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活性炭在饮用水处理中的应用

发布时间:2019-12-10 浏览

摘要:在地下水净化方面,常规的污染处理方法对于提高水的清浊程度会有所帮助,但是对于其他一些污染水质的处理效果欠佳。基于这种情况,采用活性炭污水处理技术对饮用水进行处理的技术受到很大重视。文章对活性炭基本性质处理原理,制备方法,改进措施等方面进行了说明。

1、活性炭适用饮用水处理的基本性质

活性炭色泽呈现黑色,属于固体炭中的一个种类,其自身呈现蓬松且多孔的构造,孔径直径属于微型孔。由于活性炭表面具备许多微型孔,使得其比表面积达到了1000m2/g以上。比表面积的增加使得活性炭吸附能力远比使用其他材料具有更强的水处理能力和效果,比表面积大的属性和具备许多微型小孔的特殊结构,使得活性炭这种饮用水污染物吸附材料,比其他的处理材料产生的效果要明显的多。

活性炭吸附性能根据吸附原理不同,分为物理吸附,化学吸附,以及离子吸附等分类,在饮用水污染物处理上,对于有机物质的处理主要应用了活性炭的物理吸附属性,其原理主要是分子间作用力——范德华力发挥作用。范德华力在物理吸附中起到关键性作用。在处理饮用水上采用活性炭进行处理,需要根据实际的情况制备出适合污水处理的活性炭形态。比如:颗粒状、块状或粉状活性炭。因为制备活性炭的原材料不同,所以制备出的活性炭本身具有的化学和物理性质以及结构也会有所差异,在污水处理阶段应用不同种类和性质的活性炭,进行饮用水不同阶段的处理。

2、活性炭制备和应用的改进

活性炭在水处理上应用时间比较长,因此制备工艺和技术也比较成熟,在进行饮用水处理时,为了达到良好的饮用水处理质量,就要通过更好的制备工艺,制作出更加适合饮用水处理的活性炭。

一般制备饮用水处理活性炭采用的制备方法有以下几种。

①对原有的活性炭材料进行预处理的制备方法,在预处理中主要应用脱灰预氧化处理技术进行处理。脱灰处理方法可以去除活性炭原材料中的Ca、Mg等杂质,以此来提高活性炭的吸附性能。但是在活性炭制备中釆用脱灰技术的费用较高。因此,在预处理技术中较常采用预氧化处理方法进行处理,预氧化处理方法不仅能够降低活性炭的温度,还能缩短制备时间,增强原料表面的活性,加强吸附性能,这样在污水处理中就能更好的发挥活性炭的吸附性能。

②较常采用的方法为在原材料中加入催化活化剂。采用催化剂可以提高反应速率,使得活性炭表面的空隙分布细密并且集中。

③方法是模板制备法,采用此种方法可以在短时间内制造出大量高性能活性炭,通过模板技术改变活性炭自身结构,但是使用此种方法成本较高。

④方法是采用物理和化学联用的制备方法,大大提高了活性炭的比表面积,制备出性能较高的活性炭。

3、活性炭技术应用在水处理各阶段中的方法

活性炭对于水处理效果发现并应用的时间较长。早在二十世纪二十年代,原捷克斯洛伐克就采用活性炭水处理技术。在六十年代初欧美等地区也开始使用活性炭处理工业废水和饮用水。并且随着发展活性炭技术不断完善,应用的精细化程度越来越高。在水处理阶段应用不同的吸附影响因素对水中的物质进行吸附处理。活性炭化学官能团和比表面积,以及活性炭的pH值等的因素,以及活性炭在水中的溶解度和浓度等等的情况,对于水处理阶段的不同时期都会有不同的作用。

通过研究表明活性炭自身的吸附能力和自身的比表面积成正比,在饮用水处理中,采用粒径较小的煤质炭对于水中的异味吸附处理效果更佳。并且通过试验研究表明,活性炭对于亲水性有机物的污染处理效果比疏水性有机物的处理效果要差。在污染物中,相对分子量相同物质,在采用活性炭处理时,物质疏水性强,采用活性炭处理的效果就要好。实践证明,活性炭能有效去除分子量在500-3000的部分有机物质。

4、活性炭投加位置对水质处理影响

4.1水沉淀前投加活性炭的应用

在水处理中混凝沉淀池阶段投加活性炭,在沉淀池出水质量上会有很大的改观,这种情况适用于水质发生突发污染的状况,例如:饮用水质突然发生了藻类,臭味,藻类繁殖产生的毒素等情况较为适用。相关处理资料表明,投加20mg/LPAC之后,对低浓度的乐果物质去除率在70%左右,并且对于中低浓度的敌敌畏毒素去除率也可以达到90%以上。

4.2在水沉淀后投加活性炭的应用

在水处理混凝沉淀池之后投加活性炭,对于有效去除有机物质会产生良好的效果,研究表明在过滤池石英砂滤料中增加设置活性炭过滤材料,对于提高过滤后出水的质量有很大帮助,同时炭砂滤池对TOC、UV254的去除效率比单层的石英砂滤池,分别高出了24.84%、12.5%。同时在水处理联用技术中,较常采用的方法是臭氧处理和活性炭联合使用的方法,(O3-BAC)技术利用了臭氧氧化性较强的特性,以及活性炭表面活性和张力较强的特性,能对水中的有机物进行良好的去除。并且采用(O3-BAC)处理方法可以使臭氧达到再生使用的效果,并且在处理的过程中能够一直保持活性炭应该保持的吸附特性。臭氧与活性炭联用方法,已经在污水处理方面等到了广泛的实践以及应用。通过对于南方运行了6年的臭氧活性炭水处理技术研究表明,即使在处理中活性炭的亚甲蓝和碘值远低于标准值O3-BAC标准时,采用臭氧活性炭任对水中的有机物有较好的处理效果。

4.3活性炭在超滤前膜中的应用

现在的一些小型水质处理厂,采用联合水污染处理中主要应用活性炭超滤膜联用的方法,(PAC/UF)此种的工艺不仅对于水质中的有机物具备有效处理之外,并且还可以提高水处理中的透水通量。并且能够防止在使用超滤前膜水处理中产生污染现象。据有关研究表明,在超滤前膜和活性炭联用处理法中,在工艺之前加入50mg/L的PAC,对于水中的色度和酸腐值去除率分别增加36%和49%。

5、活性炭在水处理应用中的难题

活性炭在水厂处理使用时,成本较高,同时活性炭的再生性能较差,并且应用活性炭对于水厂的自动化设备要求较高,虽然活性炭的处理效果较佳,但是在大规模的应用上仍然有待继续开发。采用常规方法处理水质污染,在面对突发水质污染情况时,采用常规处理方法很难达到饮用水质处理标准,对于饮用水质出现内分泌干扰物、抗生素残留物、藻类污染时就很难进行有效处理。这种情况之下就需要我们采用新型的处理技术方法对饮用水质进行处理,来弥补传统饮用水处理不完全的问题。

6、结语

采用活性炭对饮用水处理可有效清除饮用水中有毒副作用的有害物质,提高饮用水品质,保障饮水卫生安全。面对严峻的水质污染和饮用水质问题,加强水处理技术的精细化和完善化,对于提高饮用水处理品质有重大意义,在水处理中要综合使用多种处理技术和工艺,结合活性炭处理技术,对水质进行处理。使得饮用水安全标准达到一个新的高度。

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