活性炭在水污染处理中的应用与展望.doc

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，活性炭吸附性质还受活性炭表面化学性质影响。3.活性炭在水处理中的应用活性炭吸附工艺是目前去除水中有机物的首选工艺。由于原料来源丰富，表面积大，对色、嗅、味及其他有机物有良好的去除率。活性炭在水处理过程中的应用日益广泛。其中粉末活性炭，对除去水中藻细胞分泌物产生的低分子量DOC尤为有效，并能有效地去除水中的微囊藻毒素，在经典的慢砂滤池后加上一个活性炭滤池可除去引起水臭味的有机物，如：土臭味素及2-甲基异冰片(MIB)，有效地降低出水的臭味。但活性炭对危害较大的卤代烃的吸附效果不太好，而且活性炭吸附后的再生问题一直难以得到满意的解决。目前，正在开发新型吸附材料如活性炭纤维、多孔合成树脂等。3.1活性炭在饮用水处理中的应用以颗粒活性炭为滤料的快速生物滤池通常用作第二级过滤，通过生长在颗粒活性炭表面细菌的活动，除去水中的BOM。这一处理过程又称二级生物活性炭过滤。有文献报道了这一过程的有效性。为减少费用及便于在水厂中推广，人们提出了“第一级砂——生物活性炭双层滤池”的构想。应用生物滤池去除水中BOM有以下优点：(1)减少了细菌在供水系统中生长所需的营养物质，可有效控制细菌的繁殖；(2)减少了与消毒剂反应的有机物的量，进而减少了饮水处理所需的消毒剂的用量及稳定了出厂水剩余消毒剂的含量；(3)通过去除一些消毒副产物的有机前体物，减少了水厂水中消毒副产物的含量；(4)将有机物转化为无机终产物；(5)老化脱落的生物膜残渣较化学沉淀污泥易处理；(6)生物处理法费用较活性炭吸附法低。3.2活性炭在废水处理过程中的除臭作用活性炭吸附柱可以去除许多恶臭物质。如乙醛、吲哚等恶臭成分是通过物理吸附而去除的，H2S和硫醇等则是在活性炭表面进行氧化反应而进一步吸附去除的。活性炭对硫化氢以及含硫化合物的去除比较理想，单对氨或含氮化合物的去除并不理想。活性炭在达到饱和之前，其对恶臭物质的去除率是保持相对稳定且其受气体负荷变化的冲击影响比较小，因此适应性比较广泛，但是吸附剂不便频繁再生，因而对被吸附气体的浓度要求不能太高。3.3活性炭在处理印染废水中的脱色能力利用活性炭吸附作用处理