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粉狀活性炭在工業污水治理中的應用

發布時間:2020-11-13
摘要:近年來,工業污水治理工作得到了業內的廣泛關注,研究其相關課題有著重要意義。本文首先介紹了活性炭的基本性質,分析了粉狀活性炭的凈水原理,并結合相關實踐經驗...

摘要:近年來,工業污水治理工作得到了業內的廣泛關注,研究其相關課題有著重要意義。本文首先介紹了活性炭的基本性質,分析了粉狀活性炭的凈水原理,并結合相關實踐經驗,分別從投加點的選擇、投加量的確定,以及選擇合適的凈水工藝等多個角度,研究了粉狀活性炭技術在工業污水治理中的應用,闡述了個人對此的幾點看法與認識。

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作為工業污水治理工作中的重要方法,粉狀活性炭的應用至關重要。該項課題的研究,將會更好地提升對粉狀活性炭應用的分析與掌控力度,從而通過合理化的措施與途徑,進一步優化工業污水治理工作的整體效果。
       1、活性炭的基本性質

1.1孔結構特性

活性炭材料的結構比較特殊,從晶體學角度看,由石墨微晶和碳氫化合物組成,屬于非結晶性物質。其固體部分之間的間隙形成了活性炭材料的孔隙,賦予活性炭材料特有的吸附性能。按照孔徑的大小可分為微孔(直徑<2nm)、中孔(直徑2~50nm)和大孔(直徑>50nm)。微孔具有很強的吸附作用,主要是其具有很大的比表面積;中孔,又叫中間孔,能用于添載觸媒及化學藥品脫臭;大孔通過微生物及菌類在其中繁殖,就可以使無機的碳材料發揮生物質的功能。

1.2表面化學特性

活性炭的吸附性能不僅取決于其物理結構,更取決于其表面化學性質。表面化學特性一般與活性炭的原材料、表面官能團的種類與數量、表面雜原子、化合物的種類與狀態等因素有關,不同的表面官能團、雜原子、化合物會影響活性炭的表面酸堿性、親疏水性、催化性能、表面潤濕性、吸附選擇性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能團的表征手段時,指出活性炭材料表面可能存在下面幾種含氧官能團:羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、內酯基、酚羥基。

2、粉狀活性炭的凈水原理

粉狀活性炭的吸附作用原理較為復雜,其吸附效果會受到多種作用力的影響,其中,分子之間的相互作用力是影響活性炭吸附能力的關鍵性因素。物質結構內部的分子之間還會出現相互吸附的關系,任何一個分子被吸附到活性炭內部,都會導致其他分子被持續性地吸入到活性炭的孔隙之中,從而形成一種活性炭持續吸附物質結構的形態。由活性炭吸附雙速率擴散理論可知,活性炭的吸附作用包括迅速擴散過程和緩慢擴散過程兩個雙速過程階段。從迅速擴散過程來看,指的是水中的被吸收分子由活性炭顆粒內沿向阻力較小的碳??紫吨羞\動的過程,由于活性炭具有較高的孔隙,因而擴散阻力相對較大,在溶質分子向活性炭微孔中擴散時,由于孔隙相對狹小,因而阻力更加明顯,這就會降低擴散的速度。

粉狀活性炭是一種主要內部孔隙結構發達、比表面積大、吸附能力強的一類吸附劑,它的微孔結構發達,具有很強的吸附性能?;钚蕴渴怯稍S多石墨型層狀結構的微晶不規則集合而成,由于活性炭顆粒結構小,微孔結構很多,因而具有很大的內表面積,在對于色度“味”化學有機物等的吸附作用上,不僅吸收速度快,而且吸收容量大,效果好。在加上活性炭顆粒之間的碰撞作用,就更加有利于其吸附作用的發揮,促進了吸附容量的增加。

運用粉狀活性炭吸附作用處理水,能降低水體中的溶解性有機物含量,同時粉狀活性炭也能去除異味物質,并且生產方便。

3、粉狀活性炭技術在工業污水治理中的應用

3.1投加點的選擇

選擇投加點的原則是盡量能讓活性炭有充足的時間接觸工業水,盡可能的讓粉狀活性炭充分吸附溶質分子。除此之外,還要考慮到投加點是否可以攪拌,較好的攪拌條件可以讓溶質充分攪拌以利于粉狀活性炭的吸附效率加快,并使活性炭更充分的與工業水相接觸更大限度的吸附溶質物質。同時還要考慮到混凝劑與粉狀活性炭投加的距離,避免相互間的競爭吸附。不同的工業水質決定了粉狀活性炭的投加點的不同。所以,應結合水質來合理選擇投加點。

在投加粉狀活性炭和混凝劑時,需要對兩者之間投加的距離進行適當控制,防止兩者之間出現競爭性吸附。不同的粉狀活性炭投加點,其對于不同水質所產生的吸附效果也存在較大差異。在確定粉狀活性炭的投加點時,需要對該點能否符合充分攪拌要求進行考慮,這樣一方面能夠提高活性炭的吸附效率,另一方面還有助于工業廢水與活性炭的較大限度接觸,從而提高溶質物質的吸附效果。

3.2投加量的確定

需處理的工業水污染程度決定了粉狀活性炭的投加量,從日常的實踐中看出,投加量很難做到十分精確,當然也不需要達到相當精確的要求。通過實驗得出,投加量要達到較好的效果一般在達到30mg/L的含量,當然投加量與污染物的去除率成正比,就是說投加量增加,污染物的去除率也增加。然而在確保污染物的去除率的基礎上也要兼顧經濟性,所以可以通過攪拌實驗來確定投加量,從而確保投加量的經濟合理性。

通過無數實驗,我們可以發現,在色度的去除功能上粉狀活性炭表現較好,色度低說明去除金屬離子和有機物的能力強。粉狀活性炭與混凝劑投加的時間差較大,因而相互不會造成較大的影響,粉末活性炭則可以將吸附能力充分發揮。在去除臭味的功能上粉狀活性炭也表現較好,在工業水處理方式上,也普遍采用粉狀活性炭去除陰離子洗滌劑。當然粉狀活性炭也不可投加過量,水中活性炭的含量過高,對讓微小炭粒穿透濾池,對水濁度帶來影響,因此要嚴格控制濾速和濾池出水濁度。

3.3選擇合適的凈水工藝

在用活性炭凈水時,需要選擇合適的活性炭投入時間和投入量,以保證達到較好的凈水效果。

①投放活性炭后,要對污水進行充分的攪拌,使活性炭和水能夠迅速接觸。

②要盡可能將活性炭和水的混合時間控制在合理范圍內。既能使水完全凈化,又不會對其他凈水劑干擾。

③盡量選用表面積大、體積小的活性炭。這樣可以使同等重量的活性炭發揮較大的吸附功能;選取空隙豐富的木質活性炭,以較大限度提高活性炭的吸附能力。

4、結語
綜上所述,加強對工業污水治理和粉狀活性炭的研究分析,對于其良好實踐效果的取得有著十分重要的意義,因此在今后的工業污水治理過程中,應該加強對粉狀活性炭應用的重視程度,并注重其具體應用實施策略的可行性。


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