王大川(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710065)

活性炭在水處理應(yīng)用中的研究

王大川(陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司， 陜西 西安 710065)

水是滿足生產(chǎn)生活的基本條件，同時(shí)對(duì)污水的處理也十分關(guān)鍵。當(dāng)前無(wú)論是對(duì)生活用水還是對(duì)工業(yè)用水，均需要經(jīng)過(guò)處理達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)才能進(jìn)行利用。在水處理的過(guò)程當(dāng)中，需要著重去除其中的重金屬離子及其他污染物，以保障生活生產(chǎn)用水的安全。因此，活性炭在水處理中扮演著極為重要的角色。就活性炭在水處理中的應(yīng)用，本文則先對(duì)活性炭的特點(diǎn)進(jìn)行分析，再對(duì)其進(jìn)行水處理的具體方法及應(yīng)用展開深入研究。

活性炭；水處理；應(yīng)用

現(xiàn)代生產(chǎn)生活用水必然會(huì)產(chǎn)生廢水、污水，而處理好廢水、污水是保證用水安全的重要一步。隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們對(duì)生活生產(chǎn)用水的質(zhì)量要求提高，并且對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)也越加嚴(yán)格[1]。在此背景下，活性炭在水處理中的應(yīng)用也越加廣泛，尤其是活性炭可吸附水中重金屬離子及其他污染物，以及其達(dá)到的水處理效果十分顯著。關(guān)于活性炭在水處理中的應(yīng)用，具體分析如下。

1 活性炭及其水處理原理分析

1.1 活性炭

活性炭主要以含炭材料構(gòu)成，其外觀顏色多呈黑色。它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要以孔隙結(jié)構(gòu)組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常發(fā)達(dá)并且不易被肉眼看見，比表面積達(dá)800～2000m2/g。綜合而言，活性炭是具備強(qiáng)吸附能力的一種微晶質(zhì)碳素材料，也可以將其看做是一種催化劑[2]。當(dāng)然，活性炭除了碳元素之外，也包含了其他的化學(xué)元素如氧、氮、氫等，其主要以顆粒狀或粉狀兩種較為常見。通常制備活性炭以含碳物質(zhì)的材料即可，如木材、煤類、果核等均可，原料多種多樣，制備的方法也多種多樣，如物理活化法、微波加熱法等等。而后，在工業(yè)不斷發(fā)展當(dāng)中，活性炭出現(xiàn)了新型的材料，即活性炭纖維，這種材料具備更強(qiáng)的性能和優(yōu)勢(shì)，在水處理中的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)展，甚至還擴(kuò)展到其他更廣的領(lǐng)域。

1.2 活性炭在水處理中具備的性能

活性炭具備的最為突出的性能就是強(qiáng)有力的吸附功能，它的吸附作用主要產(chǎn)生于物理和化學(xué)吸附[3]。而活性炭具體用于何種吸附，主要依據(jù)其孔徑的大小決定。依據(jù)相關(guān)規(guī)定，活性炭的孔徑主要分為三種，即微孔(孔隙直徑<2nm)、中孔(直徑在2^-50nm之間)和大孔(直徑>50nm)。

首先，活性炭的物理吸附主要是由其自身的微孔或者孔隙結(jié)構(gòu)起作用，其吸附的是水和空氣中的雜質(zhì)，前提是這些雜質(zhì)中的分子直徑小于活性炭的每個(gè)孔隙的直徑。其次，活性炭的化學(xué)吸附與活性炭表面雜原子、化學(xué)官能團(tuán)的數(shù)目和類型、化合物三個(gè)方面緊密相關(guān)，這三個(gè)方面主要會(huì)與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，最終形成化學(xué)吸附[4]。在化學(xué)吸附當(dāng)中，活性炭的化學(xué)官能團(tuán)如含氧和含氮官能團(tuán)包括的化學(xué)分子及其結(jié)構(gòu)本身也具備非常強(qiáng)的吸附性。在這兩種吸附的共同作用下，活性炭在處理廢水、污水當(dāng)中則可以充分達(dá)到雜質(zhì)、污染物的吸附，實(shí)現(xiàn)較好的水處理效果，其具備的吸附能力產(chǎn)生的效果主要是以亞甲藍(lán)值、碘值等相關(guān)指標(biāo)為主進(jìn)行判定，而活性炭的吸附能力及吸附量也有相應(yīng)的公式，即

式中：q為吸附量，X為被吸附的物質(zhì)量，M為活性炭的投加量，V為污水的體積，C0為吸附前原水的物質(zhì)濃度，C為吸附平衡時(shí)污水的物質(zhì)濃度。

2 活性炭在水處理中的應(yīng)用分析

2.1 活性炭應(yīng)用于生活用水的處理

在現(xiàn)代人的生活當(dāng)中，生活用水主要來(lái)自于自來(lái)水廠，自來(lái)水廠在提供生活用水的同時(shí)，也需要對(duì)水進(jìn)行處理。針對(duì)生活用水的處理，自來(lái)水廠通常是以氯氧化消毒的方法，這種方法對(duì)水中的污染物質(zhì)的處理效果并不是非常明顯，甚至還可能會(huì)致癌等的問題。因此，許多自來(lái)水廠在逐漸使用活性炭進(jìn)行水處理，應(yīng)用活性炭主要是利用它的吸附性能，具體措施為先對(duì)污水進(jìn)行常規(guī)的處理，通常是在砂過(guò)濾之后使用活性炭，或者直接用活性炭過(guò)濾，大致流程為原水—添加混凝劑—澄清—過(guò)濾—活性炭吸附—出水[5]。采用活性炭處理污水后，出水的水質(zhì)能夠達(dá)到生活用水的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 活性炭應(yīng)用于工業(yè)污水的處理

在當(dāng)前綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)之下，工業(yè)生產(chǎn)做好污水處理工作是綠色發(fā)展的重要體現(xiàn)。而針對(duì)工業(yè)廢水、污水的處理，我國(guó)許多企業(yè)、工廠大多都在使用活性炭開展這項(xiàng)工作。就活性炭在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用，以下結(jié)合相關(guān)實(shí)例進(jìn)行分析。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，活性炭吸附能力非常強(qiáng)，并且可以進(jìn)行循環(huán)利用，在水處理當(dāng)中應(yīng)用十分廣泛，也是其中污水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要充分對(duì)其吸附能力進(jìn)行考慮和控制，從而達(dá)到比較好的水處理效果。值得注意的是，針對(duì)比較難處理的污水、廢水，可以考慮用到活性炭化學(xué)法，對(duì)其進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)改性來(lái)達(dá)到去污效果。上文對(duì)活性炭在水處理中的應(yīng)用進(jìn)行的分析和探討，實(shí)際上還存在許多不全面的地方，但是隨著活性炭應(yīng)用程度的進(jìn)一步擴(kuò)展，以及其深入的應(yīng)用，未來(lái)活性炭循環(huán)使用后吸附能力降低的不足必將會(huì)有所改善。

[1]梁霞,王學(xué)江.活性炭改性方法及其在水處理中的應(yīng)用[J].水處理技術(shù),2011,08:1-6.

[2]徐越群,趙巧麗.活性炭吸附技術(shù)及其在水處理中的應(yīng)用[J].石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,01:48-50.

[3]許亮,王文美,張余,劉金冠.生物活性炭技術(shù)在水處理中的研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè),2010,05:30-34.

[4]馬俊麗.活性炭改性方法及其在水處理中的應(yīng)用[J].質(zhì)量探索,2016,05:45+44.

[5]胡飛.活性炭在水處理中的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保,2014,07:49.