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fen末活性炭在jing水处理zhong实际应用yan究

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  zhai要:国外li用fen末活性炭去除水zhong有机物?除色?除嗅蝑uan镏始喝〉贸晒Φ木瓂an与较好的去除效果?如上世纪20年dai美国芝jia哥,已成功li用fen末活性炭与慢砂过滤工艺相结he,fang预了饮觤eng穆确游廴禁在dong普lu士早已li用fen末活性炭消除季节性的yuan水藻类异味等?认wei虽然颗粒活性炭neng保证良好的工襷hao?但吸附循环的较短时间仍shifen末活性炭的优点?国内li用fen末活性炭去除污染物正处于yan究之zhong,目前实际的应用仍然bu多?
 
  关键词:fen末 活性炭 吸附蚫u尹/div>
 
  bian者按:由澳门自纁i邢辡ong司?zhong国水xie科ji委?zhongfa水wu投资有限gong司和fa国藌hao潦縥i团主办的水质ji术发展yan讨hui最jin在澳门举行?yan讨hui共收到论wen20余篇,zhong外水业专家?学者就微污染水詂i贤庀咴ご砻鹪錴i术?fen末活性炭在jing水处理zhong的应用?改jin清水池设计以提高消毒效率及减少消毒副产物等课题jin行了探讨,对行业水质ji术的提高具有积极的tui动作用?由于ban面有限,ben报选择篇幅较短小的论wenkan发,以xiang行业读者?
 
  国外li用fen末活性炭去除水zhong有机物?除色?除嗅蝑uan镏始喝〉贸晒Φ木瓂an与较好的去除效果?如上世纪20年dai美国芝jia哥,已成功li用fen末活性炭与慢砂过滤工艺相结he,fang预了饮觤eng穆确游廴禁在dong普lu士早已li用fen末活性炭消除季节性的yuan水藻类异味等?认wei虽然颗粒活性炭neng保证良好的工襷hao?但吸附循环的较短时间仍shifen末活性炭的优点?国内li用fen末活性炭去除污染物正处于yan究之zhong,目前实际的应用仍然bu多?fen末活性炭的蚫u恿坑胨淖嵌?臭蝑uan镏实呐ǘ扔泄?蚫u恿坑Ω菟实奶氐闶詙an确定?yan究的关键shi如何根据自身企业的实約hi榭?致突变污染物的组成,bu同水詂iu同工艺配zhi的特点,jin行大量的室内外试yan,寻zhao相适应的蚫u庸ひ蘸屯du犹嫉钠分?以期建立相对经ji?简单易行的蚫u觙en末活性炭工艺?
 
  一?fen末活性炭的jing水效nengyan究
 
  fen末活性炭吸附水zhongrong质分zishi一个复杂的过cheng,shiji种力综he作用的结果,包括离zi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wei,吸附shi一个由xun速扩散和缓慢扩散两阶duan构成的双速过cheng,xun速扩散在数小时内即wan成,发挥了60%-80%活性炭的吸附容量?xun速扩散shirong质分zi在蘪iD谘鼐秞iang均匀分布的阻力小的大孔隙zhong扩散的过cheng?zhe些大孔隙产sheng径xiang的扩散阻力?dang分zi从大孔jin一bujin入与大孔相通的微孔zhong扩散时,由于shou到狭窄孔径所产sheng的hen大阻力,从而极wei缓慢?微孔也shi在蘪iD诰确植?但bu构成径xiang的扩散阻力?ying响fen末活性炭吸附的yin素涉及rong质分zi极性?分zi量大小?空间结构,zhe一点取决于水詂i实奶卣?活性炭对bu同的物质分zi具有选择吸附性?
 
  (一)蚫u庸ひ盏难≡瘘/div>
 
  国外专家曾对fen末活性炭的应觤en榭鰆in行分析yan究,认weifen末活性炭对人工he成化学物的吸附去除主要取决于该化he物的类型?在选择蚫u拥闶?必须考虑混hecheng度和处理接chu时间,尽量减少水处理药ji对吸附的干扰?根据国内某水厂jin年应用fen末活性炭的经yan认wei,对于有sheng活污水?工业污水的pai放,造成水体fu营养化,导致水体藻类等微sheng物糱en绶眤hi等,shu于污染较严重?较wei复杂的水源;枯水期时常散发成穤hi丛拥囊斐?异味,再jia上取水河duanweichao感河流,污水回荡时间长,污染造成的危害絰i?选取蚫u觙en末活性炭工艺时,主要考虑:
 
  (1)蚫u拥阋谐渥愕膉iao拌条件,使fen末活性炭neng快速与处理水有良好的混he接chu?
 
  (2)尽量延长fen末活性炭与水体接chu吸附时间,充分li用fen末活性炭的吸附neng力,提高吸附率?
 
  (3)尽量选取粒径小的fen末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面积相对大;选取zhong孔较发da的木质活性炭,力求提高活性炭对有机物的吸附效neng?
 
  (4)尽量减小水处理过chengzhong的化学药品干扰,如氯?高锰酸钾?混ningji等?
 
  (5)要根据蚫u恿康亩嗌?场地条件选取干shi或湿shi蚫u?
 
  (6)根据水质污染状态确定蚫u恿?蚫u恿看?-30mg/Lbu等?某水厂蚫u觙en末活性炭工艺如xia:
 
  (二)蚫u觙en末活性炭脁iang愿纳瞥鏊牲/div>
 
  (1)蚫u觙en末活性炭对去除色度有脁iang孕Ч?色度的去除有报道keda70%,色度低表ming去除有机物的效率高,除铁?锰的效果好?但去除色度的效果并没有和蚫u踊钚蕴苛砍烧?其复杂的机理,还有daixia一buyan究?
 
  (2)蚫u觙en末活性炭对去除嗅味有脁iang孕Ч?南fang某水体的fu营养化水体bujinshi藻类繁zhi和杀灭过cheng产sheng的异臭,还面对复杂的工业pai污污染,水体长期酚类物质的异常浓度所引起的异臭?由于謑u粑镏实亩院蚥u确定性,故臭味的定量分析成wei十分艰难的课题,设想要经过多年对特定水体的调查yan究,设立相关的数学模型,设立相应的分析fangfa,才nengzhubu解决?目前臭味的jian测一般shi用人的感官去鉴定,人wei的误差絰i?除臭shifen末活性炭去除污染物的一个重要的综hepingjiazhi标,也shigong水行业目前面临的确保饮觤eng踩募渲匾?难度相dang大的感官zhi标?
 
  (3)蚫u踊钚蕴坑兄谌コ趵雤ixidiji?国内外化工行业早已有li用fen末活性炭,来jing化去除工业fei水zhong的xidiji的工艺?也shifen末活性炭去除絰i蠓謟ihe成有机物的一个pingjiazhi标?
 
  (4)蚫u踊钚蕴坑兄诙栽謇嗟娜コ?蚫u恿薴en末活性炭阻隔了藻类的光吸收,同时在浊度较低的水源zhong有脁iang缘闹鷑ing作用,有助于在混ning沉淀zhong去除藻类?如应用蚫u觙en末活性炭?聚丙烯xian胺助ning?高锰酸钾氧化的联hexie同作用,严格控制沉淀池出水浊度wei1NTU以xia,则藻类的去除率ke高da95%-98%?
 
  (5)蚫u觙en末活性炭使化学hao氧量(CODmn和CODcr)?五日sheng化需氧(BOD5)量大大降低,zhe些与水体有机污染cheng度正相关的表征zhi标的xia降,表ming了水体有毒有害物质的去除cheng度?
 
  (6)蚫u觙en末活性炭对酚类的去除有良好的效果?上世纪30年dai,国外已有采用fen末活性炭吸附焦化厂fei水zhongben酚的工艺?根据水厂的应用经yan,认wei在yuan水挥发性酚在0.005mg/L以xia,蚫u觙en末活性炭20mg/L以xia,ke以有效地去除;若yuan水挥发性酚在0.005mg/L以上,0.01mg/L以xia,ke脁iang约醯统龀臃⑿苑雍钧但yuan水挥发性酚大于0.01mg/L时,单kao蚫u觙en末活性炭,难以得礿iao己玫娜コЧ?fen末活性炭对酚类的去除效果,shi综hepingjia吸附neng力的重要zhi标,对于酚类污染严重的水体尤wei重要?
 
  (7)蚫u踊钚蕴縡en时出水浊度的ying响?蚫u踊钚蕴亢笥捎诨钚蕴勘戎卮?并具有良好吸附性neng,吸附在xu状物上,zengjiaxu状物的比重,使水zhong相dang部分有机物得到去除,具有良好的助ning性neng?对于某浊度低,xu状物由于有机胶体过多而轻浮的水体,助ning效果较显著?蚫u觙en末活性炭后,沉淀池?滤池出水浊度大幅度xia降,自纁i蚀蠓忍岣?沉淀池出水浊度xia降jin60%,出厂水出水浊度xia降jin70%?但fen末活性炭投量大时,hui发sheng微小蘪ihuan透滤池的现象,ying响出水浊度,所以dang蚫u恿看笫?要严格控制好滤速和滤池出水浊度?
 
  (8)蚫u觙en末活性炭对水体致突变性的ying响
 
  水体致突变性用Ames试yanjianyan,试yanjun种weiTA98?TA100,用XADshu脂吸附水样zhong致突变有机物,xi脱物用pingmin渗入fa作三个浓度jianyan,用突变jun落数和对应的shou试物浓度作回gui曲线,以突变jun落数wei自发回变jun落数两bei时的对应水样体积作wei竚eng淖畹椭峦槐鋔i量?比较ge水样的最低致突变ji羕ao蓏hi其所含致突变有机物的多少?
 
  某水厂水源常年致突变试yan呈阳性,常规处理jia氯消毒后致突变性一般huizengjia;蚫u觙en末活性炭后,shou次出蟴hi龀峦槐鋡ei阴性?zhebu得bugui功于fen末活性炭对有机污染物的有效去除,从而证ming蚫u觙en末活性炭,shi常规工艺改善饮觤eng实募蚪萃揪?
 
  蚫u觙en末活性碳后,水体相dang部分有机物得到去除,水体zhong胶状物质含量减少,表面粘度xia降?fen末活性碳吸附在xuning物上,有li于xu体的架桥,neng改善xu体的结构?所以对浊度较低?污染严重的水体,蚫u觙en末活性炭除有良好的去除有机污染neng力,同时还具有良好的助ning作用,使出水水质得到大幅度提高?shi一种投资相对小?蕑haoЭ?尤其shi对于规模絰i蟮木伤?shi处理污染水源的一种kekao的jing化工艺?
 
  二?fen末活性炭的吸附性nengpingjiayan究
 
  另一fang面,对于吸附jifen末活性炭,其内表面化学结构?比表面积ke以ying响吸附neng力?在实际sheng产应用zhong还有吸附速率的问题,活性蘫ao帕5目紫洞笮?粒径分布决定了rong质分zixiang蘪iD诓坷┥⒌乃俣?所以活性炭的吸附neng力和吸附速率两fang面决定了活性炭的质量?yinci如何pingjia选择活性炭的种类和质量,如何根据水詂i恃≡駂e适的碳种和蚫u恿?成weisheng产zhong亟daiyan究解决的重要课题?
 
  国内一般主要采用碘值?亚甲蓝值来pingjia活性炭的吸附性neng?但shisheng产实践和经yandu证mingjin采用zhe两个zhi标buneng全面pingjia活性炭,与实际的吸附效果有所差距?yinci采用zhe些zhi标判断活性炭的效neng只有部分理论yi义,buneng全面?zhun确地反应实际吸附状况?
 
  (一)目前pingjia水处理fen末活性炭的zhi标存在的问题
 
  经过yan究发现:碘值?亚甲蓝值只neng够表ming活性蘫ao帕hong细小孔径的比表面积大小,但shi在实际sheng产zhong有吸附速率的问题,即jing水工艺zhong吸附时间shi有限的,水处理zhong应用的fen末活性炭远weida到wan全吸附ping衡?活性蘫ao帕D诓縵hong等孔隙shi有机物分zi的jin入通道,一般认wei活性炭的zhong等孔隙越发da越有li于吸附动力学ping衡,所以zhong孔shi否发da决定了吸附速率?wei了结he实际应用,我menbujin考虑fen末活性炭的总吸附比表面积(也就shi碘值?亚甲蓝值等zhi标),还要判断fen末活性蘫ao帕D诓康目拙斗植約hi否容易da到快速吸附,即ming确zhuan化wei如何pingjia活性炭的孔径分布shi否he理?
 
  jin一buyan究发现,采用一些具有特定立体空间结构的有色大分zike以表征活性炭的孔径分布?同时zhe些物质ke以采用一定的分析fangfa精确定量?采用zhe一系列的分zi量阶梯pai列的吸附质来pingjiafen末活性炭的综he性neng,与水厂sheng产情况和实际水样吸附效果相一致?
 
  (二)通过yan究分析寻誽i逄囟ǖ奈廴颈碚魑?制定相应的pingjiafangfa?
 
  随着试yanshen入,采用某水源guang泛存在的一种典型有机污萰ingЧひ挡繁暄醋鱳ei吸附质jin行试yan?zhe謟hi永辔镏史謟i量适zhong,zhong等极性,分zi空间结构絰i?所以ke以hen好地dai表水zhong的较复杂有机分zi?
 
  采用综hepingjiafangfa来衡量活性炭的性neng:采用碘值?亚甲纃uan街祊ingjiafen末活性炭的微孔比表面积;采用一些具有特定结构的大分zi表征活性炭的zhong孔发da情况;采用一謟hi永啾暄鱳ei复杂有机物质的dai表来确定活性炭的吸附neng力,通过三fang面综heping判ke以更jiazhun确和客观?
 
  吸附特定大分zi有机物,对于木质碳而yan,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yan,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zi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yan,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yan,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zhe两种木质和煤质活性炭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1-2bei?
 
  试yan结果表ming:l)木cai?果heweiyuan料sheng产的活性炭与wu烟煤weiyuan料sheng产的活性炭相比,zhong孔数量较多,从吸附性nengjiao度看,一般木质?果he类活性炭较适he于某重污染水源,去除以酚类wei主的謑u粑廴疚锼碛τ?煤质蘪ia捎诒戎亟xi?相对用于助ning去除有机物和jia格上有优势,尤其shi对于bushi以酚类wei主的污染源的吸竕iao鱟heng较短的水厂?通过yan究认weifen末活性炭的吸附neng力与粒径相关,粒径越小,比表面积越大,吸附詊iao钧但粒径过小,襷i赾huan透滤ceng,引起用户bu满?根据sheng产应用经yan认wei,如在吸水口蚫u拥乃?wei了充分li用fen末活性炭的吸附neng力,yi采用目数大于250目的fen末活性炭;但同时必须严格控制沉淀池出水浊度wei1NTUzuo右,严格控制好滤池滤速?蚫u恿拷xi蟮暮驮诨靚ing沉淀后蚫u拥乃?yi采用小于200目的fen末活性炭,以确保自纁i?
 
  三?小结
 
  随着jing水shen度处理工艺的tuiguang和活性炭sheng物滤池的应用,虽然颗粒活性炭表蟴hi隽己玫墓ひzhao?但fen末活性炭吸附循环时间较短,蚫u觙angshi较wei简捷,费用较低,ke根据水体污染情况随时更换碳种,仍shi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xun速处理,shi颗粒活性炭wufa取dai的功neng?所以,随着国内水体环境的bu断恶化,水质要求的bu断提升,在水处理行襠iτ胒en末活性炭的穌uanЫ玥uibu断扩大?zhu渐从pobu得已的应急事故处理应用,zhuanxiangwei提高和改善水质的应用?fen末活性炭在水处理的应用hui越来越guang,将weifang治污染,改善饮觤eng?做出重要的贡献?
 
  如何根据bu同的处理水体的污染特征物,选用相适应的活性炭类型,选觤enang的蚫u庸ひ?shi水处理行业的yan究重点和难点?国外对jing水处理活性炭要求较高,而国内相对显得跟bu上?对于活性炭去除水体异臭的重要zhi标ABS值和酚值yan究bu多,再jia上国内水体污染物比国外的复杂得多,给处理对象的确定dai来巨大的困难?由于处理对象的复杂,使应觤eng畃ing提高shou到制约?以上的yan究经yan和体huigong同行商讨?