活性炭吸附作用的應(yīng)用研究

1、活性炭吸附作用的應(yīng)用研究Applied Research of the activated carbon adsorption摘要：作為一種特殊的炭質(zhì)材料，活性炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積很大，吸附能力很強(qiáng)，穩(wěn)定性質(zhì)良好，以及具有優(yōu)異的再生能力，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。本文介紹了活性炭的性能，并著重綜述了提高活性炭吸附性能的有效途徑及其在凈水處理、廢水處理、氣相吸附等方面的應(yīng)用研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：活性炭 吸附 應(yīng)用1、引言活性炭具有較強(qiáng)的吸附性和催化性能，原料充足且安全性高，耐酸堿、耐熱、不溶于水和有機(jī)溶劑、易再生等優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)境友好型吸附劑。活性炭廣泛用于工業(yè)三廢治理、溶劑回收、食品飲料提純、載體

2、、醫(yī)藥、黃金提取、半導(dǎo)體應(yīng)用、電池和電能貯存凈水處理、廢水處理、氣相吸附等方面1。2、活性炭的特點(diǎn)2.1活性炭的一般性質(zhì)活性炭外觀為暗黑色，具有良好吸附性能，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，可耐強(qiáng)酸及強(qiáng)堿，能經(jīng)受水浸、高溫，密度比水小，是多孔的疏水性吸附劑1。2.2活性炭的作用機(jī)理活性炭產(chǎn)生吸附的主要原因是固體表面上的原子力場(chǎng)不飽和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固體從溶液中吸附溶質(zhì)分子后，溶液的濃度將降低，而被吸附的分子將在固體表面上濃聚。而且活性炭本身是非極性的, 其含量及電荷隨原料組成、活化條件不同而異, 低溫活化(< 500的碳可以生成表面酸性氧化物, 水解后可以放出H +2。由于活

3、性炭表面有微弱的極性使其他極性溶質(zhì)競(jìng)爭(zhēng)活性炭表面的活性位置, 導(dǎo)致非極性溶質(zhì)吸附量的降低, 而對(duì)水中某些金屬離子交換吸附或絡(luò)合反應(yīng), 提高了活性炭對(duì)金屬離子的吸附效果2。3、活性炭的應(yīng)用活性炭作為優(yōu)良的吸附劑在飲水的凈化、廢水的深度處理、凈化或儲(chǔ)存氣體等方面有著廣泛的應(yīng)用。研究表明，活性炭對(duì)有機(jī)物吸附作用較強(qiáng) ，在凈化水方面不僅對(duì)顏色、臭味去除效果良好，而且對(duì)合成洗滌劑EF4、三鹵甲烷、鹵代烴、游離氯也有較高的吸附能力，也能有效地去除幾乎無(wú)法分解的氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑等。活性炭能有效地去除水中的游離氯和某些重金屬且不易產(chǎn)生二次污染，減少循環(huán)冷卻水中菌藻繁殖。對(duì)于發(fā)電廠，低藥劑量運(yùn)行，碳鋼材質(zhì)不經(jīng)

4、任何處理，無(wú)論是使用中水還是中水經(jīng)深度處理，均腐蝕較重，采用系統(tǒng)開(kāi)車時(shí)對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)膜處理可以明顯減緩碳鋼材質(zhì)的腐蝕，假如提高緩蝕阻垢劑的使用濃度，也可以明顯減緩碳鋼材質(zhì)的腐蝕2。3.1活性炭在飲用水處理中的應(yīng)用以顆粒活性炭為濾料的快速生物濾池通常用作第二級(jí)過(guò)濾，通過(guò)生長(zhǎng)在顆粒活性炭表面細(xì)菌的活動(dòng)，除去水中的BOM 3。這一處理過(guò)程又稱二級(jí)生物活性炭過(guò)濾。有文獻(xiàn)報(bào)道了這一過(guò)程的有效性。為減少費(fèi)用及便于在水廠中推廣，人們提出了“第一級(jí)砂生物活性炭雙層濾池”的構(gòu)想4。應(yīng)用生物濾池去除水中BOM 有以下優(yōu)點(diǎn)：(1減少了細(xì)菌在供水系統(tǒng)中生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可有效控制細(xì)菌的繁殖；(2減少了與消毒劑反應(yīng)

5、的有機(jī)物的量，進(jìn)而減少了飲水處理所需的消毒劑的用量及穩(wěn)定了出廠水剩余消毒劑的含量4；(3通過(guò)去除一些消毒副產(chǎn)物的有機(jī)前體物，減少了水廠水中消毒副產(chǎn)物的含量3；(4將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)終產(chǎn)物；(5老化脫落的生物膜殘?jiān)^化學(xué)沉淀污泥易處理；(6生物處理法費(fèi)用較活性炭吸附法低。3.2活性炭在廢水處理過(guò)程中的除臭作用活性炭吸附柱可以去除許多惡臭物質(zhì)。如乙醛、吲哚等惡臭成分是通過(guò)物理吸附而去除的，H2S 和硫醇等則是在活性炭表面進(jìn)行氧化反應(yīng)而進(jìn)一步吸附去除的5。活性炭對(duì)硫化氫以及含硫化合物的去除比較理想，單對(duì)氨或含氮化合物的去除并不理想?；钚蕴吭谶_(dá)到飽和之前，其對(duì)惡臭物質(zhì)的去除率是保持相對(duì)穩(wěn)定且其受氣體負(fù)

6、荷變化的沖擊影響比較小，因此適應(yīng)性比較廣泛，但是吸附劑不便頻繁再生，因而對(duì)被吸附氣體的濃度要求不能太高6。3.3活性炭在處理印染廢水中的脫色能力利用活性炭吸附作用處理成分復(fù)雜的染料生產(chǎn)廢水，具有良好的效果：(1厭氧預(yù)處理的出水經(jīng)混凝沉淀后，COD 去除率為83%左右，脫色率達(dá)到99.3%，為后續(xù)的吸附創(chuàng)造了良好的條件7。(2活性炭具有良好的吸附性能，本工藝的最佳吸附條件：pH=4，粉末活性炭用量為20g/L，吸附過(guò)程中需要攪拌，吸附時(shí)間為40min ，吸附后出水的CODCr 為150mg/L以下8，達(dá)到了國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。(3用堿法洗脫和fenton 試劑氧化這兩種再生方法均可較好地恢復(fù)活性炭的吸

7、附性能9。對(duì)再生后的活性炭進(jìn)行吸附，CODCr 去除率仍可達(dá)77%以上，脫色率可達(dá)97%以上8。4. 活性炭吸附與其它水處理技術(shù)組合工藝的應(yīng)用及發(fā)展4.1高錳酸鉀活性炭組合工藝我國(guó)的一些水廠，在微污染水源處理中采用高錳酸鉀活性炭聯(lián)用組合工藝，對(duì)降解有機(jī)物，提高去除嗅、色能力，效果顯著1011。同時(shí)這種組合工藝，對(duì)濁度降低，礬耗的節(jié)約也較顯著。4.2 生物活性炭法生物活性炭法是在活性炭吸附技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種水處理技術(shù)。生物活性炭法是將活性炭作為生物膜載體，利用活性炭的吸附作用和生物膜的降解作用，去除水中的污染物的一種新方法7。4.3 粉末活性炭活性污泥工藝(PACT該法即將粉末活性炭投加

8、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。由于生物活性炭固有的機(jī)理，可以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，活性污泥具有穩(wěn)定、良好的壓密性，從而克服了污泥膨脹。因其在經(jīng)濟(jì)和處理效率方面的優(yōu)勢(shì)，已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)廢水處理中12。5. 結(jié)論基于活性炭來(lái)源廣泛、表面能大、吸附能力強(qiáng)、容易循環(huán)利用等眾多優(yōu)點(diǎn)，活性炭吸附技術(shù)在污水處理方面已得到很好的發(fā)展，并在眾多方面得到廣泛的應(yīng)用。隨著人們對(duì)它的進(jìn)一步深入的研究，活性炭將會(huì)在各方面有更廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。參考文獻(xiàn)：1 謝志剛，劉成倫. 活性炭地方制備及其應(yīng)用進(jìn)展工業(yè)水處理，2010，893

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