粉末活性炭在凈水處理中的應用研究(1)

1、    粉末活性炭在凈水處理中的應用研究(1)    國外利用粉末活性炭去除水中有機物、除色、除嗅味物質(zhì)己取得成功的經(jīng)驗與較好的去除效果。如上世紀年代美國芝加哥，已成功利用粉末活性炭與慢砂過濾工藝相結合，防預了飲用水的氯酚污染；在東普魯士早已利用粉末活性炭消除季節(jié)性的原水藻類異味等。認為雖然顆?；钚蕴磕鼙ＷC良好的工藝性，但吸附循環(huán)的較短時間仍是粉末活性炭的優(yōu)點。國內(nèi)利用粉末活性炭去除污染物正處于研究之中，目前實際的應用仍然不多。 關鍵詞：粉末活性炭 吸附 投加 編者按：由澳門自來水有限公司、中國水協(xié)科技委、中法水務

2、投資有限公司和法國蘇伊士集團主辦的水質(zhì)技術發(fā)展研討會最近在澳門舉行。研討會共收到論文余篇，中外水業(yè)專家、學者就微污染水源水紫外線預處理滅藻技術、粉末活性炭在凈水處理中的應用、改進清水池設計以提高消毒效率及減少消毒副產(chǎn)物等課題進行了探討，對行業(yè)水質(zhì)技術的提高具有積極的推動作用。由于版面有限，本報選擇篇幅較短小的論文刊發(fā)，以饗行業(yè)讀者。國外利用粉末活性炭去除水中有機物、除色、除嗅味物質(zhì)己取得成功的經(jīng)驗與較好的去除效果。如上世紀年代美國芝加哥，已成功利用粉末活性炭與慢砂過濾工藝相結合，防預了飲用水的氯酚污染；在東普魯士早已利用粉末活性炭消除季節(jié)性的原水藻類異味等。認為雖然顆?；钚蕴磕鼙ＷC良好的工藝性

3、，但吸附循環(huán)的較短時間仍是粉末活性炭的優(yōu)點。國內(nèi)利用粉末活性炭去除污染物正處于研究之中，目前實際的應用仍然不多。粉末活性炭的投加量與水的濁度、臭味物質(zhì)的濃度有關，投加量應根據(jù)水質(zhì)的特點試驗確定。研究的關鍵是如何根據(jù)自身企業(yè)的實際情況，致突變污染物的組成，不同水源水廠不同工藝配置的特點，進行大量的室內(nèi)外試驗，尋找相適應的投加工藝和投加碳的品種，以期建立相對經(jīng)濟、簡單易行的投加粉末活性炭工藝。一、粉末活性炭的凈水效能研究粉末活性炭吸附水中溶質(zhì)分子是一個復雜的過程，是幾種力綜合作用的結果，包括離子吸引力、范德華力、化學雜和力。根據(jù)吸附的雙速率擴散理論認為，吸附是一個由迅速擴散和緩慢擴散兩階段構成的雙

4、速過程，迅速擴散在數(shù)小時內(nèi)即完成，發(fā)揮了活性炭的吸附容量。迅速擴散是溶質(zhì)分子在碳粒內(nèi)沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴散的過程。這些大孔隙產(chǎn)生徑向的擴散阻力。當分子從大孔進一步進入與大孔相通的微孔中擴散時，由于受到狹窄孔徑所產(chǎn)生的很大阻力，從而極為緩慢。微孔也是在碳粒內(nèi)均勻分布，但不構成徑向的擴散阻力。影響粉末活性炭吸附的因素涉及溶質(zhì)分子極性、分子量大小、空間結構，這一點取決于水源水質(zhì)的特征?；钚蕴繉Σ煌奈镔|(zhì)分子具有選擇吸附性。（一）投加工藝的選擇國外專家曾對粉末活性炭的應用情況進行分析研究，認為粉末活性炭對人工合成化學物的吸附去除主取決于該化合物的類型。在選擇投加點時，必須考慮混合程度和處

5、理接觸時間，盡量減少水處理藥劑對吸附的干擾。根據(jù)國內(nèi)某水廠近年應用粉末活性炭的經(jīng)驗認為，對于有生活污水、工業(yè)污水的排放，造成水體富營養(yǎng)化，導致水體藻類等微生物急劇繁殖等，屬于污染較嚴重、較為復雜的水源；枯水期時常散發(fā)成分復雜的異臭、異味，再加上取水河段為潮感河流，污水回蕩時間長，污染造成的危害較大。選取投加粉末活性炭工藝時，主考慮：（）投加點有充足的攪拌條件，使粉末活性炭能快速與處理水有良好的混合接觸。（）盡量延長粉末活性炭與水體接觸吸附時間，充分利用粉末活性炭的吸附能力，提高吸附率。（）盡量選取粒徑小的粉末活性炭，使同等重量的活性炭吸附面積相對大；選取中孔較發(fā)達的木質(zhì)活性炭，力求提高活性炭對

6、有機物的吸附效能。（）盡量減小水處理過程中的化學藥品干擾，如氯、高錳酸鉀、混凝劑等。（）根據(jù)投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投加。（）根據(jù)水質(zhì)污染狀態(tài)確定投加量。投加量從不等。某水廠投加粉末活性炭工藝如下：（二）投加粉末活性炭明顯改善出水水質(zhì)（）投加粉末活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去除有報道可達，色度低表明去除有機物的效率高，除鐵、錳的效果好。但去除色度的效果并沒有和投加活性炭量成正比，其復雜的機理，還有待下一步研究。（）投加粉末活性炭對去除嗅味有明顯效果。南方某水體的富營養(yǎng)化水體不僅是藻類繁殖和殺滅過程產(chǎn)生的異臭，還面對復雜的工業(yè)排污污染，水體長期酚類物質(zhì)的異常濃度所引起的異臭。由

7、于致臭物質(zhì)的動態(tài)性和不確定性，故臭味的定量分析成為十分艱難的課題，設想經(jīng)過多年對特定水體的調(diào)查研究，設立相關的數(shù)學模型，設立相應的分析方法，才能逐步解決。目前臭味的檢測一般是用人的感官去鑒定，人為的誤差較大。除臭是粉末活性炭去除污染物的一個重的綜合評價指標，也是供水行業(yè)目前面臨的確保飲用水安全的極其重、難度相當大的感官指標。（）投加活性炭有助于去除陰離子洗滌劑。國內(nèi)外化工行業(yè)早已有利用粉末活性炭，來凈化去除工業(yè)廢水中的洗滌劑的工藝。也是粉末活性炭去除較大分子合成有機物的一個評價指標。（）投加活性炭有助于對藻類的去除。投加了粉末活性炭阻隔了藻類的光吸收，同時在濁度較低的水源中有明顯的助凝作用，有

8、助于在混凝沉淀中去除藻類。如應用投加粉末活性炭、聚丙烯酰胺助凝、高錳酸鉀氧化的聯(lián)合協(xié)同作用，嚴格控制沉淀池出水濁度為以下，則藻類的去除率可高達。（）投加粉末活性炭使化學耗氧量（和）、五日生化需氧（）量大大降低，這些與水體有機污染程度正相關的表征指標的下降，表明了水體有毒有害物質(zhì)的去除程度。（）投加粉末活性炭對酚類的去除有良好的效果。上世紀30年代，國外已有采用粉末活性炭吸附焦化廠廢水中苯酚的工藝。根據(jù)水廠的應用經(jīng)驗，認為在原水揮發(fā)性酚在以下，投加粉末活性炭以下，可以有效地去除；若原水揮發(fā)性酚在以上，以下，可明顯減低出廠水揮發(fā)性酚含量；但原水揮發(fā)性酚大于時，單靠投加粉末活性炭，難以得到良好的去除

9、效果。粉末活性炭對酚類的去除效果，是綜合評價吸附能力的重指標，對于酚類污染嚴重的水體尤為重。            摘國外利用粉末活性炭去除水中有機物、除色、除嗅味物質(zhì)己取得成功的經(jīng)驗與較好的去除效果。如上世紀年代         本篇論文是由3COME文檔頻道的網(wǎng)友為您在網(wǎng)絡上收集整理餅投稿至本站的，論文版權屬原作者，請不用于商業(yè)用途或者抄襲，僅供參考學習之用，否者后果自負，如果此文侵犯您的合法

10、權益，請聯(lián)系我們。（）投加活性炭粉時出水濁度的影響。投加活性炭后由于活性炭比重大，并具有良好吸附性能，吸附在絮狀物上，增加絮狀物的比重，使水中相當部分有機物得到去除，具有良好的助凝性能。對于某濁度低，絮狀物由于有機膠體過多而輕浮的水體，助凝效果較顯著。投加粉末活性炭后，沉淀池、濾池出水濁度大幅度下降，自來水水質(zhì)大幅度提高。沉淀池出水濁度下降近，出廠水出水濁度下降近。但粉末活性炭投量大時，會發(fā)生微小碳粒穿透濾池的現(xiàn)象，影響出水濁度，所以當投加量大時，嚴格控制好濾速和濾池出水濁度。（）投加粉末活性炭對水體致突變性的影響水體致突變性用試驗檢驗，試驗菌種為、，用樹脂吸附水樣中致突變有機物，洗脫物用平皿

11、滲入法作三個濃度檢驗，用突變菌落數(shù)和對應的受試物濃度作回歸曲線，以突變菌落數(shù)為自發(fā)回變菌落數(shù)兩倍時的對應水樣體積作為該水樣的最低致突變劑量。比較各水樣的最低致突變劑量可知其所含致突變有機物的多少。某水廠水源常年致突變試驗呈陽性，常規(guī)處理加氯消毒后致突變性一般會增加；投加粉末活性炭后，首次出現(xiàn)出廠水致突變?yōu)殛幮?。這不得不歸功于粉末活性炭對有機污染物的有效去除，從而證明投加粉末活性炭，是常規(guī)工藝改善飲用水水質(zhì)的簡捷途徑。投加粉末活性碳后，水體相當部分有機物得到去除，水體中膠狀物質(zhì)含量減少，表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上，有利于絮體的架橋，能改善絮體的結構。所以對濁度較低、污染嚴重的水體，投

12、加粉末活性炭除有良好的去除有機污染能力，同時還具有良好的助凝作用，使出水水質(zhì)得到大幅度提高。是一種投資相對小、收效快，尤其是對于規(guī)模較大的舊水廠，是處理污染水源的一種可靠的凈化工藝。    二、粉末活性炭的吸附性能評價研究另一方面，對于吸附劑粉末活性炭，其內(nèi)表面化學結構、比表面積可以影響吸附能力。在實際生產(chǎn)應用中還有吸附速率的問題，活性炭顆粒的孔隙大小、粒徑分布決定了溶質(zhì)分子向碳粒內(nèi)部擴散的速度。所以活性炭的吸附能力和吸附速率兩方面決定了活性炭的質(zhì)量。因此如何評價選擇活性炭的種類和質(zhì)量，如何根據(jù)水源水質(zhì)選擇合適的碳種和投加量，成為生產(chǎn)中亟待研究解決的重課

13、題。國內(nèi)一般主采用碘值、亞甲藍值來評價活性炭的吸附性能。但是生產(chǎn)實踐和經(jīng)驗都證明僅采用這兩個指標不能全面評價活性炭，與實際的吸附效果有所差距。因此采用這些指標判斷活性炭的效能只有部分理論意義，不能全面、準確地反應實際吸附狀況。（一）目前評價水處理粉末活性炭的指標存在的問題經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：碘值、亞甲藍值只能夠表明活性炭顆粒中細小孔徑的比表面積大小，但是在實際生產(chǎn)中有吸附速率的問題，即凈水工藝中吸附時間是有限的，水處理中應用的粉末活性炭遠未達到完全吸附平衡。活性炭顆粒內(nèi)部中等孔隙是有機物分子的進入通道，一般認為活性炭的中等孔隙越發(fā)達越有利于吸附動力學平衡，所以中孔是否發(fā)達決定了吸附速率。為了結合實際

14、應用，我們不僅考慮粉末活性炭的總吸附比表面積（也就是碘值、亞甲藍值等指標），還判斷粉末活性炭顆粒內(nèi)部的孔徑分布是否容易達到快速吸附，即明確轉(zhuǎn)化為如何評價活性炭的孔徑分布是否合理。進一步研究發(fā)現(xiàn)，采用一些具有特定立體空間結構的有色大分子可以表征活性炭的孔徑分布。同時這些物質(zhì)可以采用一定的分析方法精確定量。采用這一系列的分子量階梯排列的吸附質(zhì)來評價粉末活性炭的綜合性能，與水廠生產(chǎn)情況和實際水樣吸附效果相一致。（二）通過研究分析尋找水體特定的污染表征物，制定相應的評價方法。隨著試驗深入，采用某水源廣泛存在的一種典型有機污染化學工業(yè)產(chǎn)品標樣來作為吸附質(zhì)進行試驗。這種酚類物質(zhì)分子量適中，中等極性，分子空

15、間結構較大，所以可以很好地代表水中的較復雜有機分子。采用綜合評價方法來衡量活性炭的性能：采用碘值、亞甲藍吸附值評價粉末活性炭的微孔比表面積；采用一些具有特定結構的大分子表征活性炭的中孔發(fā)達情況；采用一種酚類標樣作為復雜有機物質(zhì)的代表來確定活性炭的吸附能力，通過三方面綜合評判可以更加準確和客觀。吸附特定大分子有機物，對于木質(zhì)碳而言，目的吸附效果比200目提高，目的比目提高；對于煤質(zhì)而言，目的吸附效果比目提高，目的比目提高。對于木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭吸附特定大分子有機物效果比較，木質(zhì)遠遠優(yōu)于煤質(zhì)。 吸附特定天然有機物，對于木質(zhì)碳而言，250目的吸附效果比目提高，目的比目提高；對于煤質(zhì)而言，目的吸附效果比

16、目提高，目的比目提高。以這兩種木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭吸附特定天然有機物比較，木質(zhì)遠遠優(yōu)于煤質(zhì)，吸附數(shù)量超過-倍。試驗結果表明：）木材、果核為原料生產(chǎn)的活性炭與無煙煤為原料生產(chǎn)的活性炭相比，中孔數(shù)量較多，從吸附性能角度看，一般木質(zhì)、果核類活性炭較適合于某重污染水源，去除以酚類為主的致臭污染物水處理應用。煤質(zhì)碳由于比重較大，相對用于助凝去除有機物和價格上有優(yōu)勢，尤其是對于不是以酚類為主的污染源的吸附流程較短的水廠。通過研究認為粉末活性炭的吸附能力與粒徑相關，粒徑越小，比表面積越大，吸附越強；但粒徑過小，易于穿透濾層，引起用戶不滿。根據(jù)生產(chǎn)應用經(jīng)驗認為，如在吸水口投加的水廠，為了充分利用粉末活性炭的吸附能

17、力，宜采用目數(shù)大于目的粉末活性炭；但同時必須嚴格控制沉淀池出水濁度為左右，嚴格控制好濾池濾速。投加量較大的和在混凝沉淀后投加的水廠，宜采用小于目的粉末活性炭，以確保自來水水質(zhì)。三、小結隨著凈水深度處理工藝的推廣和活性炭生物濾池的應用，雖然顆?；钚蕴勘憩F(xiàn)出良好的工藝性，但粉末活性炭吸附循環(huán)時間較短，投加方式較為簡捷，費用較低，可根據(jù)水體污染情況隨時更換碳種，仍是其突出的優(yōu)點。對于固有工藝的水廠改善出水水質(zhì)，對于突發(fā)污染事故的迅速處理，是顆?；钚蕴繜o法取代的功能。所以，隨著國內(nèi)水體環(huán)境的不斷惡化，水質(zhì)求的不斷提升，在水處理行業(yè)應用粉末活性炭的范圍將會不斷擴大。逐漸從迫不得已的應急事故處理應用，轉(zhuǎn)向為提高和改善水質(zhì)的應用。粉末活性炭在水處理的應用會越來越廣，將為防治污染，改善飲用水水質(zhì)，做出重的貢獻。            摘國外利用粉末活性炭去除水中有機物、除色、除嗅味物質(zhì)己取得成功的經(jīng)驗與較好的去除效果。如上世紀年代         本篇論文是由3COME文檔頻