泓沛牌粉状活性炭吸附技术在水处理中的应用

泓沛牌粉状活性炭吸附技术在水处理中的应用

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活性炭作为一种比较特殊的碳质材料，以其发达的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的稳定性质、很强的吸附能力

以及优异的再生能力，被广泛应用于环保等各个领域，活性炭吸附技术在水处理中的应用。

1.活性炭的物理化学特性

1.1 活性炭(AC)

活性炭是常用的一种非极性吸附剂，性能稳定，抗腐蚀，故应用广泛。它是一种具有吸附性能的炭基物质的总称。

把含碳的有机物质加热炭化，去除全部挥发物，在经(如ZnCl2等)或水蒸汽活化，制成多孔性炭素结构吸附剂。

活性炭有粉状和粒状两种，工业上多采用粒状活性炭。

由于原料和制法的不同，其孔径分布不同，一般分为：碳分子筛，孔径在10×10-10m以下;活性焦炭，孔径20×10-

10以下;活性炭，孔径在50×10-10m以下。

1.2 活性炭纤维(ACF)

活性炭纤维是一种新型吸附功能材料，它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料，经炭化

和活化制的。与活性炭相比较特有的微孔结构，更高的外表面和比表面积以及多种官能团，平均细孔直径也更小，

通过物理吸附以及物理化学吸附等方式在废水、废气处理、水净化领域得到了广泛应用。

纤维状活性炭微孔体积占总孔体积90%左右，其微孔孔径大部分在1nm左右，没有过度孔和大孔。比表面积一般为600

～1200m2/g，甚至可达3000m2/g。活性炭纤维脱附再生速率快，时间短，且其性能不变，这一点优于活性炭。与活

性炭一样，活性炭纤维吸附时无选择性，主要用于吸附有机污染物，一般用于炼油厂综合废水处理。

2.活性炭的吸附作用与吸附形式

2.1 活性炭处理

指利用活性炭作为吸附剂和催化剂载体的有关过程。主要应用于生活饮用水深度净化，城市污水处理，工业废水的

处理。

2.2 吸附作用与吸附形式

将溶质聚集在固体表面的作用称为吸附作用。活性炭表面具有吸附作用。吸附可以看成是一种表面现象，所以吸附

与活性炭的表面特性有密切关系。活性炭有巨大的内部表面和孔隙分布。它的外表面积和表面氧化状态的作用是较

小的，外表面是提供与内孔穴相通的许多通道。表面氧化物的主要作用是使疏水性的炭骨架具有亲水性，使活性炭

对许多极性和非极性化合物具有亲和力。活性炭具有表面能，其吸附作用是构成孔洞壁表面的碳原子受力不平衡所

致，从而引起表面吸附作用。

3.活性炭吸附技术在水处理中的应用

3.1 活性炭吸附技术应用于水处理中的概况

实践证明，活性炭是用于水和废水处理较为理想的一种吸附剂，研究活性炭用于水和废水处理已有十年的历史。近

二十年来，由于活性炭的再生问题得到了较为满意的解决，同时，活性炭的制造成本也有了降低，活性炭吸附技术

在国内外才逐渐推广使用，目前使用多的是三级废水处理和给水除臭。20世纪60年代初，欧美各国开始大量使用

活性炭吸附水源净化的有效手段。我国20世纪60年代已将活性炭用于二硫化碳废水处理，自70年代初以来，粒状活

性炭处理工业废水，不论在技术上，还是在应用范围和处理规模上都发展很快。在炼油废水、废水、印染废水

、化工废水、电镀废水等处理都已在生产上形成较大规模的应用，并取得了满意的效果。

3.2 活性炭在废水处理中的应用

活性炭有不同的形态，目前在水处理上仍以粒状和粉状两种为主。粉状炭用于间歇吸附，即按一定的比例，把粉状

炭加到被处理的水中，混合均匀，藉沉淀或过滤将炭、水分离，这种方法也称为静态吸附。粒状炭用于连续吸附，

被处理的水通过炭吸附床，使水得到净化，这种方法在形式上与固定床完全一样，也称为动态吸附。能被活性炭吸

附的物质很多，包括有机的或无机的，离子型的或非离子型的，此外，活性炭的表面还能起催化作用，所以可用于

许多不同的场合。

活性炭对水中溶解性的有机物有很强的吸附能力，对去除水中绝大部分有机污染物质都有效果，如酚和苯类化合物

、石油以及其他许多的人工合成的有机物。水中有些有机污染物质难于用生化或氧化法去除，但易被活性炭吸附。

由于活性炭吸附处理的成本比其他一般处理方法要高。所以当水中有机物的浓度较高时，应采用其他较为经济的方

法先将有机物的含量降低到一定程度在进行处理。在废水处理中，通常是将活性炭吸附工艺放在生化吹得后面，称

为活性炭三级废水处理，进一步减少废水中有机物的含量，去除那些微生物不易分解的污染物，使经过活性炭处理

后的水能达到排放标准的要求，或使处理后的水能回到生产工艺中重复使用，达到生产用水封闭循环的目的。

活性炭吸附有机物的能力是十分大的，在三级废水处理中，每克活性炭吸附的COD可达到本身质量的百分之几十。在

废水处理厂中增加了三级废水处理能使BOD的去除效果达到95%。活性炭以物理吸附的形式去除水中的有机物，吸附

前后被吸附的性质并未变化，如果能采用适当的解吸方法，还能回收水中有价值的物质。如果把粉状活性炭投入爆

气设备中，炭粉与微生物形成了一种凝聚体，可使处理效果超过一般的二级生物处理法，出水水质接近于三级处理

。

此外，还能够使活性炭污泥变得缜密和结实，降低出水浑浊度，提高二级处理的水力负荷。粉状炭可以间断地加入

，对于现有的二级处理厂可在不增加三级处理投资的情况下，提高处理效果。

3.3 粉状活性炭在给水处理中的应用

粉状活性炭在给水处理中的应用已有70年左右的历史。自从美国首次使用粉状活性炭去除氯酚产生的臭味以后，活

性炭成为给水处理中去除色、嗅、味和有机物的有效方法之一。国外对粉状活性炭吸附性能做的大量研究表明：粉

状活性炭对三氯苯酚、农药中所含有机物，三卤甲烷及前体物以及副产物三氯醋酸、二氯醋酸和二卤乙腈等均

有很好的吸附效果，对色、嗅、味的去除效果已得到公认。

粉状活性炭在欧洲、美国、日本等地的应用很普遍，美国20世纪80年代初期每年在给水处理中所用粉状活性炭约25

万吨，且有逐年增加的趋势。我国20世纪60年代末期开始注意污染水源的除嗅、除味问题。粉末活性炭在上海、哈

尔滨、合肥、广州都曾试用过。

粉状活性炭应用的主要特点是设备投资低，价格便宜，吸附速度快，对短期及突发性水质污染适应能力强。自来水

厂中应用粉状活性炭吸附技术，是一项非常有前景的技术。但是，由于未能很好地解决该技术在应用方面存在的局

限性，仍然难以发挥粉状活性炭技术的优势，导致该技术应用不能达到实际效果。

在自来水厂中的应用必须解决理论依据和应用两大类问题。理论上应解决的问题主要有以下几个方面：

1.根据水厂原水的水质状况，特别是有机物分子量的分布状况，确定投加粉状活性炭的炭种和不同炭种活性炭对有

机物去除效果的影响;

2.根据水厂的实际水质情况，确定合适、合理的投加点及投加方式，以解决粉状活性炭与混凝剂吸附竞争的矛盾，

提高粉状活性炭使用效率。

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