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浅谈颗粒活性炭在饮用水处理中的应用

发布时间:2021-07-01点击:

摘要:本文着重讲述颗粒活性炭的特性,颗粒活性炭在饮用水深度处理中的作用机理及应用情况。

活性炭具有发达孔腺结构、巨大的比表面积、特意的表面官能团、稳定的物理性和化学性,是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。在当前水源污染日益严重的情况下,活性炭的高吸附能力使得它在饮用水处理中得到广泛的应用。1930年第一个使用颗粒活性炭吸附池除臭的水厂建于美国费城,目前世界上有成百座颗粒碳吸附的水厂正在运行。颗粒活性炭(GAC)被用于各种各样的水处理系统,目的是从原水中除氮、浊度。可溶性有机物质、异嗅、异味,色度以及合成有机化学品污染物等。

浅谈颗粒活性炭在饮用水处理中的应用

一、颗粒活性炭的特性

颗粒活性炭选用优良无烟煤为原料,采用先进工艺精制加工而成,外观呈黑色不定型颗粒。从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种。有不定型颗粒状和挤压成型柱状颗粒两种,粒度在0.5-4mm之间。颗粒活性炭具有发达的孔隙结构,良好的吸附性能,机械强度高,易反复再生,造价低等特点,用于有毒气体的净化,废气处理,工业和生活用水的净化处理,溶剂回收等方面。

颗粒活性炭的主要技术指标:

碘值>900mg/g

亚甲基兰吸附值≥120mg/g

比表面积>1000m2/g

水份≤8%

PH值5-7

二、颗粒活性炭的吸附作用

颗粒活性炭(GAC)用于连续吸附,被处理的水通过炭吸附床,使水得到净化,也称为动态吸附。

吸附作用是一个污染成分从待处理的液相流体中脱离、并在活性炭的内表面上以分子或原子形态堆积、进而被化学作用力或静电作用(物理性作用力,既可能占有优先地位,也可能与化学力同时发挥作用)吸持在活性炭的内表面的过程。颗粒活性炭(GAC)的吸附表面系指孔隙的孔壁结构,它们是在活化过程中、在活性炭颗粒的内部形成的结构。

颗粒活性炭(GAC)吸附作用是一个与时间有关联的过程,含有三个步骤:首先是在液相物质穿越颗粒活性炭(GAC)床层的过程中,液体中的污染物分子因碰撞作用而进入到炭颗粒的外层表面结构中;接着,污染物分子或称吸附质因扩散作用而进入炭颗粒的孔隙中,扩散是吸附速率的控制性步骤;最终,吸附质被吸引到孔壁结构上并通过静电作用或化学作用力而被吸着在孔壁上。吸附过程由浓度差驱动、并受到时间控制,因此某种吸附质在颗粒活性炭(GAC)中的较高载持率(以重量百分数表示)仅代表在高吸附质浓度和足够长的接触时间前提下,达到吸附平衡时颗粒活性炭(GAC)的特定吸附能力。

活性炭的性能如颗粒尺寸、孔隙尺寸、表面积、表面化学性质、密度以及硬度等,均会对吸附效率产生影响。而化学污染物质的特性如憎水性程度等也对吸附效率有重要影响,具有疏水性(在水中溶解度很低)的化合物更易于被固体物质所吸附,污染物质与活性炭表面的亲和性能对吸附作用的影响位列其次。若有几种化合物同时存在于水中时,可在活性炭中强力吸附的物质其被吸附的量要高于吸附能力较弱的物质。通过上述几种因素的组合及共同作用,活性炭起到将某些物质从不中分离,脱除的目标。

三、颗粒活性炭在饮用水深度处理中的应用,通常有以下几种:

1、生物活性炭(BAC)法工艺,指经臭氧预处理的水的活性炭吸附过程。

2、用煤质颗粒活性炭替换砂滤池中全部砂滤料,使起吸附兼过滤的作用。

3、快滤池后的单独活性炭池。即在砂滤池后面设置CAC滤池。进行二次过滤。砂滤池主要截除矾花。活性炭池吸附有机物、酚和嗅昧。与上两种工艺相比,单独活性炭池基建费用较高。但能利用较多的活性炭吸附,降低运行费用,易更换活性炭,能更有效地去除TOC、挥发性有机物和特种有机物等。

4、活性炭—砂滤料双层滤料滤池,即用颗粒活性炭代替原有砂滤池中的部分砂滤料。炭—砂双层滤料滤池,通过炭层的吸附与砂层的过滤作用,可有效去除水中有机污染物,同时还可以除氨(NH4+<2mg/l时)。为了满足过滤和吸附要求,一般是在数十厘米厚的砂层上铺12×40目或8×30目的活性炭(活性炭目数)。厚40cm的活性炭层足以去除有机物,并可减少需氯量,消除臭味。且有能力去除农药等有机物,使用期为0.5~5年。