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活性炭中的污水處理

信息來源：本站 | 發布日期： 2022-06-21

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(一)與活性碳有關的問題

以木炭、竹炭、各種果殼、優質煤炭為原料，經物理、化學處理，經粉碎、過篩、催化劑活化、漂洗、干燥、篩選等一系列工藝而制成，是一種很好的吸附材料。活性碳是一種既有物理吸附又有化學吸附作用，它能選擇性吸附氣相、液相中的多種成分，從而實現脫色、凈化、消毒、凈化。

活性碳的主要特性是吸附性能。活性碳的晶粒形狀類似于石墨，但其排列不規則，在激活時，其表面形成形狀各異、大小不一的孔洞。根據 IUPAC的分析結果表明：微孔小于1.0納米，中孔為1-25納米，大孔大于25納米。活性碳微孔的孔隙體積通常僅為0.25~0.9 Ml/g，孔隙數為1020個/克，所有的微孔比表面在500-1500平方米/克之間，也有一些稱為3500-5000平方米/克的。這些孔隙，尤其是微孔，具有很大的表面積。

活性碳表面的孔隙占95%以上，其孔隙大小對其吸附能力有很大影響。中孔的孔隙體積通常在0.02-1.0 mL/g之間，其比表面積可達到數百平方千米，既可以使吸附劑通過微孔進入，也可以直接吸收大分子。大孔的孔隙體積通常在0。2~0.5毫升/克之間，比表面積為0.5-2平方米/克，它的功能是迅速地將吸附質分子引入到活性碳的小孔中；二是用作催化劑的載體，在用作催化劑的載體時，僅有少量的催化劑在孔隙中沉淀，大部分在大孔和中孔中沉積。

(二)吸附活性碳的主要影響因子

活性炭的特性、水中污染物的性質、處理工藝的機理、運行參數的選取、運行參數的選取等都是影響活性炭水處理的重要因素。

1.活性碳特性

活性碳在水中的應用應該具備三個條件：大吸附能力，快吸附速度，高機械強度。除了其它因素外，活性碳的吸附量與表面的比表面積有關，具有較大的比表面積和較多的孔隙，能吸附到細孔壁上的吸附物質。吸附速率與顆粒大小和孔隙分布密切相關，而在水處理中，對轉化率（2.0-100 nm）要求較高，這對吸附質在微孔中的擴散是有利的。顆粒尺寸越小，吸附速率越高，但是水頭損失也就越大，通常以8-30目為好。活性碳的力學抗磨性能對其壽命有很大的影響。

2.吸附劑（溶解物或污染物）的特性

同一類型的活性碳對各種污染物的吸附性能差異較大。

(1)溶解性

隨著鏈長的延長，對同族化合物的溶解能力下降，但隨著同系物系列的提高和分子量的增加，吸附能力也隨之提高。溶解度愈低，則愈容易發生吸附，例如：以甲酸、醋酸、丙酸、丁酸為順序，將有機酸在水中的吸附順序遞增。

(2)分子量和化學組成

同時，吸附劑的分子量及化學結構也會對其產生顯著的影響。由于內部擴散速度的影響，吸附劑（溶質）的尺寸與活性炭的孔徑成正比，對吸附效果最好。在同系物質中，大分子比小分子容易被吸附。具有不飽和鍵的有機物具有更好的吸附能力。芳烴類有機物比脂族類有機物更容易被吸附。

(3)極化

活性碳基本上可以看作是一種無極性的吸附劑，它比極性材料在水中的吸附性能更好。

(4)吸收液的濃度

在一定的濃度范圍內，吸附能力隨濃度的增加而增加。因此，吸附質（溶解物）的濃度發生了改變，并且活性碳對這種吸附物（溶解物）的吸附能力也發生了改變。

3.溶液的 pH值

在此基礎上，研究了不同濃度的 PH值對吸附性能的影響。溶液的 pH值決定了酸堿化合物的解離，在一定的 pH值下，這些化合物會被分解，從而影響它們的吸收。此外，溶液的 pH也會對吸附質（溶質）的溶解性產生影響，對膠體材料的吸附性（溶質）也有一定的影響。活性碳可以吸附水中的氫和氧離子，從而對其它離子的吸附產生一定的影響。在 pH大于9的情況下，活性碳對有機物的吸附作用會隨著 pH值的增大而下降，當 pH大于9的時候，對有機物的吸附作用會變得更大。在實踐中，最好采用實驗方法來確定最佳的酸堿度。

4.溶液的溫度

由于在液相上的吸附熱量很低，因此，溶液的溫度對其的影響很小。吸收是一個放熱的過程。隨著吸附量的增加，溫度對吸附量的影響也逐漸增大。另外，溫度會影響到材料的溶解度，從而影響到吸附。采用活性碳對廢水進行處理，溫度對其吸附效果沒有明顯的影響。

5.多組分吸附物的共存

采用吸附技術對水體進行治理，一般采用多種污染物的混合，而非單一污染物。在吸附過程中，可以相互吸收、增強或相互影響。多組分的吸附量通常低于單一組分的吸附量。

6.吸收作用狀態

由于在活性炭的液相吸附過程中，吸附作用受到外部擴散（液膜擴散）的速率的影響，因此，吸附裝置的類型、接觸時間（通水速率）等都會影響到吸附的效果。