, 13(6 : 18-21。
【 7】喻胜飞等。壳聚糖活性炭共混超滤膜的研制。水处理技术。 1999, 25:255-258。【 8】葛旭等。组合工艺流程处理微污染源水研究。中国给水排水。2000, 16(9 :1-4。【 9】潘海祥等。微污染源水的处理组合工艺对水致突变性的影响。中国给水排水。 1999, 15(2 :10-13。
【 10】吴红伟等。水厂常规工艺去除可生物同化有机碳的研究。中国给水排水。 1999, 15 (9 :7-9。
【 11】李爽等。控制饮用水处理工艺及配水管网中卤乙酸的研究。中国给水排水。 1999, 15 (6 :1-4。
【 12】周云等。给水处理中的臭氧副产物。中国给水排水。 1999, 15(2 :27-28。
【 13】李云等。我国“管道分质供水”现状。中国给水排水。 1999, 15(1 :24-25。【 14】胡学良等。 CMF-AC 组合工艺对水库水轻污染净化试验。中国给水排水。 1997, 13 (1 :22-23。
【 15】孙建平等。固定化微生物对饮用水净化效能的研究。中国给水排水。2000, 16(2 : 58-60。
【 16】张金松等。臭氧化 -生物活性炭深度净化饮用水研究。中国给水排水。 1999, 15(10 :
17-20。【17】丁桓如等。水处理活性炭的选择指标问题。中国给水排水。2000，16（7）：19-22。【18】黄振兴。团结起来，为振兴我国活性炭事业而努力奋斗。活性炭，2000（4）：49-54。【19】王媛。33 亿水务盛宴的背后。南方周末（报纸），2004 年 1 月 8 日第 22、23 版。
活性炭在水处理中的特点、性质及应用 活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，有效去除水中的氯、异色、异味、重金属等。带活性碳的水过滤器，是美国销售最广的净水装置。活性碳是以椰子壳为原料，颗粒均匀。表面具有大量微孔，形成巨大的比表面积（1克活性碳能吸附微尘的面积相当于2亩地大小），活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，吸附水中的氯、异色、异味等，也有以杏核壳等为原料的果壳碳和以煤为原料的煤质碳，吸附性能较椰壳碳差，价格也便宜很多。 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。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，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，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，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。 活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。 活性炭的性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 活性炭的作用 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。
在废水处理中，活性炭主要是用来去除废水中的污染物，达到深度净化的目的。活性炭具有发达的孔隙结构和表面积，具有较强的吸附性能，吸附后的水可以达到国家净化的标准，吸附的性能稳定，可以达到最佳的吸附效果，具有一定的经济效益。 活性炭在净化废水中具有相当长的发展历史，在活性炭表面的吸附容积式有限的，只适合于处理含汞量低的废水。若含汞的浓度高，就要用化学沉淀法进行处理。它具有较强的物理和化学性能，可以阻止毒物的吸收，同时活性炭与多种化合物相结合，解毒的作用大。 在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭. 1.活性炭吸附 活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。 2.影响活性炭吸附的因素 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标.吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间
内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。 活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。 污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量.吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。 当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 3、活性炭在污水处理中的应用 在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。 活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多.但由于CN、HCN 在活性炭上的吸附容量小，一般为3 mgCN/ gAC～8 mgCN/ gAC(因品种而异)，在处理成本上不合算。 1）活性炭处理含汞废水
工业水处理中的粉末活性炭净水技术 发表时间：2016-09-28T11:31:08.020Z 来源：《基层建设》2015年31期作者：向伟 [导读] 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市 123000 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。粉末活性炭以其自身的优点，在国内外的工业水处理方面得到广泛应用，因此探究粉末活性炭的水处理工艺是技术人员永恒不变的课题。鉴于此，本文对工业水处理中粉末活性炭净水的处理技术进行了分析探讨。 关键词：粉末活性炭；工业水处理；净化；吸附 一、活性炭的基本性质 活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的，其外观色泽呈黑色。其成份除了主要的碳以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其分子结构形似一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体枳及高表面积的特点，比表面积高达1000～3000 m 2/g。 1、孔结构特性 活性炭材料的结构比较特殊，从晶体学角度看，由石墨微晶和碳氢化合物组成，属于非结晶性物质。其固体部分之间的间隙形成了活性炭材料的孔隙，赋予活性炭材料特有的吸附性能。按照孔径的大小可分为微孔（直径＜2 nm）、中孔（直径2～50 nm）和大孔（直径＞50 nm）。微孔具有很强的吸附作用，主要是其具有很大的比表面积；中孔，又叫中间孔，能用于添载触媒及化学药品脱臭；大孔通过微生物及菌类在其中繁殖，就可以使无机的碳材料发挥生物质的功能。 2、表面化学特性 活性炭的吸附性能不仅取决于其物理结构，更取决于其表面化学性质。表面化学特性一般与活性炭的原材料、表面官能团的种类与数量、表面杂原子、化合物的种类与状态等因素有关，不同的表面官能团、杂原子、化合物会影响活性炭的表面酸碱性、亲疏水性、催化性能、表面润湿性、吸附选择性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能团的表征手段时，指出活性炭材料表面可能存在下面几种含氧官能团：羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、内酯基、酚羟基。 二、活性炭的吸附作用 如今工业生产活动对水的污染严重，为解决水质污染问题，必须经过多道工序对水进行去污处理。活性炭种类繁多，不同的活性炭的吸附能力和吸附物质也更有不同。从90年代初期一直到现在，人们应用活性炭净水主要是为了去除水中的三卤甲烷和少量的有机污染物。 [1]因为过量的三卤甲烷能刺激人体细胞使其变异从而发生癌变，所以在对饮用水进行净化时必须去除三卤甲烷。通常，净水厂会使用二氧化氯对三卤甲烷进行处理，但这一方法不仅成本高而且存在安全隐患，因此在对饮用水进行消毒之前，一般先用活性炭去污，吸附水中的三卤甲烷。 活性炭很强的吸污去污能力，它的净水作用主要表现在以下几个方面：（1）活性炭具有除臭作用，它能除去水中石油、酚等物质产生异味，并对这些物质有一定的吸附作用。（2）活性炭具有去色作用，它能除去水中由金属或者植物分解而成的物质的颜色，并且能降低有机物颜色的色度，从而除去水中的杂色。（3）活性炭有能够去除水中的三卤甲烷。被工业污水污染的水中会含有一定数量的三卤甲烷，它对人体的安全健康危害很大，活性炭可以有效吸附三卤甲烷。（4）去除农药等有机污染物。目前，水质被污染的元凶就是各类有机物如杀虫剂、芳香族化合物，这类物质不能被水中的生物消化而对水质造成污染。（5）除去水中的重金属成分。重金属含量过高会导致人体中毒，例如汞、铅，严重的还能致人死亡。 三、粉末活性炭净水技术 1、概述 粉末活性炭利用自身的吸附能力对于化学、气味等有机物有着吸附作用，粉末活性炭的吸附容量大、效率高、效果好，在颗粒相互碰撞的作用下，更提升了其吸附作用和容量的增加。利用粉末活性炭的吸附作用对水体中的溶解性有机物含量降低，去除物质中的异味，是生产加工工艺简单但十分有效的净化材料。 粉末活性炭在发挥其吸附作用时是一个极其复杂的过程，是由多种作用力共同发挥产生的效果。分子间的作用力是运动不息的，在分析分子间的作用力可以得知当一个分子被吸附到活性炭的孔隙中后，其他的分子由于运动不止会随之被吸附进去，并且分子组成的物质结构会持续不断的被活性炭吸收。 2、粉末活性炭的技术要点 在活性炭的选择上，要选择最佳的炭种。活性炭分为煤质活性炭、果壳活性炭、木质活性炭三类，不同类型的活性炭的特性也不同，要根据实地的供货情况及水质处理需要选择合适的类型。通过反复实践得出结论，煤质活性炭的经济性较高，木质活性炭的处理效果最好。颗粒体积更小的粉末活性炭在相同总体积下因其外表面积最大，也就是说可吸附面更大，提高了活性炭的利用率也提升了吸附速率。 四、粉末活性炭的净水原理 粉末活性炭的吸附作用原理较为复杂，其吸附效果会受到多种作用力的影响，其中，分子之间的相互作用力是影响活性炭吸附能力的关键性因素。物质结构内部的分子之间还会出现相互吸附的关系，任何一个分子被吸附到活性炭内部，都会导致其他分子被持续性地吸入到活性炭的孔隙之中，从而形成一种活性炭持续吸附物质结构的形态。由活性炭吸附双速率扩散理论可知，活性炭的吸附作用包括迅速扩散过程和缓慢扩散过程两个双速过程阶段。从迅速扩散过程来看，指的是水中的被吸收分子由活性炭颗粒内沿向阻力较小的碳粒孔隙中运动的过程，由于活性炭具有较高的孔隙，因而扩散阻力相对较大，在溶质分子向活性炭微孔中扩散时，由于孔隙相对狭小，因而阻力更加明显，这就会降低扩散的速度。粉末活性炭是一种主要内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类吸附剂，它的微孔结构发达，具有很强的吸附性能!活性炭是由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成，由于活性炭颗粒结构小，微孔结构很多，因而具有很大的内表面积，在对于色度"味"化学有机物等的吸附作用上，不仅吸收速度快，而且吸收容量大，效果好。在加上活性炭颗粒之间的碰撞作用，
活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点： 一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 二、吸附质(溶质或污染物)的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (一)溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 (三)极性 活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。 (四)吸附物的浓度 吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。 三、溶液pH 由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。 水处理分为上水处理和下水处理：
上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。实践表明，有如下作用： 能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳 性的水分显阴性。韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。这样既确保了居民的健康，又在居民经济承受范围之内。2.下水活性炭处理：1953年发生在日本的水俣病事件，就是含甲基汞工业废气污染水体，使水俣湾打批居民发生神经性中毒的公害大事。韩研活性炭上引入聚硫脲有利于提高对汞吸附能力。该活性炭对汞的吸附能力最佳。含二氯乙烷的废水可以用活性炭柱吸附，饱和后用蒸汽再生，蒸汽冷凝后分成去水，常可定量地回收二氯甲烷。 xx公司相关产品介绍： 水处理活性炭系列介绍 污水处理粉末活性炭http: 煤质污水处理活性炭http: 果壳净水活性炭http:
常用水厂深度水处理技术解析 1中山市供水有限公司广东中山 528403；2广东中山建筑设计院股份有限公司广东中山528403 【摘要】对目前常用的水厂饮用水深度处理工艺进行了综述，分别介绍了活性炭吸附法、深度氧化法和膜过滤法的技术原理、研究进展与应用特点，为供水企业实施技术改造和提高 饮用水质提供一定的理论参考。 【关键词】水厂饮用水；深度处理；技术进展 0引言 水厂饮用水处理技术包括预处理、常规处理、应急处理和深度处理[1]等，常规和应急水 处理以物理沉降法、化学混凝法和生物分解法等相互搭配的多级联合处理最为常用，主要目 的是除去悬浮颗粒、胶体和微生物等，往往不能除去特征有机污染物，所以还需合适的深度 水处理进行补充。 按技术分类，目前常用深度水处理可分为活性炭技术、深度氧化技术与膜分离过滤技术等。国内外对于深度水处理技术已开展了大量实验研究与生产应用，并取得了一定成果[2]。 本文综述了常用水厂深度水处理技术，分别介绍了各自具体处理方法及优缺点，为供水企业 的技术改造工作提供一定的理论参考。 1活性炭吸附处理 活性炭技术原理是利用石墨微晶不同孔径结构的物理吸附能力，以及表面极性含氧有机 官能团的分子间作用力，从而对有机污染物分子进行吸附。活性炭具有比表面积大、物化性 能稳定、经济易得等特点，广泛应用于饮用水处理、化工催化、废气吸收等工业与生活领域。根据材料制备来源不同可将活性炭划分为果壳碳、煤质碳、木质碳和骨质碳，其中果壳碳因 孔径最小而得到较多关注。根据材料存在形态不同可将活性炭分为颗粒碳、碳纤维与粉末碳 活性炭的性能表征手段一般参照国标（GB/T 12496.6-1999）和相关行标（DL/T 582-2004）规定，以粒度、表观密度、灰分、pH、漂浮率等作为物理指标，以对碘、亚甲基蓝和苯酚或木 质素、单宁酸等吸附值测定作为化学指标。供水处理活性炭应具有吸附性好、机械强度高、 化学稳定性好等特性，质量符合中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T 345-2010《生活饮用 水净水厂用煤质活性炭》。实际应用中较少采用单一活性炭吸附处理，目前活性炭发展趋势 一是对其进行改性处理以提高吸附能力，如在活性炭表面复合一层生物膜制成生物活性炭、 利用一定功率的微波辐射改性等；二是进行活性炭再生以提高使用效率，可用方法有催化氧 化法、药剂洗脱法、高温加热法等；三是采用活性炭与其他深度处理技术的联用，如已得到 成熟应用的臭氧生物活性炭处理技术。该技术先对饮用水进行臭氧处理，将高分子有机物分 解为小分子如CH2Cl2、CHCl3等，再通过生物活性炭滤池吸附臭氧处理产生的小分子产物， 既弥补了臭氧处理无法解决部分小分子有机物的缺陷，又提高了生物活性炭对有机物的吸附 量和工作寿命。 2深度氧化处理 深度氧化处理技术[3]是指在声、光、电、催化剂等因素作用下产生自由羟基（?OH）， 从而将有机污染物氧化或完全矿化为小分子化合物，该技术主要包括化学催化氧化、光催化 氧化、湿式氧化、超声空化和电化学氧化等，具有降解效率高，环境友好，普适性强等特点。 Fenton法是目前应用最为普遍的深度化学催化氧化处理。Fenton法因强氧化试剂 （Fe2+/H2O2）及其发明人Fenton而得名，在广义上是指采用光辐射（UV）、催化剂 （C2O2-4、EDTA）、或电化学手段，使得H2O2产生较强自由羟基以氧化有机物，且Fe2+还
活性炭罐在水处理行业技术概述 活性炭罐用于工业水处理有着悠久的历史，早期的工业用碳钢过滤器 https://www.doczj.com/doc/0c19064222.html,/tgchenjiao/进行过滤。现在专注于促进活性炭罐水处理行业，有效去除水中含有有机分子等等。但在使用过程中导致过量的微生物，需要定期维护。 活性炭罐体 活性炭罐作用说明 活性炭罐的作用主要是去除大分子有机物、铁氧化物、余氯。有机物、余氯、铁氧化物易使离子交换树脂中毒，而余氯、阳离子表面活性剂等不但会使树脂中毒，还会破坏膜结构，使反渗透膜失效。 对活性炭罐进行维护 初效活性炭罐是利用活性炭所具有的丰富的毛细孔对水中的大分子有机物、余氯、铁氧化物等胶体物进行吸附过滤，这种吸附是不可逆的，即活性炭有一定的饱和吸附容量，一旦吸附饱和后，活性炭就失去吸附性能，无法用反冲洗的方法冲去污染物。
活性炭罐维护说明 在活性炭吸附饱和之前，定期进行反冲洗，以冲出活性炭表面的大量细菌团及悬浮固体物。活性炭吸附饱和后，应马上更换新的活性炭，否则会造成反渗透膜损伤而不可弥补。另外，活性炭吸附有机物后，为细菌提供了丰富的营养，造成细菌在活性炭罐内的大量繁殖，水中的微生物含量经活性炭过滤后反而升高。 如此证明工业用水活性炭罐可利用滤芯将水中的各种杂质、悬浮物拦截下来，让干净的水流出来，供人类使用。而且它在清洗排污的过滤程，不影响水系统的正常运行，用水很少。罐后的水为无污染可用水源，而且不会污染其他宝贵的水源。 如此工业用活性炭罐可以使用一个过滤器在水中的各种杂质、悬浮物质拦截干净，并供人类使用。在过滤过程中排污的清洁水系统的正常运行没有影响。过滤后的干净水可用，没有其他珍贵的水源污染。 （注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）
活性炭特征与在水处理过程中的影响 主要特性 吸附特性 活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭的表面积研究是非常重要的，活性炭的比表面积检测数据只有采用BET 方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。 活性炭对各气体的吸附能力（单位：ml/cm3)： H2、O2、N2、Cl2、CO2 4.5 、35、11、494、97 催化特性 活性炭在许多吸附过程中伴有催化反应，表现出催化剂的活性。例如活性炭吸附二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。 由于活性炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在，对多种反应具有催化剂的活性，例如使氯气和一氧化碳生成光气。 由于活性炭和载持物之间会形成络合物，这种络合物催化剂使催化活性大增，例如载持钯盐的活性炭，即使没有铜盐的催化剂存在，烯烃的氧化反应也能催化进行，而且速度快、选择性高。 由于活性炭具有发达的细孔结构、巨大的内表面积和很好的耐热性、耐酸性、耐碱性，可作为催化剂的载体。例如，有机化学中加氢、脱氢环化、异构化等的反应中，活性炭是铂、钯催化剂的优良载体。 机械特性 (1)粒度：采用一套标准筛筛分法，求出留在和通过每只筛子的活性炭重量，表示粒度分布。 (2)静观密度或堆密度：饮食孔隙容积和颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。 (3)体积密度和颗粒密度：饮食孔隙容积而不饮食颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。 (4)强度：即活性炭的耐破碎性。 (5)耐磨性：即耐磨损或抗磨擦的性能。 这些机械性质直接影响活性炭应用，例如：密度影响容器大小；粉炭粗细影响过滤；粒炭粒度分布影响流体阻力和压降；破碎性影响活性炭使用寿命和废炭再生。 化学特性 活性炭的吸附除了物理吸附，还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。
活性炭吸附技术在水处理中的应用 顾斌 （南京林业大学，南京江苏 210037） 摘 要：本文将着重讲述活性炭的特性以及活性炭吸附技术在水处理中的应用情况。 关键字：活性炭，活性炭纤维，水处理 1. 引用 活性炭作为一种比较特殊的碳质材料，以其发达的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的稳定性质、很强的吸附能力以及优异的再生能力，被广泛应用于环保等各个领域，文章将着重介绍活性炭吸附技术在水处理中的应用。 2. 活性炭的物理化学特性 2.1 活性炭（AC）活性炭是常用的一种非极性吸附剂，性能稳定，抗腐蚀，故应用广泛。它是一种具有吸附性能的炭基物质的总称。把含碳的有机物质加热炭化，去除全部挥发物，在经药品（如ＺｎＣｌ２等）或水蒸汽活化，制成多孔性炭素结构吸附剂。活性炭有粉状和粒状两种，工业上多采用粒状活性炭。由于原料和制法的不同，其孔径分布不同，一般分为：碳分子筛，孔径在１０×１０－１０ｍ以下；活性焦炭，孔径２０×１０－１０以下；活性炭，孔径在５０×１０－１０ｍ以下［１］。 2.2 活性炭纤维（ACF）活性炭纤维是一种新型吸附功能材料，它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料，经炭化和活化制的。与活性炭相比较特有的微孔结构，更高的外表面和比表面积以及多种官能团，平均细孔直径也更小，通过物理吸附以及物理化学吸附等方式在废水、废气处理、水净化领域得到了广泛应用。纤维状活性炭微孔体积占总孔体积９０％左右，其微孔孔径大部分在１ｎｍ左右，没有过度孔和大孔。比表面积一般为６００～１２００ｍ２／ｇ，甚至可达３０００ｍ２／ｇ。活性炭纤维脱附再生速率快，时间短，且其性能不变，这一点优于活性炭。与活性炭一样，活性炭纤维吸附时无选择性，主要用于吸附有机污染物，一般用于炼油厂综合废水处理［２］。 3. 活性炭的吸附作用与吸附形式 3.1 活性炭处理活性炭处理指利用活性炭作为吸附剂和催化剂载体的有关过程［３］。主要应用于生活饮用水深度净化，城市污水处理，工业废水的处理。 3.2 吸附作用与吸附形式[4] 将溶质聚集在固体表面的作用称为吸附作用。活性炭表面具有吸附作用。吸附可以看成是一种表面现象，所以吸附与活性炭的表面特性有密切关系。活性炭有巨大的内部表面和 - 1 -
活性炭在水污染处理中的应用和展望 摘要： 由于活性炭表面能大，来源广，价格便宜，是普遍用到的吸附材料，基于这些优点，活性炭吸附工艺也成为目前去除水中有机物的首选工艺。本文讲述了活性炭作为固体吸附剂的性质，同时也介绍了活性炭在水污染处理中的应用和展望。 关键词：活性炭，吸附，表面能 1．前言 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。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，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，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，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。活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。
2.1活性炭的一般性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 2.2活性炭的作用机理 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 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极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果。 总之，在吸附过程中，真正决定吸附能力的是微孔结构。全部比表面几乎都是微孔构成的。粗孔和过渡孔分别起着粗、细吸附通道作用，它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。此外，活性
活性炭在饮用水处理中的应用 目前我国大部分水源受到不同程度的水质污染，然而常规处理除对浊度有较好的去除外，对其他水质指标的去除率都较低。在这种情况下，活性炭可作为饮用水处理的有效手段，愈发受到重视。文章概述了活性炭的基本性质、制备、改性及在饮用水处理中的应用，并对其今后的发展方向进行了分析。 标签：活性炭；饮用水处理；应用 近年来，有机物污染的加重以及饮用水污染突发事件的增加，时刻提醒着人们关注饮用水的水质安全问题。研究表明[1-4]，常规水处理工艺对TOC的去除率不到30%，氨氮的去除率依原水水质而定，大多在25%以下，而且面对一些突发性的水源水质污染，常规处理工艺很难应对，如两虫、藻类、内分泌干扰物等。这就要求我们寻求新的技术来完善传统的常规处理工艺。活性炭能够有效地去除污染物及消毒副产物的前体物，提高和保障饮用水质，是至今饮用水深度处理中最为有效的方法[5]。 1 活性炭基本性质 活性炭属于固体炭质的一种，其颜色呈黑色，结构多微孔（直径多为1×10-10～1×10-9μm）。大量的微孔致使活性炭的比表面积高达1000m2/g，远远高于其它固体材料，这一特质使活性炭具有强大的吸附能力。活性炭的吸附根据吸附力的不同分为物理吸附、化学吸附、离子吸附，而活性炭对有机物的去除以物理吸附为主，范德华力在物理吸附中起决定性作用[6]。 因制作活性炭的原料不同，所以活性炭具有不同的结构和化学性质，应用也各不相同。比如，由木材制作的活性炭为粉末状，孔隙结构较大，能够吸附分子量较大的物质；由椰壳制作的活性炭为不定型颗粒状，大孔少，多用于吸附分子量较小的物质[7]。 2 活性炭制备 活性炭的制備工艺十分成熟，为了获得优质的活性炭，一般采用以下制备方法[8]：（1）原料预处理，包括脱灰和预氧化。脱灰可以通过去除原料中的Ca、Mg等杂质来提高活性炭性能，但费用较高。预氧化不仅能够使活化温度降低，活化时间缩短，还能够使原料的表面活性增加，使活化作用更为深入。（2）使用催化活化剂。这一工艺可以大大提高反应速率，使孔径分布集中。（3）使用模板。这一工艺可通过改变模板从而控制活性炭的孔隙分布，但制备工艺复杂，成本高。（4）物理与化学联用，可提高活性炭的比表面积，得到超级活性炭。 3 活性炭的改性 随着活性炭在水处理中的应用越来越多，普通活性炭[9]由于本身的缺陷如
106 研究与探索Research and Exploration ·工艺与技术 中国设备工程 2017.06 (上) 1?工艺特点 市政自来水通过管路进入水处理主机部分，即双罐复合材料压力容器，在复合材料压力容器内经过活性炭和KDF55双层滤料净化后，再流经紫外消毒器进行杀菌，最后通过管道输送到室外供水系统，再经二次紫外线杀菌消毒后，通过台盆水嘴供用户饮用。其中，椰壳活性炭是非极性的多孔吸附剂，其净化机理是物理吸附及部分截留作用，可以吸附水中大部分的溶解性有机污染物，有效的降低浊度。KDF55是高纯度的铜锌合金颗粒，它通过微电化学氧化还原反应净化水，可以清除水中高达99%的氯和溶解性的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物。系统采用先进的滤料能量再生控制技术，对过滤材料进行周期性的清洗，保证对饮水的过滤处于稳定有效的状态。连续处理水量可达32m 3以上。 在主机内安装有水温、水压监测及漏水保护装置，并对滤料的再生周期设定控制；在室内主机出水管路上安装了pH、电导率和浊度的实时在线水质监测设备，确保整机运行稳定，出水水质安全。 2?工艺流程 工艺流程见图1、2。 该工艺主要包括四大系统组成：（1）直饮水净化系统，包括活性炭吸附、KDF 处理及紫外杀菌1。（2） 室外终端供水系统，包括紫外杀菌2、台盆及水嘴。 （3）在线水质监测系统，包括流量、压力、浊度、pH、TDS 在线监控。（4）在线控制，主要用于控制净化主机中滤料的再生周期设定及漏水监测保护。2.1?直饮水净化系统 在直饮水净化系统中，分别设置了两组椰壳活性炭-KDF 滤料水处理及一组紫外线杀菌装置，及一次水处理系统。该系统不仅能有效的去除饮用水中的微量的可溶性铬、铜及铅等重金属离子，有效的降低饮用水浊度，去除饮水水源的微生物细菌，同时系统设置的两组椰壳活性炭-KDF 滤料过滤装置，在通过控制程序的多路控制阀，实现双罐共同出水，进水反冲专有技术，及在反冲洗阶段实现用一罐进化水反冲洗另一罐，同时供水不受反冲洗影响而连续正常供水。 双椰壳活性炭-KDF 水处理技术 在大型公共建筑中的应用 肖江融，胡景新，彭志发，曾候辉 （中国建筑第八工程局有限公司，上海 200000） 摘要：目前，我国城市自来水厂多采用混凝—沉淀—砂滤—投氯消毒的传统工艺，该工艺虽对浊度、色度有良好的去除效果，但不能完全去除有机污染物及细菌，且容易产生氯化消毒副产物。对于直饮水来说，不仅要保证水体内有害物质的复合标准，同时也要考虑对人体有益的一些微量元素，这是进一步衡量饮用水质量的标准。而在大型公共建筑中直饮水的水质直接影响着人体健康。 关键词：活性炭；水处理技术；公共建筑 中图分类号：TU991.2 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2017）06（上）-0106-02 （下转109 页） 图2? 设备运行原理图 图1
活性炭工作原理 1、活性碳吸附装置结构组成：活性炭吸附净化装置，脱附净化装 置，吸附风机，脱附风机等组成。 2、活性碳吸附装置适用范围：该装置运用于大风量低浓度的有机 废气处理，可处理苯类、酮类、醇类、、烷类及其混合类有机废气，主要用于化工、机械、电子、电器、涂装、制鞋、橡胶、塑料、印刷及各种工业生产车间产生的有害废气的净化处理。活性碳吸附塔，系利用高性能活性碳吸附剂固体本身的表面作用力，将有机废气分子之吸附质吸引附着再吸附剂表面，能对苯、醇、酮、酯、汽油类等有机溶剂的废气吸附，更适用于大风量低浓度的废气治理，适用于电子、化工、轻工、橡胶、油漆、涂装、印刷、机械、船舶、汽车、石油等行业。 3、活性碳吸附装置工作原理：吸附过程：由于固体表面上存在着 未平衡和未饱和的分子引力或化学键力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，此现象称为吸附。利用固体表面的吸附能力，使废气与大表面的多孔性固体物质相接触，废气中的污染物被吸附在固体表面上，使其与气体混合物分离，达到净化目的。 4、活性碳吸附装置性能特点：运行过程不产生二次污染；设备投 资少、运行费用低；性能稳定、可同时理多种混合气体，净化效率≥95%；采用新型活性碳吸附材料作为吸附剂，具有阻力低、寿
命长、净化效率高等优点；活性碳吸附装置可以依据废气处理特性及客户需求，进行个案设计定制。活性碳吸附装置是一种干式废气处理设备。由箱体和装填在箱体内的吸附单元组成。根据吸附单元的数量和风量共分为多种规格，HXF型系列活性碳废气净化器选择不同填料可以处理多种不同废气。 5、活性碳吸附装置主要处理包括三大类： a．酸性废气和酸雾（例如：NO2、H2SO4、HCL、HF等） b．碱性废气（例如：NH3等） c．有机废气和臭味（例如：苯类、酚类、醇类、、酊类） 6、活性碳吸附装置吸附单元是HXF废气净化器内安装的核心部 件。吸附单元在设备箱体内分层抽屉式安装，能够非常方便从两侧的检查门取出。并且检查门开启方便、密封严密。
水处理活性炭详细说明介绍 郑州永坤环保科技有限公司 水处理活性炭详细说明介绍，活性炭，是黑色粉末状或块状、颗粒状、蜂窝状的无定形碳，也有排列规整的晶体碳。活性炭中除碳元素外，还包含两类掺和物：一类是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化学结合；另一类掺和物是灰分，它是活性
炭的无机部分，灰分在活性碳中易造成二次污染。活性炭由于具有较强的吸附性，广泛应用于生产、生活中。 活性炭的成分制作：活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳，具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭（Activated Carbon , A C ）和活性炭纤维（Activated Carbon Fibers, ACF ）等。活性炭材料作为一种性能优良的吸附剂，主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域。目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域，在治理环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料，如煤、木材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成，而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小对吸附质有选择吸附的作用，这是由于大分子不能进入比它孔隙小的活性炭孔径内的缘故。活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大无比的表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。
活性炭在水处理行业中的作用简析 影响活性炭吸附的因素:吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的,而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中,吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说,颗粒越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应,因此温度低对吸附反应有利。当然,活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下,活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 活性炭是一种经特殊处理的炭,具有无数细小孔隙,表面积巨大,每克活性炭的表面积为500-1500m2。活性炭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,将毒物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。活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用,以达到净化水质的目的。 活性炭滤料的净水作用
活性炭滤料是净水中最主要、使用最多的吸附材料(其他吸附材料还有:中性大孔树脂、大孔阴树脂、分子筛、硅藻土等。活性炭是由椰壳、果壳等为原料,经过炭化(焖烧炉、活化(在斯列普活化炉中800℃高温水蒸汽活化、破碎、筛选、风选、水洗、烘干等工序制得。早在二十世纪三十年代,人们就用活性炭从焦化厂的废水中吸附苯酚,因此,活性炭在水处理中的应用已有近八十年的历史。有记载1862年英国采用活性炭净化饮用水。我国现代最早的净水也是以活性炭为净水材料的。可以说,从净水器诞生以来,活性炭一直与净水“形影不离”,难分难解。 活性炭滤料可去除水中嗅和味、色度、余氯、胶体、有机物(合成洗涤剂、农药、除草剂、杀虫剂、合成染料、三卤甲烷、卤乙酸、内分泌干扰物如邻苯二甲酸酯PAES等、重金属(如汞、银、镉、铬、铅、镍等等、放射性物质等,是净水中使用最早、最广泛实用的净水材料。不仅一般活性炭净水器,在家用反渗透纯水,以及多数超滤、陶瓷、KDF、UV等净水器中,都会用到活性炭。活性炭和KDF都能去除水中余氯,但KDF和氯反应生成锌离子(Zn2+,可能会导致水中锌超标,而用活性炭除氯则没有这 类担心。活性炭在活化过程中形成大量的各种形状的细微孔,构成了巨大的具有吸附作用的表面积,表面积越大,吸附效果越好。 常用活性炭分类 根据活性炭形态的不同,家用净水器中常用的活性炭可分为:粉末活性炭和颗粒活性炭。粉末活性炭实际上是粒度更细小的颗粒活性炭。由于颗粒细小,比表面积大,它的吸附效果优于常用的颗粒活性炭。颗粒活性炭,这是在净水器中最常用的活性炭。颗粒越小,吸附效果越好,但水的阻力(进出口压差越大,也容易漏炭,因此净水
1.活性炭吸附在水处理中的应用，试举3例说明。（25分） 活性炭是一种暗黑色含炭物质，具有发达的微孔构造和巨大的比表面积。它化学性质稳定，可耐强酸强碱，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附剂。 1.活性炭的性能及特性 活性炭吸附的作用产生于物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中，用于去除水和空气中杂质，这些杂质的分子直径必须小于活性炭的孔径。另一方面活性炭在其表面含有官能团，与被吸附的物质发生化学反应，从而与被吸附物质常发生在活性炭的表面，此过程为化学吸附。活性炭的吸附是上述两种吸附综合作用的结果。评价活性炭的吸附性能指标主要有亚甲蓝值、碘值和焦糖吸附值等，吸附容量越大，吸附效果越好。 活性炭去除水中的对象成分包括：游离氯、高锰酸钾消耗量、溶存臭氨、色度着色成分、溶存氨（联氨分解）、发泡成分、表面活性剂、异臭成分、苯酚、氯苯酚、三氯甲烷、农药类、三氯乙烯等氯系溶剂、PCB、有机氯化物(TOX)、油分、三卤甲烷前体物质、重金属（特别对Hg）、TOX 前体物质、铁、锰、COD、病毒、TOC、热源、氨、BOD。 2.活性炭吸附机理： 1）依靠自身独特的孔隙结构 活性炭的内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使活性炭拥有了优良的吸附性能。 2）分子之间相互吸附的作用力 分子之间相互吸附的作用力也叫“范德华力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。 3.活性炭吸附在水处理中的应用 1）对水源水的处理 粉末活性炭（PAC）是具有弱极性的多孔吸附材料，有极强的吸附能力和稳定的化学性能，在水处理工业上广泛应用。由于它不能再生，成本较高，因此很少将它用作常规处理，但是在原水突发污染的情况下，投加PAC 能很好的去除苯类化合物、酚类化合物、石油和石油产品等有机物。PAC
活性炭的应用实验 摘要：吸附过程在给水与废水处理方面有很多应用。活性炭的微孔结构发达， 吸附能力优良，是使用最广泛，也较为经济的吸附剂。活性炭不仅对有机物或无机物，对离子型或非离子型物质都具有一定的吸附能力，而且活性炭表面还能起接触催化作用。因此，活性炭广泛应用于国民经济各个部门，本文主要讲述在工业中的应用方面的实验。 关键词：活性炭，废水； 1 概述 活性炭依其原料不同、生产工艺不同，而有不同的吸附性能。使用简易的活性炭选型方法，可以减少应用测试时的备选炭型，从而大大降低活性炭水处理技术的运行成本。 活性炭是一种具有发达孔隙结构的吸附剂，被广泛应用于气体液体的分离精制、资源回收等各个方面，特别是在环境保护领域有着广阔的发展空间。 活性炭技术在我国的应用已经有相当长的历史，随着人口的增长以及工农业的发展，对于活性炭的需求量也一直在增加（图1）。 图1 活性炭需求
2 对含油废水的处理 用活性炭作为吸附过滤材料，对含油废水进行处理，找出COD、油类、悬浮物三项指标的去除率与外界条件的变化关系，以达到有效地回收表面浮油，处理乳化油，实现污水达标排放的目的。其中COD的去除率都在90 %以上，油类的去除率都在88 %以上。 2.1 油类污染的危害 （1）恶化水质，危害水产资源和饮用水源。浮油极易扩散成油膜，覆盖在水体表面，因而会使水面缺氧，产生恶臭，导致水生生物缺氧窒息而死亡。 （2）危害人体健康。油类和它的分解产物中，存在着多种有毒物质（如苯及其他多环芳烃），这些物质在水体中被水生生物摄取、吸收、富集，造成水生生物畸变。 （3）污染大气。在水中以油膜形式浮在水面，表面积极大，在各种自然因素作用下，其中一部分组分和分解产物就挥发进入大气，污染和毒化水体上空和周围的大气环境。 （4）影响自然景观。油类在水体中由于自然力或人为作用，会形成乳化体，这些乳化体常会相互聚成油湿团块或粘附在水体中的固体漂浮物上，形成所谓的油疙瘩，形成大片黑褐色的固体块，使自然景观遭到破坏。 2.2 实验设计 2.2.1 废水分析 含油废水取于西南科技大学校办工厂机械加工时产生的废水，分析如表1所示。 pH 悬浮物/（g·L-1）油类含量/（g·L-1）COD/（g·L-1） 7.3 2.53 3.31 56.76 表1 含油废水含量