連續(xù)活性炭過濾

1、1、活性炭介紹2、活性炭吸附原理3、活性炭再生原理4、活性炭應(yīng)用5、小結(jié)2 活性炭在元素組成方面，80%-90%以上由碳組成，這也是活性炭為疏水性吸附劑的原因?；钚蕴恐谐颂荚赝?，還包含有兩類摻和物：一類 是化學(xué)結(jié)合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過程中，外 來的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結(jié)合，如用水蒸氣活化時(shí)，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化;另一類摻和物是灰分，它是活性炭的無機(jī)部分，幾種活性炭的元素組成 。隨著活性炭行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的行業(yè)和企業(yè)運(yùn)用到了活性炭，也有一些企業(yè)進(jìn)入了活性炭行業(yè)。1.11.1、活性炭成分、活性炭成分1.21.2、活性炭的、

2、活性炭的特性特性 活性炭是一種暗黑色含炭物質(zhì)，具有發(fā)達(dá)的微孔構(gòu)造和巨大的比表面積。它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附劑。活性炭最初用于制糖業(yè)，后來廣泛用于去除受污染水中的有機(jī)物和某些無機(jī)物。它幾乎可以用含有碳的任何物質(zhì)做原材料來制造，其制備過程主要包括炭化和活化兩步2：碳化也稱熱解，是在隔絕空氣的條件下對原材料加熱，一般溫度在600oC以下；活化是在有氧化劑的作用下，對碳化后的材料加熱，以生產(chǎn)活性炭產(chǎn)品。1.31.3、活性炭的分類、活性炭的分類按原料來源分按原料來源分按制造方法分按制造方法分按外觀形狀分按外觀形狀分按孔徑分按孔徑分大孔 孔徑500A中孔 孔徑20

3、 500A微孔 孔徑 20A活性炭的表面積主要是由微孔提供的1. 木質(zhì)活性炭2. 獸骨 / 血活性炭3. 礦物質(zhì)原料活性炭4. 其它原料的活性炭5. 再生活性炭1. 化學(xué)法活 性炭（化學(xué)炭）2. 物理法活 性炭（物理炭）3.化學(xué)物理法或物理化學(xué)法活性炭1. 粉狀活性炭2. 顆?；钚蕴?. 不定型顆料活性炭4. 圓柱形活性炭5. 球形活性炭6. 其它形狀的活性炭1.31.3、活性炭的生產(chǎn)流程、活性炭的生產(chǎn)流程 活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化學(xué)吸附、氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。 活性炭是用木材、煤、果殼等含碳物質(zhì)在高溫缺氧條件下活化制成，它具有巨大的比表面積（500

4、-1700m2/g）。水處理過程中使用的活性炭有粉末炭和粒狀炭兩類。粉末炭采用混懸接觸吸附方式，而粒狀炭則采用過濾吸附方式?；钚蕴课椒◤V泛用于給水處理及廢水二級處理出水的深度處理。其主要優(yōu)點(diǎn)是處理程度高，效果穩(wěn)定。缺點(diǎn)是處理費(fèi)用高昂 。2.12.1、原理、原理 活性炭是一種很細(xì)小的炭粒，有很大的表面積，而且炭粒中還有更細(xì)小的孔毛細(xì)管。這種毛細(xì)管具有很強(qiáng)的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與（雜質(zhì)）充分接觸。當(dāng)這些（雜質(zhì)）碰到毛細(xì)管被吸附，起凈化作用。2.22.2、吸附特性、吸附特性 活性炭的吸附主要是物理吸附，還有化學(xué)吸附。所以活性炭的吸附性既取決于孔隙結(jié)構(gòu)，又取決于化學(xué)組成。 活性炭不

5、僅含碳 ，而且含少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)開工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類、內(nèi)酯類、醌類、醚類。這些表面上含有的氧化物和絡(luò)合物，有些來自原料的衍生物，有些是在活化時(shí)、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時(shí)還會生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類，如碳酸鹽和磷酸鹽等。2.32.3、活性炭活性炭吸附的影響因素吸附的影響因素活性炭吸附的影響因素如下。1 1、吸附質(zhì)的化學(xué)性狀、吸附質(zhì)的化學(xué)性狀 吸附質(zhì)的極性越強(qiáng)，則被活性炭吸附的性能越差。2 2、吸附質(zhì)的分子大小、吸附質(zhì)的分子大小 即吸附質(zhì)分子大小與活性炭吸附孔徑的匹配問題?；钚蕴恐?/p>

6、起吸附作用的孔直徑（D）與吸附分子直徑(d）之比的最佳吸附范圍在D/d=1.76。3 3、平衡濃度、平衡濃度 活性炭吸附的機(jī)理主要是物理吸附，物理吸附是可逆吸附，存在吸附的動態(tài)平衡，一般情況下，液相中平衡濃度越高，固相上的吸附容量也越高。4 4、溫度、溫度 在吸附過程中，體系的總能量將下降，屬于放熱過程。因此溫度升高，吸附容量將會下降。但溫度影響對氣象吸附影響較大，對液相吸附過程中水溫一般會發(fā)生顯著變化，所以對液相吸附影響較小。3.13.1、傳統(tǒng)活性炭再生方法、傳統(tǒng)活性炭再生方法1.1.熱再生熱再生法法 熱再生法是應(yīng)用 最多，工業(yè)上最成熟的活性炭再生方法。處理有機(jī)廢水后的活性炭在再生過程中，根

7、據(jù)加熱到不同溫度時(shí)有機(jī)物的變 化，一般分為干燥、高溫炭化及活化三個階段。在干燥階段，主要去除活性炭上的可揮發(fā)成分。高溫炭化階段是使活性炭上吸附的一部分有機(jī)物沸騰、汽化脫附，一部分有機(jī)物發(fā)生分解反應(yīng)，生成小分子烴脫附出來，殘余成分留在活性炭孔隙內(nèi)成為“固定炭”。在這一階段，溫度將達(dá)到800900C,為避免活性炭的氧化，一般在抽真空或惰性氣氛下進(jìn)行。接下來的活化階段中，往反應(yīng)釜內(nèi)通入CO2、CO、H2或水蒸氣等氣體，以清理活性炭微孔，使其恢復(fù)吸附性能，活化階段是整個再生工藝的關(guān)鍵。熱再生法雖然有再生效率高、應(yīng)用范圍廣的特點(diǎn)，但在再生過程中,須外加能源加熱，投資及運(yùn)行費(fèi)用較高。2.2.生物再生法生物

8、再生法 生物再生法是利用經(jīng)馴化過的細(xì)菌，解析活性炭上吸附的有機(jī)物，并進(jìn)一步消化分解成H2O和CO2的過程。生物再生法與污水處理中的生物法相類似，也有好氧法與厭氧法之分。由于活性炭本身的孔徑很小，有的只有幾納米，微 生物不能進(jìn)入這樣的孔隙，通常認(rèn)為在再生過程中會發(fā)生細(xì)胞自溶現(xiàn)象，即細(xì)胞酶流至胞外，而活性炭對酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，從而促進(jìn)污染物分解，達(dá)到再生的目的。生物法簡單易行，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，但所需時(shí)間較長，受水質(zhì)和溫度的影響很大。3.3.濕式氧化再生法濕式氧化再生法 在高溫高壓的條件下，用氧氣或空氣作為氧化劑，將處于液相狀態(tài)下活性炭上吸附的有機(jī)物氧化分解成小分子的一種處

9、理方法，稱為濕式氧 化再生法。實(shí)驗(yàn)獲得的活性炭最佳再生條件為：再生溫度230C,再生時(shí)間1h,充氧pO20.6MPa，加炭量15g，加水量300mL。再生效率達(dá)到(455)%，經(jīng)5次循環(huán)再生，其再生效率僅下降3%?；钚蕴勘砻嫖⒖椎牟糠盅趸窃偕氏陆档闹饕颉?.4.改進(jìn)新型再生法改進(jìn)新型再生法 傳統(tǒng)的活性炭再生技術(shù)除了各自的弊端外，通常還有三點(diǎn)共同的缺陷：再生過程中活性炭損失往往較大；再 生后活性炭吸附能力會有明顯下降；再生時(shí)產(chǎn)生的尾氣會造成空氣的二次污染。因此，人們或?qū)鹘y(tǒng)的再生技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，或探索全新的再生技術(shù)。包括：溶劑再生法、電化學(xué)再生法、超臨界流體再生法、超聲波再生法、微波輻照

10、再生法、催化濕式氧化法、物理活化法、化學(xué)活化法等。3.23.2、. .活性炭再生工藝與設(shè)備活性炭再生工藝與設(shè)備脫脫水水罐罐（一）多（一）多段耙式再生段耙式再生爐再生爐再生系統(tǒng)的組成單元系統(tǒng)的組成單元 再生系統(tǒng)包括的核心組成單元： 1、與多段耙式爐直接相連的定量給料裝置，包括螺旋給料機(jī)、氣密性進(jìn)料裝置等。 2、多段耙式爐本體，包括：爐筒、耐火材質(zhì)內(nèi)襯層、耐火材質(zhì)自支承式爐床結(jié)構(gòu)及落料孔、尾氣引出管道（有耐火材料內(nèi)襯層）、中軸、耙臂、耙齒及驅(qū)動裝置、燃燒機(jī)及燃?xì)猓ɑ蛉加停┖椭伎諝獾募白钥亻y門-管道系統(tǒng)、工藝參數(shù)在線檢測用傳感器及儀器儀表系統(tǒng)、卸料及產(chǎn)品/產(chǎn)物強(qiáng)制冷卻裝置等。 3、后燃燒室，包括：

11、經(jīng)過計(jì)算及精確設(shè)計(jì)的燃燒腔室結(jié)構(gòu)、燃燒機(jī)及燃?xì)猓ɑ蛉加停┖椭伎諝獾募白钥亻y門-管道系統(tǒng)、事故緊急排空自控系統(tǒng)、工藝參數(shù)在線檢測用傳感器及儀器儀表系統(tǒng)等。 4、余熱回收及煙氣污染物排放控制系統(tǒng)，包括：余熱回收蒸汽鍋爐、煙氣洗滌凈化裝置等。 ( (二二) ) 活性炭熱再生過程（多段耙式爐系統(tǒng)活性炭熱再生過程（多段耙式爐系統(tǒng)) ) 排炭槽內(nèi)的飽和炭洗滌后，通入加壓水以形成“炭漿”，炭漿被泵送至再生爐的給料槽(Furnace Feed Tank)，飽和炭經(jīng)螺旋脫水機(jī)(Dewatering Screw Feeder)提升并加入多段再生爐進(jìn)行“再賦活”操作。15采用多段爐（采用多段爐（MHFMHF）裝置

12、對飽和后的）裝置對飽和后的GACGAC進(jìn)行再生進(jìn)行再生/ /復(fù)活，與其復(fù)活，與其它同用途的工業(yè)爐型相比，具有以下幾方面的獨(dú)特優(yōu)勢：它同用途的工業(yè)爐型相比，具有以下幾方面的獨(dú)特優(yōu)勢：（1 1）可對再生工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其在爐膛氣氛）可對再生工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其在爐膛氣氛蒸汽比率和燃?xì)庥昧空羝嚷屎腿細(xì)庥昧康目刂品矫娓侨绱?；的控制方面更是如此；? 2）可降低由氣化反應(yīng)引起的炭損耗率，該項(xiàng)損失率一般在）可降低由氣化反應(yīng)引起的炭損耗率，該項(xiàng)損失率一般在3%3%到到5%5%范圍內(nèi)，比其它類型的再生爐炭損失率（一般在范圍內(nèi)，比其它類型的再生爐炭損失率（一般在5%5%到到10%10%范圍內(nèi)）

13、要低得多；范圍內(nèi)）要低得多；（3 3）可降低因機(jī)械磨耗導(dǎo)致的炭損失率；）可降低因機(jī)械磨耗導(dǎo)致的炭損失率；（4 4）單位產(chǎn)品的能耗較低，通常在）單位產(chǎn)品的能耗較低，通常在1380 1380 到到2500kcal/kg2500kcal/kg再再生炭范圍內(nèi)；生炭范圍內(nèi)；（5 5）固相活性炭與氣相活化劑的相接觸幾率高（反應(yīng)速率）固相活性炭與氣相活化劑的相接觸幾率高（反應(yīng)速率快），故爐子的最小設(shè)計(jì)容量比率可允許降低到快），故爐子的最小設(shè)計(jì)容量比率可允許降低到35%35%的水平，的水平，裝置系統(tǒng)更加緊湊；裝置系統(tǒng)更加緊湊；（6 6）結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，使用壽命長，保養(yǎng)維修容易；）結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固，使用壽命長，保

14、養(yǎng)維修容易；（7 7）運(yùn)轉(zhuǎn)操作簡單，最適合自動化，易于管理；）運(yùn)轉(zhuǎn)操作簡單，最適合自動化，易于管理；（8 8）裝置系統(tǒng)占地面積??；）裝置系統(tǒng)占地面積??；（9 9）對負(fù)荷波動安定性好。）對負(fù)荷波動安定性好?；钚蕴炕钚蕴渴h(huán)保環(huán)保黃金黃金食品食品化工化工電力電力無堿脫 臭（精制脫硫醇） 重催的精制裝置乙烯脫鹽水（精制填料）乙烯裝置催化劑載體（鈀、鉑、銠等）苯乙烯、連續(xù)重整裝置電廠水質(zhì)處理及保護(hù) 鍋爐裝置對NO、NOx等有害氣體的吸附鍋爐尾部煙道化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收、及油脂等的脫色、精制飲料、 酒類、味精母液及食品的精制、脫色、提純、除臭黃金提取適用炭漿法、堆浸法提金工藝尾液回

15、收金礦的廢物利用及環(huán)境保護(hù)用于污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化4 4、活性炭的應(yīng)用、活性炭的應(yīng)用 由于活性炭能有效地去除水的臭與味、以及大部分有機(jī)物和某些無機(jī)物，活性炭吸附技術(shù)已成為污染水源凈化和城市污水、工業(yè)廢水深度處理的有效手段。以下是介紹活性炭吸附技術(shù)在國內(nèi)外水處理中的應(yīng)用和發(fā)展，總結(jié)其應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。 水處理中的活性炭主要有粉末炭和粒狀炭兩類。粉末炭采用混懸接觸吸附方式，主要以攪拌池吸附的形式應(yīng)用；而粒狀炭則采用過濾吸附方式，通常采用固定床的形式，如活性炭濾池等。粒狀炭較之粉末炭具有可再生性好和抗干擾力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。最近發(fā)展起來的另外一種叫做活性炭纖維，它是一種性能優(yōu)于粉狀炭和粒狀

16、炭的高效活性吸附材料?；钚蕴坷w維可方便地加工為氈、布、紙等各種不同的形狀，制造的凈水裝置高效可靠、處理量大、結(jié)構(gòu)緊湊，但價(jià)格較高。4.14.1、活性炭吸附法在污染水源凈化中的活性炭吸附法在污染水源凈化中的應(yīng)用應(yīng)用 普通的給水凈化工藝，對一些污染物如病毒、有機(jī)化合物不能有效去除。由于活性炭對水中微量有機(jī)物具有卓越的吸附特性，所以早在20年代末30年代初歐美國家就開始用粉狀活性炭去除水中的臭、味等。4.24.2、活性炭、活性炭吸附法在城市污水中的吸附法在城市污水中的應(yīng)用應(yīng)用 由于常規(guī)的二級污水處理工藝處理后仍有些雜質(zhì)不能被生物分解，出水達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。并且在一些水資源極度缺乏的地區(qū)，需要考慮到污水

17、的回用，對排放水質(zhì)的要求進(jìn)一步提高。因此用活性炭吸附技術(shù)去除污水中剩余的溶解性有機(jī)物和其他雜質(zhì)，已成為城市污水、工業(yè)廢水深度處理的有效手段。由二沉池流出的二級處理水一般經(jīng)過砂濾-活性炭吸附-氯消毒的處理流程，即可達(dá)到回用的標(biāo)準(zhǔn)。用活性炭吸附法處理二級處理水的操作，一般在吸附塔內(nèi)進(jìn)行。其運(yùn)行方式有靜態(tài)運(yùn)行單塔、多塔串聯(lián)運(yùn)行、多塔并聯(lián)運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行單塔等。4.34.3 活性炭活性炭吸附法在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用吸附法在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用工業(yè)廢水的種類繁多、成分復(fù)雜，因此工業(yè)廢水的處理方法應(yīng)該因處理對象的不同而異?；钚蕴吭诠I(yè)廢水處理中，主要作為固體吸附劑，一般應(yīng)用于含油污水、印染廢水、含鉻、汞廢水

18、、含氰廢水等含重金屬或大分子有機(jī)物廢水處理中。4.44.4、活性炭、活性炭吸附組合工藝的吸附組合工藝的應(yīng)用應(yīng)用 活性炭吸附技術(shù)能夠有效去除水中污染物，但其制水成本相對較高，而且其微孔結(jié)構(gòu)不利于大分子有機(jī)污染物的去除，其廣泛應(yīng)用受到了一定的限制。因此，活性炭吸附與其他水處理技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，往往能夠產(chǎn)生更好的處理效果。下面將介紹幾種常見的活性炭吸附組合工藝：4.4.14.4.1 、臭氧、臭氧- -活性炭活性炭組合工藝組合工藝 臭氧作為強(qiáng)氧化劑，能使水中大分子有機(jī)物分解為小分子有機(jī)物，提高有機(jī)物進(jìn)入活性炭微孔內(nèi)部的可能性，充分發(fā)揮活性炭的吸附表面，延長活性炭的使用周期。同時(shí)臭氧還發(fā)揮了活性炭所不具備

19、的殺菌作用。而活性炭則能有效吸附臭氧氧化過程中產(chǎn)生的大量中間產(chǎn)物，包括解決臭氧無法去除的三鹵甲烷及其前驅(qū)物質(zhì)，并保證了最后出水的生物穩(wěn)定性。因此，臭氧-活性炭組合工藝自1961年開始使用以來，在世界發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用。4.4.24.4.2 、高錳酸鉀、高錳酸鉀- -活性炭活性炭組合組合工藝工藝 高錳酸鉀也是強(qiáng)氧化劑，能降解有機(jī)物、抑制藻類生長，隨著投加量的增加和接觸時(shí)間的延長，其水處理效果較為理想。而粉末活性炭對水中小分子有機(jī)物(分子量3000)有很好的吸附作用，有利于凈水過程中去除色味。故常將兩者組合用于常規(guī)凈水工藝流程中。4.4.34.4.3 、生物活性、生物活性炭炭法法 生物活性炭技

20、術(shù)是以粒狀活性炭為載體，通過富集或人工固化微生物，在活性炭表面形成生物膜，利用活性炭的吸附作用和生物膜的生物降解作用共同去除水中污染物。與普通生物法相比，在相同的HRT下污染物停留時(shí)間更長，因而處理效果更好。同時(shí)，微生物的降解也能使活性炭再生，再生率高達(dá)20左右。而活性炭也可減輕廢水中有害物質(zhì)對微生物的影響，從而消除微生物降解的不利影響。但是，在使用該技術(shù)進(jìn)行飲用水深度處理時(shí)應(yīng)避免預(yù)氯化處理，否則微生物不能在活性炭上生長。4.4.44.4.4 、粉末活性炭、粉末活性炭- -活性污泥活性污泥組合組合工藝工藝 該工藝是將粉末活性炭投加到活性污泥曝氣池中，形成生物活性炭，利用吸附、降解協(xié)同作用去除有機(jī)污染物。它一方面可去除活性污泥法難以去除的有機(jī)物，提高活性污泥的去除效率；另一方面使活性污泥具有優(yōu)良的壓密性，從而克服了污泥