粉狀活性炭強化處理微污染原研究現狀的分析

http://www.dfhxt.com 粉狀活性炭強化處理微污染原研究現狀

      1 粉狀活性炭前言

       粉狀活性炭行業近年來，水源水的污染日益嚴重，甚至呈發展趨勢，其中對飲用水水源威脅較大的主要是有機污染物。歐、美、日等發達國家高度重視水質問題，隨著檢測手段的進步和水中有機物檢出種類的增加，飲用水標準對有機物的種類和含量作了越來越嚴格的限制。我國新的國家標準GB5749-2006(生活飲用水衛生標準）頒布之后，同樣也對供水水質提出了更加嚴格的要求。目前，水廠常規凈化處理工藝難以將水中微量有毒、有害物質處理到符合安全、衛生要求的生活飲用水水質。因此，常規給水處理工藝的強化是目前亟待解決的問題。去除飲用水源中溶解性有機物和消毒副產物，有效地提高和保證飲用水的質量，是一項重要而緊迫的任務。同時研究開發高效經濟去除原水有機污染物的技術，對于應對突發性污染事件、使受污染的水體快速恢復飲用水源功能具有重要的現實意義。

2 粉狀活性炭及其凈水機理

       粉狀活性炭幾乎可以用含碳的任何物質作為原料來制造，制造過程分為碳化和活化兩個部分。碳化可以使得原料分解放出水氣、一氧化碳、二氧化碳和氫等，使原材料分解成碎片，并重新結合成穩定的具有發達微孔的結構。活化可使微孔擴大形成許多大小不同的孔隙，孔隙表面一部分被燒掉，結構出現不完整，加之灰分和其他雜原子的存在，使粉狀活性炭的基本結構產生缺陷和不飽和價鍵，使氧和其他雜原子吸附在這些缺陷上，因而使得粉狀活性炭產生了各種各樣的吸附特性。

       1一大孔(微生物、吸附質、溶劑可到達表面)；2一中孔(吸附質、溶劑可到達表面)，3一微孔(小分子吸附質、溶劑可到達表面)根據國際化學凈化和應用協會(International Union ofPure and Applied Chemistry)的分類，粉狀活性炭孔徑可分為微孔、中孔和大孔.

       大孔主要是溶質到達粉狀活性炭內部的通道；中孔同時起到吸附作用和通道作用，對大分子的溶質的吸附有可能堵塞小分子溶質進入微孔的通道，微孔占粉狀活性炭表面積的主要部分，是粉狀活性炭吸附微污染物的主要作用點。粉狀活性炭的孔徑分布可能大不相同，據此人們把粉狀活性炭分為大孔型粉狀活性炭和微孔型粉狀活性炭,表l為粉狀活性炭的典型孔徑分布。

 
       粉狀活性炭是一種優良的吸附劑，目前廣泛用于去除水中臭味，天然和合成的有機物以及微污染物質。粉狀活性炭在水中具有吸附能力在于其巨大的比表面積。與粉狀活性炭吸附能力最直接相關的因素是表面的官能團的性能。一般把粉狀活性炭的表面官能團分成酸性和堿性兩大類，用化學和物理化學分析方法，發現粉狀活性炭表面的官能團有羧基、羥基、酚基，羰基等。酸性官能團使粉狀活性炭具有極性的性質，因此傾向于吸附極性較強的化合物。特別是類似羧基的基團，易于吸附帶極性的水，因而對水中非極性物質吸附作用不強，但當水中含有極性更強的物質時，這些物質可以置換水而被吸附。
采用粉狀活性炭吸附時，大部分比較大的有機物分子、芳香族化合物、鹵代烴等能夠牢固的吸附在粉狀活性炭表面上或孔隙中，并對腐殖質、合成有機物和低分子量有機物有明顯的去除效果。實踐證明，粉狀活性炭能夠降低水中總有機碳(TOC)，總有機鹵代物(TOX)和總三鹵甲烷 TTHM)等指標。

       粉狀活性炭對污染物的吸附有兩種方式：一種是范德華吸附(即物理吸附)，吸附質通過一種相當弱的力結合到吸附劑表面上，在這種吸附中，被吸附分子的化學性質保持不變，吸附質可相對于吸附劑自由移動，吸附是可逆的；另一種方式是化學吸附，前面已經提到，粉狀活性炭在制造過程中炭表面能生成一些官能團，這些官能團使粉狀活性炭表面和吸附質之間有電子交換或共享而發生的化學反應，這種吸附是不可逆的。在水處理過程中，粉狀活性炭對有機物的吸附過程常為兩種吸附作用的綜合結果。

       在水質控制中，采用粉狀活性炭等固體吸附劑來吸附去除水溶液中溶解性的有機物時，吸附速度是一個極其重要的因素。當含有有機污染物等雜質的水與粉狀活性炭接觸時，水中溶解的有機物先擴散到粉狀活性炭的外表面，然后通過粉狀活性炭內部的細孔擴散到吸附表面，在表面作用下與吸附表面發生吸附結合，使原水得以凈化。總體說來，吸附作用可分為擴散和吸附兩個階段。

       吸附階段反應速度極快，因此，吸附速度主要由擴散過程控制，溶液條件如pH值、溫度、吸附質濃度、存在競爭性物質及溶劑的極性等也都會影響粉狀活性炭的吸附功能。一般來說括性炭對水中典型有機污染物的吸附，將隨著pH值的降低而增加 。由于吸附是放熱反應，水溫越低，吸附效果越好。溶液中存在多種混和溶質時，被吸附的各種溶質，有的能夠相互誘發吸附，有的能相當獨立的被吸附，有的則相互干擾，競爭吸附。下述條件下將發生吸附容量的相互抑制：(1)吸附作用發生在單一或極少的分子層內；(2)溶質的吸附親和性相差不大；(3)溶質之間不會發生特定的相互反應去誘發吸附。競爭性表明被吸附物的相互抑制程度，與被吸附分子的相對尺寸和相對親和性以及溶質的相對濃度等因素有關。鞏義市東方凈水材料有限公司，是繼鞏義市東方給排水材料廠的基礎上改制的新型股份制企業。二十多年來公司本著“追求品質；盡善盡美”的企業經營理念，不斷開發聚合氯化鋁等凈水藥劑，擴大企業規模，生產設備一流，技術力量雄厚。產品已有聚合氯化鋁擴展到環保填料等六大系列，三十多個品種。質量優于國內同行業之首，它適用于各種過濾器、離子交換器、無閥濾池、虹吸濾池、移動式供水設備及微濾、超濾、反滲透、游泳池、海水淡化等水處理設備，是自來水公司、污水處理廠、造紙、制藥、釀造、電力、冶金、煤氣、紡織、印染、石油、化工行業的理想產品，用戶遍布全國20多個省、市及出口東南亞國際市場。
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