活性炭吸附法被廣泛應用在廢水處理中

據統計，我國每年排出的工業廢水約為8×108m3，其中不僅含有氰化物等劇毒成分，而且含有鉻、鋅、鎳等金屬離子。廢水的處理方法很多，主要有化學沉淀法、電解法和膜處理法等，本文介紹的是活性炭吸附法。活性炭的表面積巨大，有很高的物理吸附和化學吸附功能。因此活性炭吸附法被廣泛應用在廢水處理中。而且具有效率高，效果好等特點。
　　2、活性炭

　　活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)是一種經特殊處理的(de)炭(tan)(tan)(tan)，具有無數(shu)細小孔(kong)隙，表面積巨大(da)，每克活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)表面積為500-1500平方米。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)有很強的(de)物(wu)(wu)理吸(xi)附(fu)(fu)和化學(xue)吸(xi)附(fu)(fu)功能，而且(qie)還具有解(jie)毒作(zuo)用(yong)(yong)。解(jie)毒作(zuo)用(yong)(yong)就是利用(yong)(yong)了(le)其(qi)巨大(da)的(de)面積，將毒物(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)在(zai)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)微孔(kong)中，從而阻止毒物(wu)(wu)的(de)吸(xi)收(shou)(shou)。同時，活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)能與多種化學(xue)物(wu)(wu)質結合，從而阻止這些(xie)物(wu)(wu)質的(de)吸(xi)收(shou)(shou)。

　　2.1活性炭(tan)的分(fen)類

　　在生產中應用的活性炭種類(lei)有很多。一般制(zhi)成粉末狀或顆粒狀。

　　粉末狀的活性炭吸附能(neng)(neng)力強(qiang)，制備容易，價(jia)格較低，但再(zai)生困難，一般不(bu)能(neng)(neng)重(zhong)復(fu)使用。

　　顆(ke)粒狀的(de)活性炭(tan)價格(ge)較貴，但(dan)可再生(sheng)后重復使用，并且使用時的(de)勞動條件(jian)較好(hao)，操作(zuo)管理方便。因此在水處理中較多(duo)采用顆(ke)粒狀活性炭(tan).

　　2.2活性炭吸附

　　活性炭吸附是指(zhi)利用(yong)活性炭的(de)(de)固(gu)體表面對(dui)水中的(de)(de)一種(zhong)或多種(zhong)物質的(de)(de)吸附作(zuo)用(yong)，以達到凈(jing)化(hua)水質的(de)(de)目(mu)的(de)(de)。

　　2.3影(ying)響活性炭吸附的因素

　　吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能力(li)和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度是(shi)衡量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)過(guo)程的主要指標.吸(xi)(xi)(xi)附(fu)能力(li)的大小是(shi)用吸(xi)(xi)(xi)附(fu)量(liang)來衡量(liang)的。而吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度是(shi)指單位重量(liang)吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑在單位時間(jian)內所吸(xi)(xi)(xi)附(fu)的物質量(liang)。在水處理中(zhong)，吸(xi)(xi)(xi)附(fu)速度決定了污水需(xu)要和吸(xi)(xi)(xi)附(fu)劑接觸時間(jian)。

　　活性炭(tan)的吸(xi)附能力與活性炭(tan)的孔隙(xi)大小和(he)結構有關。一般來說，顆粒越(yue)(yue)小，孔隙(xi)擴散速度越(yue)(yue)快，活性炭(tan)的吸(xi)附能力就越(yue)(yue)強(qiang)。

　　污(wu)水的(de)(de)pH值和溫(wen)度(du)對(dui)(dui)活性(xing)炭的(de)(de)吸附(fu)也有影(ying)響。活性(xing)炭一般在酸性(xing)條件下比(bi)在堿性(xing)條件下有較高(gao)的(de)(de)吸附(fu)量.吸附(fu)反應(ying)通(tong)常是放熱(re)反應(ying)，因此溫(wen)度(du)低對(dui)(dui)吸附(fu)反應(ying)有利(li)。

　　當然，活性炭的(de)吸附(fu)能(neng)力與(yu)污水濃(nong)度(du)(du)有關(guan)。在一(yi)定的(de)溫(wen)度(du)(du)下，活性炭的(de)吸附(fu)量隨(sui)被吸附(fu)物質平(ping)衡濃(nong)度(du)(du)的(de)提(ti)高(gao)而提(ti)高(gao)。

　　3、活性炭在污水處理中的應用

　　由于活性炭(tan)對水的預處理要(yao)求高，而(er)且活性炭(tan)的價格昂貴，因(yin)此在廢水處理中，活性炭(tan)主要(yao)用(yong)來(lai)去除廢水中的微量(liang)污染物，以(yi)達到深度凈(jing)化(hua)的目的。

　　3.1活性炭處理含鉻廢(fei)水

　　鉻(ge)是電鍍(du)中用量較(jiao)大的一種金屬原料，在廢(fei)水中六價鉻(ge)隨pH值(zhi)的不同分別(bie)以不同的形式存在。

　　活性炭有非常發達的(de)(de)(de)微孔結構和(he)較高的(de)(de)(de)比表(biao)面(mian)積，具有極強的(de)(de)(de)物理(li)吸(xi)(xi)附(fu)能力，能有效地吸(xi)(xi)附(fu)廢(fei)水中的(de)(de)(de)Cr(Ⅵ).活性炭的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)存在(zai)大(da)量(liang)的(de)(de)(de)含(han)氧基(ji)團如羥基(ji)(-OH)、羧基(ji)(-COOH)等，它們(men)都有靜電(dian)(dian)吸(xi)(xi)附(fu)功能，對Cr(Ⅵ)產(chan)生化(hua)學吸(xi)(xi)附(fu)作用(yong)。完(wan)全(quan)可(ke)以用(yong)于(yu)處理(li)電(dian)(dian)鍍廢(fei)水中的(de)(de)(de)Cr(Ⅵ)，吸(xi)(xi)附(fu)后的(de)(de)(de)廢(fei)水可(ke)達到國家排放標準.

　　試驗(yan)表明：溶液中(zhong)Cr(Ⅵ)質量濃度為50mg/L，pH=3，吸(xi)附(fu)時間1.5h時，活性炭(tan)的(de)吸(xi)附(fu)性能和Cr(Ⅵ)的(de)去除率均達到最(zui)佳效果.

　　因此，利用(yong)(yong)活(huo)性炭(tan)處理(li)含鉻(ge)廢水的(de)過程是活(huo)性炭(tan)對溶(rong)液中Cr(Ⅵ)的(de)物理(li)吸附、化(hua)學(xue)吸附、化(hua)學(xue)還(huan)原等綜合作(zuo)用(yong)(yong)的(de)結果。活(huo)性炭(tan)處理(li)含鉻(ge)廢水，吸附性能穩(wen)定(ding)，處理(li)效(xiao)率高，操作(zuo)費(fei)用(yong)(yong)低，有(you)一定(ding)的(de)社會效(xiao)益和經濟(ji)效(xiao)益。

　　3.2活性炭(tan)處理含氰廢(fei)水

　　在(zai)工業生(sheng)產(chan)(chan)中，金(jin)銀的濕法(fa)提(ti)取、化學纖(xian)維的生(sheng)產(chan)(chan)、煉焦(jiao)、合成(cheng)氨、電鍍、煤(mei)氣生(sheng)產(chan)(chan)等(deng)行業均使(shi)用氰(qing)化物(wu)或副產(chan)(chan)氰(qing)化物(wu)，因(yin)而(er)在(zai)生(sheng)產(chan)(chan)過程(cheng)中必然要排放一定數量的含氰(qing)廢水。

　　活性炭(tan)用(yong)于(yu)凈(jing)化廢水(shui)(shui)已有相當長的歷史，應(ying)用(yong)于(yu)處(chu)理(li)含氰廢水(shui)(shui)的文(wen)獻報道也越來越多.但由于(yu)CN_、HCN在活性炭(tan)上的吸(xi)附容(rong)量(liang)小，一般為3mgCN/gAC～8mgCN/gAC(因品種而異(yi)，在處(chu)理(li)成(cheng)本上不合算(suan)。

　　3.3活性炭(tan)處理(li)含汞廢水

　　活(huo)性炭有吸(xi)附汞和含(han)汞化合物的性能，但吸(xi)附能力有限，只適宜于(yu)處理(li)含(han)汞量低的廢水。如(ru)果含(han)汞的濃度(du)較高，可以先(xian)用化學沉淀法(fa)處理(li)，處理(li)后(hou)含(han)汞約1mg/L，高時可達2-3mg/L，然后(hou)再用活(huo)性炭做(zuo)進一步的處理(li)。

　　3.4活性炭處理含酚廢水
　　含酚(fen)廢水廣泛來源于石油化(hua)工(gong)廠(chang)、樹(shu)脂廠(chang)、焦化(hua)廠(chang)和煉油化(hua)工(gong)廠(chang)。經實驗證明：活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭對苯酚(fen)的(de)吸附(fu)(fu)性(xing)(xing)(xing)能好，溫度升高不利于吸附(fu)(fu)，使吸附(fu)(fu)容量減小；但(dan)升高溫度達到吸附(fu)(fu)平衡的(de)時(shi)間(jian)縮短。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的(de)用(yong)量和吸附(fu)(fu)時(shi)間(jian)存在(zai)最佳(jia)值，在(zai)酸性(xing)(xing)(xing)和中(zhong)性(xing)(xing)(xing)條件(jian)下，去(qu)除率變化(hua)不大；強(qiang)堿(jian)性(xing)(xing)(xing)條件(jian)下，苯酚(fen)去(qu)除率急劇下降，堿(jian)性(xing)(xing)(xing)越強(qiang)，吸附(fu)(fu)效果越差。

　　3.5活(huo)性(xing)炭處理含甲醇(chun)廢水

　　活(huo)性炭(tan)可以吸(xi)附(fu)甲(jia)(jia)醇(chun)，但吸(xi)附(fu)能力不強，只適宜于處理含甲(jia)(jia)醇(chun)量低(di)的廢(fei)水(shui)。工程(cheng)運行結果(guo)表明，可將混(hun)合液的COD從(cong)40mg/L降至12mg/L以下，對甲(jia)(jia)醇(chun)的去(qu)除(chu)率達到(dao)93.16%～100%，其(qi)出水(shui)水(shui)質可以滿足回用到(dao)鍋爐脫(tuo)鹽水(shui)系統進水(shui)的水(shui)質要(yao)求.

　　3.6煉油廠(chang)的深(shen)度(du)處理

　　煉油廠含油廢(fei)水，經隔(ge)油，氣(qi)浮(fu)和(he)生(sheng)物處(chu)理后(hou)，在經砂濾(lv)和(he)活性(xing)炭過濾(lv)深度處(chu)理。廢(fei)水的含酚量從0.1mg/L(經生(sheng)物處(chu)理后(hou))降(jiang)至0.005mg/L，氰從0.19mg/L降(jiang)至0.048mg/L，COD從85mg/L降(jiang)至18mg/L.

　　4、前景

　　隨(sui)著科學技術的進步和廢水處理的特(te)殊要求，活性(xing)炭的研(yan)究從(cong)本身的孔結(jie)構和比表(biao)(biao)面積(ji)逐(zhu)步發展到研(yan)究表(biao)(biao)面官能(neng)團(tuan)對活性(xing)炭吸附性(xing)能(neng)的影響(xiang)。

　　例如，活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)纖維(wei)(簡稱ACF)近年來在(zai)處(chu)理(li)廢水方(fang)面受(shou)到了(le)科研工作者(zhe)的重視，它的直徑(jing)一般為(wei)5～20μm，其(qi)制(zhi)備原理(li)與傳(chuan)統的活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)制(zhi)備相同，即將纖維(wei)狀(zhuang)碳在(zai)800℃以(yi)上用水蒸氣或二氧化碳活(huo)(huo)(huo)化處(chu)理(li)。纖維(wei)狀(zhuang)活(huo)(huo)(huo)性炭(tan)(tan)的孔(kong)(kong)隙結構(gou)以(yi)微(wei)孔(kong)(kong)為(wei)主，中孔(kong)(kong)很少，幾乎(hu)沒(mei)有(you)大(da)孔(kong)(kong)，比表面積可達 2500m2/g.具有(you)吸附(fu)和脫附(fu)速率決，吸附(fu)容量大(da)，導電(dian)性高等特點。

　　實(shi)驗表明，ACF對苯酚的吸(xi)附(fu)(fu)容(rong)量為248mg/g，吸(xi)附(fu)(fu)飽和后經(jing)多(duo)次再生吸(xi)附(fu)(fu)容(rong)量幾乎不變，吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能比活(huo)性(xing)(xing)炭好。室溫時，在酸(suan)性(xing)(xing)或中性(xing)(xing)條件下(xia)，向100mL濃度為282mg/L的含酚模擬(ni)廢水(shui)投加(jia)活(huo)性(xing)(xing)炭纖(xian)維0.5g，恒溫振蕩30min，苯酚去除(chu)率可達(da)91%.

　　最近(jin)，人們(men)發(fa)現(xian)活(huo)性(xing)炭(tan)不(bu)僅有吸附特(te)性(xing)，同時表現(xian)出(chu)催(cui)化(hua)(hua)特(te)性(xing)，由此而發(fa)展起來的(de)催(cui)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)法日益受到重視，其(qi)研(yan)究也在不(bu)斷深化(hua)(hua)。為了提高(gao)處理效率(lv)，從研(yan)究催(cui)化(hua)(hua)氧化(hua)(hua)機理出(chu)發(fa)，改(gai)變活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)表面結構，提高(gao)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)能(neng)力(li)，尋找理想的(de)吸附劑。

　　5、結語

　　當前(qian)中國使用活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸附法處(chu)(chu)理廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)方(fang)法處(chu)(chu)于初始發(fa)展(zhan)階段。一(yi)些有關的(de)(de)(de)理論和技術(shu)還不(bu)夠成(cheng)熟。而且，在我(wo)國，目前(qian)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)供(gong)應比較緊張，再(zai)生設(she)備少，再(zai)生費用高，限(xian)制了活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)廣(guang)泛使用。不(bu)同(tong)應用需要(yao)不(bu)同(tong)功(gong)能的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)。原有的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)產品不(bu)能滿(man)足新(xin)的(de)(de)(de)要(yao)求，因而不(bu)斷開(kai)發(fa)新(xin)的(de)(de)(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)產品就顯得十(shi)分重(zhong)要(yao)。所以(yi)，它需要(yao)專業工(gong)作者的(de)(de)(de)積極參與和政府的(de)(de)(de)鼎力支持，采取多學(xue)(xue)科(ke)交叉(cha)與融(rong)合的(de)(de)(de)研究方(fang)法，使活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)處(chu)(chu)理廢(fei)水(shui)技術(shu)向著(zhu)更加科(ke)學(xue)(xue)美好的(de)(de)(de)方(fang)向發(fa)展(zhan)。