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活性炭的吸附性在废水处理中的应用

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发布日期:2021-11-22 作者: 点击:

  介绍了活性炭在污水处理应用中所具有的优势,对其特性及吸附机理进行了阐述。


  一是我国的水资源现状及污染状况。


  水资源总量约为2.7万亿m3,虽然在世界上排名第六,但以平均人口计算(按12亿人口计算),人均水资源只有2250m2,仅占世界人均占有量的1/4。由于水资源的时空分布极不平衡,目前全国共有180多个城市缺水,其中40个严重缺水,每天缺水880万m3,全国人口约4000万,全国牲畜饮水困难300多万头。我国水资源十分贫乏,每年将人水体排入300多亿m3水,其中80%-85%的工业废水不经处理就直接排放,使有限的水资源受到严重污染,使可利用的水资源减少。单是1981年我国就有53000km长的河段受到不同程度的污染,水资源在使用过程中因失去使用价值而被废弃外排,并以各种形式使受纳水体受到影响而形成废水。水资源短缺和水污染严重威胁着经济发展,城乡建设和人们的身体健康,据估计,每年因水污染造成的经济损失高达300亿元人民币,因此,必须加强废水治理,采取多种方法进行废水处理。


  2活性炭吸附优点。


  沉降法是污水处理中常用的方法之一,而沉降法处理bod5一般仅能去除25%~30%左右。沉淀法不能有效地去除水中的溶解性有机物。化学法因其药费高,且化学混凝除溶解性有机物效果不佳,不宜采用,而吸附法特别是活性炭吸附,对污水的处理效果非常显著。该工艺可去除水中的微量污染物,除臭、除重金属汞、锑、铋、锡、钴、铬、铜、镉等外,还可去除溶解性有机物、放射性元素等。将活性炭吸附用于水处理,具有适用范围广、处理效果好、有用物质回收(变废)、吸附剂可反复使用等优点。

活性炭的吸附性在废水处理中的应用

  3活性炭的性质和吸附机理。


  流化床用活性炭粉末状(pac)和固定床用颗粒状(gac)。采用烟煤、泥煤、褐煤、焦炭、木材和椰壳等原料生产适合水和废水处理的活性炭。加热以上物料,将挥发物加热气化,并将其热解,碳化,然后进行活化处理。该活化工艺能够将碳原子选择性地移除材料中的一部分,从而使碳原子重新排列成孔状结构,从而增大微孔的孔径,活化可采用物理方法或化学方法。制备过程中,碳原子位于微晶边缘,因共价键不饱和,容易与其他元素如氧、氢等结合,形成多种含氧官能团(又称表面氧化物),例如羟基、羧基等,其含量和电荷随活化条件不同而有差异,在低温活化(t<5000℃)碳能产生表面酸性氧化物,在800~1000℃高温下,水解会释放出h ,因此能降低蒸馏水的ph值:在800~1000℃时,可产生表面碱性氧化物,通过水解,使蒸馏水中的酸碱基释放出来,从而提高了其ph值。


  因为活性费平面极弱,使得其他极性溶质争夺活性炭表面的活性位置,从而导致非极性吸附能力下降。离子交换吸附或络合作用对水中的一些金属离子进行络合,从而改善处理效果。


  另外,活性炭也是一种具有催化氧化和催化还原作用的催化剂。将水里的金属,如二价铁氧化为三价铁,二价汞离子还原为金属汞,再通过吸附除去。


  当吸附时,溶剂将溶质传到固体吸附剂表面时,其推动力可能是溶质的疏水性或溶质与固体表面的亲和性,或者两者都存在。通常,在处理废水时,用活性炭吸附除去的物质通常是具有疏水基和亲水性两种有机物。有机化合物的疏水基团易于接近固体表面。这些有机化合物的表征之一是表面活性剂。溶质对固体表面的亲合力主要由两个原因造成,一是由于溶解度。溶解度越高,向表面移动的可能性就越小。反之,溶质的憎水率越高,就越有可能流向吸附界面;第二个原因是由于范德克力或化学键力等溶质和吸附剂间的静电引力。吸附率可通过freundlich等温吸附等温式反应。


  在活性炭吸附达到饱和后,可脱附再生,重复使用,这是活性炭的另一优点。当吸附剂结构不变或变化较小时,将吸附质从吸附剂孔隙中去除,从而恢复吸附质对吸附质的吸附能力。回收利用可降低处理成本,减少废渣排放,并可回收吸附质。


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