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活性炭在自來水供水中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間：2019-10-05 瀏覽次

活性炭是一種具有巨大比表面、多孔結(jié)構(gòu)的炭。按其原料分類可分為煤質(zhì)活性炭、木質(zhì)炭、果殼炭和骨質(zhì)炭;按其形態(tài)可分為柱狀炭、破碎炭、粉末炭和纖維活性炭。活性炭的主要原料為煤、木材、果殼等富含碳元素的有機(jī)材料，通過活化而形成具有吸附能力的復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)。孔隙中半徑大于20000nm的為大孔，介于150-20000nm的為中孔，小于150nm的為微孔。活性炭的吸附作用主要發(fā)生在這些空隙和表面上，活性炭孔壁上大量的分子可以產(chǎn)生強(qiáng)大的引力將水和空氣中的雜質(zhì)吸引到孔隙中。

活性炭的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭豐富的微孔中，用于去除水和空氣中雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的分子直徑必須小于活性炭的孔徑。不同的原材料和加工工藝造成活性炭不同的微孔結(jié)構(gòu)、比表面積和孔徑，適用于不同的需求。活性炭不僅含有碳元素，而且在其表面含有官能團(tuán)，與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)常發(fā)生在活性炭的表面。介質(zhì)中的雜質(zhì)通過物理吸附和化學(xué)吸附不斷進(jìn)入活性炭的多孔結(jié)構(gòu)中，使活性炭吸附飽和、吸附效果下降。吸附飽和后的活性炭需要進(jìn)行活化再生，恢復(fù)其吸附能力，重復(fù)使用。評(píng)價(jià)活性炭的吸附性能指標(biāo)主要有亞甲藍(lán)值、碘值和焦糖吸附值等，吸附容量越大，吸附效果越好。

活性炭

活性炭可應(yīng)用于空氣凈化和給水、廢水處理，用來分離或收集空氣和水介質(zhì)中的雜質(zhì)。顆粒活性炭和粉末炭作用相同，均可用于水處理。顆粒炭不易流失，可再生重復(fù)使用，用于污染較輕，需連續(xù)運(yùn)行的水處理工藝。粉末炭不易回收，一般為一次使用，用于間歇的污染較嚴(yán)重的水處理工藝。給水處理的顆料活性炭一般微孔和中孔發(fā)達(dá)，應(yīng)符合三項(xiàng)要求：吸附容量大、吸附速度快、機(jī)械強(qiáng)度好。粉末活性炭要求除具備以上特點(diǎn)外，粒度越小吸附效果越好。

北京自來水集團(tuán)所屬的以地表水為水源的自來水廠都設(shè)有1.5米深的顆料活性炭濾池，設(shè)計(jì)濾速為9.5米/小時(shí)。活性炭濾池為給水處理中的深度處理工藝，可以有效地去除水中色度、異嗅異味和溶解的有機(jī)污染物，提高供水水質(zhì)。顆粒活性炭在使用過程中根據(jù)原水水質(zhì)情況定期進(jìn)行反沖洗。一般采用水沖的形式，六天反洗一次，反沖強(qiáng)度需達(dá)到30%以上的濾池膨脹率。新炭主要以物理和化學(xué)吸附為主，使用一定時(shí)間炭表面形成生物膜后，則以生物降解作用為主。當(dāng)評(píng)價(jià)活性炭吸附效果的指標(biāo)降低到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以下，或某種污染物指標(biāo)穿透炭床時(shí)就必須進(jìn)行更換或再生。新炭使用時(shí)需要浸泡24-48小時(shí)，之后還應(yīng)進(jìn)行反沖洗，以便去除殘存的活性炭中的焦油及炭粉等雜質(zhì)。反洗次數(shù)和排水濁度可根據(jù)處理水用途確定，給水處理活性炭反洗排水濁度一般可控制在2-5NTU。

粉末活性炭在處理水中突發(fā)嗅味、工業(yè)污染物方面有很好的應(yīng)用。2005年9-11月期間，由于密云水庫嗅味物質(zhì)含量高，北京自來水集團(tuán)第九水廠就采用了在輸水管道中投加粉末炭的技術(shù)，有效地去除了異味。在松花江受到硝基苯和苯污染期間，11月26-30日當(dāng)污染水流經(jīng)哈爾濱市期間，哈市供排水集團(tuán)在建設(shè)部專業(yè)人士的指導(dǎo)下，利用第九水廠的技術(shù)及時(shí)處理了水中硝基苯，達(dá)到了水質(zhì)要求。

在使用粉末炭時(shí)，必須根據(jù)所要去除污染物的種類和濃度進(jìn)行吸附試驗(yàn)，以確定活性炭種類和所需的粉炭量。投加粉末炭之前，應(yīng)注意先將炭粉制成炭漿定量均勻的加入水中，接觸時(shí)間越長，除污染效果越好。在粉末炭的使用過程中還應(yīng)注意以下安全問題;當(dāng)粉塵濃度達(dá)到一定比例時(shí)遇明火易發(fā)生爆炸，故操作間禁止吸煙、火花及明火；應(yīng)避免與氧化劑混放;由于粉末炭顆粒小、輕，在使用時(shí)應(yīng)注意粉塵污染，操作員須配備防塵口罩，避免吸入肺中。