李白彬

工業(yè)水處理中的粉末活性炭?jī)羲夹g(shù)初探

李白彬

（榆林高新區(qū)供排水公司 陜西榆林 719000）

本文對(duì)工業(yè)水處理中粉末活性炭技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)之上探討了粉末活性炭的凈水原理、應(yīng)用方法以及效果。

工業(yè)水處理；粉末活性炭；凈水技術(shù)

1 引言

隨著生活用水和工業(yè)廢水的大量排放，對(duì)森林環(huán)境與水體資源的污染也越來(lái)越嚴(yán)重，人們更加重視對(duì)于水的處理的同時(shí)，水源凈化處理的技術(shù)也在不斷的提高。在不同的地區(qū)，不同的時(shí)間年代，人們所應(yīng)用的凈化方式也不同，而現(xiàn)在，活性炭?jī)艋菓?yīng)用最廣泛的技術(shù)。采用活性炭進(jìn)行水源的處理已經(jīng)有很長(zhǎng)的時(shí)間了，在這一段時(shí)間，人們對(duì)活性炭?jī)艋夹g(shù)進(jìn)行不斷的實(shí)踐與發(fā)掘，已經(jīng)被普遍認(rèn)為是最科學(xué)合理的水處理措施。在對(duì)活性炭的選擇上，一般是選擇比較經(jīng)濟(jì)的粉末活性炭，并且粉末活性炭水處理效果也比較理想?，F(xiàn)在，我國(guó)正在大力研究粉末活性炭去污技術(shù)，在實(shí)際情況中的應(yīng)用盡管并不是十分普遍，但在不久將來(lái)一定會(huì)獲得最為廣泛的推廣。

2 粉末活性炭的凈水原理與性質(zhì)

2.1 粉末活性炭的凈水原理

粉末活性炭的吸附作用的原理比較復(fù)雜，其吸附效果會(huì)受多種作用力的影響，其中影響活性炭吸附的能力關(guān)鍵性因素是分子與分子間的相互作用力。物質(zhì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)部分子與分子之間會(huì)出現(xiàn)互相吸附的作用，無(wú)論哪一個(gè)分子被吸附到活性炭的內(nèi)部，就會(huì)造成其他的分子被持續(xù)地吸入到活性炭的孔隙當(dāng)中，進(jìn)而出現(xiàn)一種活性炭持續(xù)吸附物質(zhì)結(jié)構(gòu)的形態(tài)。由相關(guān)理論可知，活性炭的吸附作用包括緩慢擴(kuò)散過(guò)程和迅速擴(kuò)散過(guò)程兩個(gè)雙速階段。就迅速擴(kuò)散過(guò)程而言，指水中被吸收的分子在活性炭顆粒內(nèi)沿著阻力較小的碳粒孔隙中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，因?yàn)榛钚蕴坑休^高的孔隙，所以具有較大的擴(kuò)散阻力，當(dāng)溶質(zhì)分子向活性炭的微孔中擴(kuò)散時(shí)，因?yàn)榭紫侗容^狹小，所以阻力比較明顯，這就會(huì)使擴(kuò)散的速度大大降低。

2.2 粉末活性炭的性質(zhì)

粉末活性炭是一種吸附能力較強(qiáng)、比表面積比較大、內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)比較發(fā)達(dá)的一種吸附劑，它微孔的結(jié)構(gòu)比較發(fā)達(dá)，其吸附性能較強(qiáng)。活性炭是由很多石墨型層狀結(jié)構(gòu)的微晶不規(guī)則的組合而成，因?yàn)榛钚蕴康奈⒖捉Y(jié)構(gòu)比較多，顆粒結(jié)構(gòu)比較小，所以有較大的內(nèi)表面積，在對(duì)于化學(xué)有機(jī)物、味、色度等的吸附作用上，一方面吸收速度快，另一方面吸收容量大，效果好。在加上活性炭與活性炭顆粒之間的碰撞，就更加有利于發(fā)揮其吸附作用，增加吸附容量。運(yùn)用粉末活性炭吸附作用對(duì)水進(jìn)行處理，不僅可以使水體中的溶解性有機(jī)物含量降低，而且粉末活性炭也能有效的去除異味物質(zhì)，并且生產(chǎn)比較方便。

3 方法

3.1 工業(yè)水處理中活性炭類型的確定

一般情況下，活性炭的類型包括煤質(zhì)活性炭、果殼活性炭以及木質(zhì)活性炭三類，選擇時(shí)要依據(jù)所在地的實(shí)際供貨情況以及處理水的需求。試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，在相同的條件之下，其中處理效果最理想的是木質(zhì)活性炭，如果經(jīng)濟(jì)比較局限，煤質(zhì)活性炭的效果也比較好。在選擇粉末活性炭時(shí)，需要選擇較小顆粒的活性炭，這種情況下活性炭就會(huì)具有更大外表的面積，吸附的面積也就變大，一方面使吸附作用的速率提高，也充分利用了活性炭。如果選擇了木質(zhì)活性炭，為了保證活性炭有比較理想的吸附能力，需要選用中孔比較發(fā)達(dá)的碳種。一般粉末活性炭在化學(xué)物中的吸附作用都是由這種化合物決定，所以在對(duì)活性炭類型進(jìn)行選擇時(shí)，要結(jié)合所要處理的工業(yè)水中的物質(zhì)含量及成份。在對(duì)工業(yè)水進(jìn)行凈化中，要分析水質(zhì)的成份，選用相配的活性炭的類型，以效益和凈化效果為基礎(chǔ)科學(xué)的選擇合適的活性炭。投加粉末活性炭的炭種要根據(jù)工業(yè)排水的水質(zhì)狀況確定，在實(shí)際運(yùn)用中，選擇粉末活性炭時(shí)要針對(duì)不同的水源污染情況，來(lái)充分發(fā)揮各類活性炭的優(yōu)勢(shì)。

3.2 投加點(diǎn)的選擇

在投加混凝劑和粉末活性炭時(shí)，需要適當(dāng)?shù)目刂苾烧咧g的投加距離，以防兩者間出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)性的吸附。不同的粉末活性炭投加點(diǎn)，其對(duì)不同的水質(zhì)產(chǎn)生不同的吸附效果，其差異性較大。在確定粉末活性炭的投加點(diǎn)時(shí)，需要考慮該點(diǎn)是否符合充分的攪拌要求，這樣不僅能夠使活性炭的吸附效率提高，還有助于活性炭與工業(yè)廢水的最大限度的接觸，進(jìn)而使溶質(zhì)物質(zhì)的吸附效果大大提高。

3.3 投加量的選擇

不斷增加工業(yè)廢水粉末活性炭的投放量，可以提高染物質(zhì)的去除率，只有投放量超過(guò)30mg/L時(shí)，才可以達(dá)到最佳的吸附效果。在工業(yè)水處理中關(guān)于粉末活性炭的投放量的原則為：①在確定粉末活性炭的投加量時(shí)，不僅要考慮經(jīng)濟(jì)的效益，同時(shí)也要保證其上限不可以將濾池穿透。②確定投加量下限的原則是濾后相關(guān)的指標(biāo)達(dá)到相關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在對(duì)工業(yè)水進(jìn)行處理時(shí)，如果粉末活性炭的投放量過(guò)多，則會(huì)出現(xiàn)浪費(fèi)活性炭的現(xiàn)象，就會(huì)使水處理成本增加。與之相反，如果粉末活性炭的投放量不夠，雖然使吸附效率提高了避免了浪費(fèi)，但卻不能保證有效徹底地將工業(yè)水中的污染物質(zhì)吸附。

4 工業(yè)水處理中粉末活性炭應(yīng)用結(jié)果分析

實(shí)踐的研究結(jié)果表明，投加粉末活性炭對(duì)于色度的作用效果較為理想，色度低表明有機(jī)物和金屬離子的去除效果最為理想。同時(shí)粉末活性炭有助于去除酚類物質(zhì)，而且具有較好的去除效果。粉末活性炭對(duì)于陰離子洗滌劑的去除效果也比較理想，而且在工業(yè)水處理中這一吸附作用也獲得了廣泛的應(yīng)用。

5 討論

5.1 粉末活性炭?jī)羲夹g(shù)和傳統(tǒng)處理工藝的比較以及發(fā)展趨勢(shì)

傳統(tǒng)的工業(yè)水處理技術(shù)一般僅僅是去除水中的膠體雜質(zhì)、細(xì)菌和懸浮物，而近年來(lái)伴隨著水源水質(zhì)有機(jī)物污染嚴(yán)重程度的不斷加深，也就改變了污染水體中膠體顆粒的表面特性，進(jìn)而對(duì)混凝的效果造成了影響，使水體中溶解狀體微量有機(jī)物的吸附能力降低。而粉末活性炭則可以有效的去除水中的氯化有機(jī)物、合成有機(jī)物、味道和色度，這也正是在工業(yè)水處理中粉末活性炭得到廣泛應(yīng)用的主要原因，可以有效的避免傳統(tǒng)水處理技術(shù)存在的各種缺陷。與此同時(shí)，粉末活性炭的吸附循環(huán)時(shí)間比較短，投放方式也相對(duì)比較簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)成本也就比較低，因此，粉末活性炭的類型的選擇需要從工業(yè)水的實(shí)際類型和污染程度出發(fā)。

當(dāng)工業(yè)水的污染程度比較嚴(yán)重時(shí)，如果過(guò)量的投放粉末活性炭，就會(huì)使水處理的經(jīng)濟(jì)投入加大。所以，各個(gè)工業(yè)企業(yè)要逐漸的完善和改進(jìn)粉末活性炭?jī)羲募夹g(shù)，進(jìn)而使應(yīng)用活性炭的效率提高，使凈水的成本降低，充分的利用其吸附的能力。就通過(guò)粉末活性炭對(duì)工業(yè)水進(jìn)行處理的企業(yè)而言，使凈水成本降低的一種方式是高效的利用吸附額容量，而這也正是技術(shù)開(kāi)發(fā)與改進(jìn)的方向。在目前的對(duì)工業(yè)水進(jìn)行處理過(guò)程中，由于投加量需要準(zhǔn)確控制的影響，在充分對(duì)水體進(jìn)行凈化的同時(shí)，也存在不能充分的利用大量粉末活性炭的現(xiàn)象。未來(lái)凈化水技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)是高效的利用粉末活性炭，實(shí)現(xiàn)資源充分的利用。

5.2 其他因素對(duì)粉狀活性炭?jī)艋挠绊?/p>

在粉狀活性炭的投加工藝上，除了需要合理選擇活性炭類型、投加點(diǎn)及投加量，其他因素對(duì)于凈化效果影響也非常重要，其中包括水的水溫、PH的影響和有機(jī)物的影響等。工業(yè)水的水溫和PH值主要影響活性炭的作用效果等，不同溫度的水和不同的PH值，投加粉末活性炭的吸附效果也會(huì)存在不同。此外，混凝劑的投加也會(huì)嚴(yán)重影響源水的耗氧量，投加活性炭同期使用混凝劑是聚合硫酸鐵，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)過(guò)硫酸鋁。所謂的耗氧量是在一升水中高錳酸鉀發(fā)生氧化作用消耗的用量。水中有機(jī)物可以間接的通過(guò)耗氧量表示。在耗氧量比較高也就是污染比較嚴(yán)重時(shí)，需要對(duì)投加粉狀活性炭對(duì)于降低耗氧量的影響進(jìn)行觀察。

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TU991.27

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1004-7344（2016）27-0114-02

2016-9-8

李白彬（1983-），男，助理工程師，本科，主要從事自來(lái)水公司企業(yè)管理工作。