活性炭在水處理中如何應(yīng)用

【專家解說】：">1、前言
據(jù)統(tǒng)計，我國每年排出的工業(yè)廢水月8*108m3，其中不僅含有氰化物等劇毒成分，而且含有鉻、鋅等金屬離子。廢水的處理方法很多，主要有化學(xué)沉淀法、電解法和膜處理法等，本文介紹的是活性炭吸附法。活性炭的表面積巨大，有很高的物理吸附和化學(xué)吸附功能。因此活性炭吸附法被廣泛應(yīng)用在廢水處理中。而且具有效率高，效果好等特點。

2、活性炭
活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無數(shù)細(xì)小孔隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積為500-1500平方米?；钚蕴坑珊軓?qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附功能，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面積，將毒物吸附在活性炭的為空中，從而阻止毒物的吸收。同時，活性炭能與多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，從而阻止這些物質(zhì)的吸收。
（1）活性炭的分類
在生產(chǎn)中應(yīng)用的活性炭種類有很多。一般制成粉末狀或顆粒狀。
粉末狀的活性炭吸附能力強(qiáng)，制備容易，價格較低，但再生困難，一般不能重復(fù)使用。
顆粒狀的活性炭交割較貴，但可再生后反復(fù)使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。因此在水處理中較多采用顆粒狀活性炭。
（2）活性炭吸附
活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。
（3）影響活性炭吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標(biāo)，吸附能力的大小事用吸附量來衡量的。而吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間內(nèi)所吸附的無質(zhì)量。在水處理中，吸附速度決定了污水需要和吸附劑接觸時間。
杏活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說，顆粒越小，孔隙擴(kuò)散速度越快，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。
污水的PH值和溫度對活性炭的吸附也有影響?；钚蕴恳话阍谒嵝詶l件下比在堿性條件下有較高的吸附量，吸附反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，因此溫度低對吸附反應(yīng)有利。
當(dāng)然，活性炭的吸附能力與污水濃度有關(guān)。在一定的溫度下，活性炭的吸附量隨被吸附物質(zhì)平衡濃度的提高而提高。
3、活性炭在污水處理中的應(yīng)用
由于活性炭對水的預(yù)處理要求高，而且活性炭的價格昂貴，因此在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，已達(dá)到深度凈化的目的。
（1）活性炭處理含鉻廢水
鉻是電鍍中用量較大的一種金屬原料，在廢水中六價鉻隨PH質(zhì)的不同分別以不同的形式存在。
活性炭有非常發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，具有極強(qiáng)的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的Cr（VI），活性炭的表面存在大量的含氧基團(tuán)如羥基（-OH）、羧基（-COOH）等，它們都有靜電吸附功能，對Cr（VI）產(chǎn)生化學(xué)吸附售后服務(wù)。完全可以用于處理電鍍廢水可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
試驗表明：溶液中Cr（VI）質(zhì)量濃度為50mg/L，PH=3，吸附時間1.5h時，活性炭的吸附性能和Cr（VI）的支隊率遠(yuǎn)達(dá)到最佳效果，因此，利用活性炭處理含鉻廢水的過程是活性炭對溶液中Cr（VI）的物理吸附、化學(xué)吸附，化學(xué)還原等綜合作用的結(jié)果?；钚蕴刻幚砗t廢水，吸附性能穩(wěn)定，處理效率高，操作費(fèi)用低，有一定的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

（2）活性炭處理含氰廢水
在工業(yè)生產(chǎn)中，金銀的濕法提取，化學(xué)纖維的生產(chǎn)，煉焦，合成氨，電鍍，煤氣生產(chǎn)等行業(yè)均使用氰化物或副產(chǎn)氰化物，因而在生產(chǎn)過程中必然要排放一定數(shù)量的含氰廢水。
活性炭用于凈化廢水一有相當(dāng)長的礫石，應(yīng)用于處理含氰廢水的文獻(xiàn)報道也越來越多，但由于CN、HCN在活性炭上的吸附容量小，一般為3mgCN/gAC~8mgCN/gAC（因品種而異），在處理成本上不合算。
（3）活性炭處理含汞廢水
活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只適宜于處理含汞量低的廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學(xué)沉淀法處理，處理好含汞月1mg/L,高時可達(dá)2-3mg/L，然后再用活性炭做進(jìn)一步的處理。
（4）活性炭處理含酚廢水
含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠和煉油化工廠。徑實驗證明：活性炭對苯酚的吸附性能好，溫度升高不利于吸附，使吸附容量減?。旱邷囟冗_(dá)到吸附平衡的時間縮短?；钚蕴康挠昧亢臀綍r間存在最佳值，在酸性和中興條件下，去除率變化不大；強(qiáng)堿性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強(qiáng)，吸附效果越差。
（5）活性炭處理含甲醇廢水
活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不強(qiáng)，只是一語處理含甲醇量低的廢水。工程運(yùn)行結(jié)果表明，可將混合液的COD從40mg/L降至12mg/L以下，對甲醇的去除率達(dá)到93.16%~100%，其出水水質(zhì)可以滿足會用到鍋爐脫鹽水系統(tǒng)進(jìn)水的水質(zhì)要求。
煉油廠的深度處理
煉油廠含有廢水，經(jīng)隔油，氣浮和生物處理后，在經(jīng)砂濾和活性炭過濾深度處理。廢水的含酚量從0.1mg/L（經(jīng)生物處理后）降至0.005mg/L，氰從0.19mg/L降至0.048mg/L,COD從85mg/L降至18mg/L。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和廢水處理的特殊要求，活性炭的研究從本身的孔結(jié)構(gòu)和比表面積逐步發(fā)展到研究表面官能團(tuán)對活性炭吸附性能的影響。
例如，活性炭纖維（簡稱ACF）近年來在處理廢水方面受到了科研工作者的重視，它的直徑一般為5~20um，其制備原理與傳統(tǒng)的活性炭制備相同，即將纖維狀碳在800°C以上用水蒸氣或二氧化碳火花處理。纖維狀活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)以微孔為主，中孔很少，幾乎沒有大孔，比表面積可達(dá)2500m2//g，具有吸附和脫附速率決，吸附容量大，導(dǎo)電性高等特點。
最近，人們發(fā)現(xiàn)活性炭不僅有吸附特性，同時表現(xiàn)出催化特性，由此而發(fā)展起來的催化氧化法日益受到重視，其研究也在不斷深化。為了提高處理效率，從研究催化氧化機(jī)理出發(fā)，改變活性炭的表面結(jié)構(gòu)，提高活性炭的能力，尋找理想的吸附劑。