活性炭在水处理中的过滤原理

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  • 来源:昌海环保

随着水体污染的日前加剧和水质标准的提高,在生活饮用水的深度处理和工业污水回收利用项目中,经常会碰到如何简单、有效、经济地去除原水中的重金属离子、有机和无机污染物, 降低原水中的cod 及异味等问题。活性炭可以有效去除几乎无法分解的氨基甲酸类杀虫剂和cod 等,活性炭作为水处理中不可缺少的净水材料,也

得到广泛应用。

活性炭能有效去除水中的游离氯和某些金属(如汞、锑、锡、铬等),且不易产生二次污染,所以常被用于家庭用水及饮用水的净化处理工艺中。活性炭可以用木头、煤、椰壳、锯末等各种含碳的物质经一系列工艺过程制得,由不同原料制得的活性炭具有不同的硬度、粒径大小和比表面积。所以不同型号活性炭有各自的应用领域。

在净化水方面活性炭不仅对色、嗅去除效果良好,而且对合成洗涤剂也有较高的吸附能力, 利用活性炭去除水中大部分有机物是其重要应用之一。

活性炭的吸附原理

在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长, 活性炭的吸附能力会不同程度地减弱, 吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。

活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。所以,粉末状的活性炭总面积最大,吸附效果最佳,但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中,难以控制,很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动, 水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,携带更换方便。

活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净, 否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前,应在底部和顶部加铺2~3厘米厚的海绵,作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去,活性炭使用2~3个月后,如果过滤效果下降

就应调换新的活性炭,海绵层也要定期更换。

由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。因为吸附过程可看成三个阶段, 内扩散对吸附速度影响较大, 所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷, 也影响吸附的效果。用于水处理的活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与活性炭比表面积有关,比表面积大,微孔数量多,可吸附在细孔壁上的吸附质就多。

吸附速度主要与粒度及细孔分布有关,水处理用的活性炭,要求过渡孔(半径20~1000a)较为发达,有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快, 但

一般来说活性炭的比表面积( bet)越大,吸附力也越大, 但是有时候却不一定。bet 是用氮气或丁烷的吸附方法测出活性炭总表面积的应用参数。按理bet 越大,吸附力就越大。可是在实际应用中这概念有局限性,因为活性炭的孔有大孔、中孔和微孔的区别,有时仅有部分的孔适合于某类大小吸附物的进入。在液相应用中, 通常有机物的吸附值随分子量(分子大小)的提高而提高。直到分子大到不能进孔为止。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔。孔太小,吸附物进不了;孔太大,使单位体积的表面积减少。

在气相应用中, 小分子被吸附进入微孔。这时总表面积的概念是合用的。

活性炭的主要应用领域

活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面,如石化行业的无堿脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(精制填料) 、催化剂载体(钯、铂、铑等)、水净化及污水处理;电力行业的电厂水质处理及保护;化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制;食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色;黄金行业的黄金提取、尾液回收;环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化;以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制, 各种浸渍剂液的制备等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。