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粉状活性炭在工业污水治理中的应用

发布时间:2020-11-23 浏览

摘要:近年来,工业污水治理工作得到了业内的广泛关注,研究其相关课题有着重要意义。本文首先介绍了活性炭的基本性质,分析了粉状活性炭的净水原理,并结合相关实践经验,分别从投加点的选择、投加量的确定,以及选择合适的净水工艺等多个角度,研究了粉状活性炭技术在工业污水治理中的应用,阐述了个人对此的几点看法与认识。

粉状活性炭在工业污水治理中的应用

作为工业污水治理工作中的重要方法,粉状活性炭的应用至关重要。该项课题的研究,将会更好地提升对粉状活性炭应用的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化工业污水治理工作的整体效果。

1、活性炭的基本性质

1.1孔结构特性

活性炭材料的结构比较特殊,从晶体学角度看,由石墨微晶和碳氢化合物组成,属于非结晶性物质。其固体部分之间的间隙形成了活性炭材料的孔隙,赋予活性炭材料特有的吸附性能。按照孔径的大小可分为微孔(直径<2nm)、中孔(直径2~50nm)和大孔(直径>50nm)。微孔具有很强的吸附作用,主要是其具有很大的比表面积;中孔,又叫中间孔,能用于添载触媒及化学药品脱臭;大孔通过微生物及菌类在其中繁殖,就可以使无机的碳材料发挥生物质的功能。

1.2表面化学特性

活性炭的吸附性能不仅取决于其物理结构,更取决于其表面化学性质。表面化学特性一般与活性炭的原材料、表面官能团的种类与数量、表面杂原子、化合物的种类与状态等因素有关,不同的表面官能团、杂原子、化合物会影响活性炭的表面酸碱性、亲疏水性、催化性能、表面润湿性、吸附选择性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能团的表征手段时,指出活性炭材料表面可能存在下面几种含氧官能团:羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、内酯基、酚羟基。

2、粉状活性炭的净水原理

粉状活性炭的吸附作用原理较为复杂,其吸附效果会受到多种作用力的影响,其中,分子之间的相互作用力是影响活性炭吸附能力的关键性因素。物质结构内部的分子之间还会出现相互吸附的关系,任何一个分子被吸附到活性炭内部,都会导致其他分子被持续性地吸入到活性炭的孔隙之中,从而形成一种活性炭持续吸附物质结构的形态。由活性炭吸附双速率扩散理论可知,活性炭的吸附作用包括迅速扩散过程和缓慢扩散过程两个双速过程阶段。从迅速扩散过程来看,指的是水中的被吸收分子由活性炭颗粒内沿向阻力较小的碳粒孔隙中运动的过程,由于活性炭具有较高的孔隙,因而扩散阻力相对较大,在溶质分子向活性炭微孔中扩散时,由于孔隙相对狭小,因而阻力更加明显,这就会降低扩散的速度。

粉状活性炭是一种主要内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类吸附剂,它的微孔结构发达,具有很强的吸附性能。活性炭是由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成,由于活性炭颗粒结构小,微孔结构很多,因而具有很大的内表面积,在对于色度“味”化学有机物等的吸附作用上,不仅吸收速度快,而且吸收容量大,效果好。在加上活性炭颗粒之间的碰撞作用,就更加有利于其吸附作用的发挥,促进了吸附容量的增加。

运用粉状活性炭吸附作用处理水,能降低水体中的溶解性有机物含量,同时粉状活性炭也能去除异味物质,并且生产方便。

3、粉状活性炭技术在工业污水治理中的应用

3.1投加点的选择

选择投加点的原则是尽量能让活性炭有充足的时间接触工业水,尽可能的让粉状活性炭充分吸附溶质分子。除此之外,还要考虑到投加点是否可以搅拌,较好的搅拌条件可以让溶质充分搅拌以利于粉状活性炭的吸附效率加快,并使活性炭更充分的与工业水相接触更大限度的吸附溶质物质。同时还要考虑到混凝剂与粉状活性炭投加的距离,避免相互间的竞争吸附。不同的工业水质决定了粉状活性炭的投加点的不同。所以,应结合水质来合理选择投加点。

在投加粉状活性炭和混凝剂时,需要对两者之间投加的距离进行适当控制,防止两者之间出现竞争性吸附。不同的粉状活性炭投加点,其对于不同水质所产生的吸附效果也存在较大差异。在确定粉状活性炭的投加点时,需要对该点能否符合充分搅拌要求进行考虑,这样一方面能够提高活性炭的吸附效率,另一方面还有助于工业废水与活性炭的较大限度接触,从而提高溶质物质的吸附效果。

3.2投加量的确定

需处理的工业水污染程度决定了粉状活性炭的投加量,从日常的实践中看出,投加量很难做到十分精确,当然也不需要达到相当精确的要求。通过实验得出,投加量要达到较好的效果一般在达到30mg/L的含量,当然投加量与污染物的去除率成正比,就是说投加量增加,污染物的去除率也增加。然而在确保污染物的去除率的基础上也要兼顾经济性,所以可以通过搅拌实验来确定投加量,从而确保投加量的经济合理性。

通过无数实验,我们可以发现,在色度的去除功能上粉状活性炭表现较好,色度低说明去除金属离子和有机物的能力强。粉状活性炭与混凝剂投加的时间差较大,因而相互不会造成较大的影响,粉末活性炭则可以将吸附能力充分发挥。在去除臭味的功能上粉状活性炭也表现较好,在工业水处理方式上,也普遍采用粉状活性炭去除阴离子洗涤剂。当然粉状活性炭也不可投加过量,水中活性炭的含量过高,对让微小炭粒穿透滤池,对水浊度带来影响,因此要严格控制滤速和滤池出水浊度。

3.3选择合适的净水工艺

在用活性炭净水时,需要选择合适的活性炭投入时间和投入量,以保证达到较好的净水效果。

①投放活性炭后,要对污水进行充分的搅拌,使活性炭和水能够迅速接触。

②要尽可能将活性炭和水的混合时间控制在合理范围内。既能使水完全净化,又不会对其他净水剂干扰。

③尽量选用表面积大、体积小的活性炭。这样可以使同等重量的活性炭发挥较大的吸附功能;选取空隙丰富的木质活性炭,以较大限度提高活性炭的吸附能力。

4、结语

综上所述,加强对工业污水治理和粉状活性炭的研究分析,对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义,因此在今后的工业污水治理过程中,应该加强对粉状活性炭应用的重视程度,并注重其具体应用实施策略的可行性。

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