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活性炭在水處理的作用


01活性炭的性質


活性炭屬於一種經過特殊處理的炭,其表面具有無數的細小孔隙,孔隙的直徑一般在2—50nm之間,所以活性炭具有較大的表面積,每1克的活性炭,其表面積就能夠達到500m2,部分活性炭甚至能夠達到1500m2,目前對於活性炭的全部應用,幾乎全部以此特徵為基礎。活性炭進行吸附的主要方式是物理吸附,並且活性炭的顆粒越小,其孔隙的擴散速度就越快,該活性炭的吸附能力也就越強。

活性炭外觀為暗黑色,具有良好吸附性能,化學性質穩定,可耐強酸及強鹼,能經受水浸、高溫,密度比水小,是多孔的疏水性吸附劑。


02活性炭的作用機理

活性炭產生吸附的主要原因是固體表面上的原子力場不飽和,有表面能,因而可以吸附某些分子以降低表面能。固體從溶液中吸附溶質分子後,溶液的濃度將降低,而被吸附的分子將在固體表面上濃聚。

活性炭的吸附特性不僅與細孔構造和分佈情況有關,而且還與活性炭的表面化學性質有關。活性炭本身是非極性的,其含量及電荷隨原料組成、活化條件不同而異,低溫活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解後可以放出H+。由於活性炭表面有微弱的極性使其他極性溶質競爭活性炭表面的活性位置,導致非極性溶質吸附量的降低,而對水中某些金屬離子交換吸附或絡合反應,提高了活性炭對金屬離子的吸附效果。

總之,在吸附過程中,真正決定吸附能力的是微孔結構。全部比表面幾乎都是微孔構成的。粗孔和過渡孔分別起著粗、細吸附通道作用,它們的存在和分佈在相當程度上影響了吸附和脫附速率。此外,活性炭吸附性質還受活性炭表面化學性質影響。



03活性炭的水處理上的作用

1、降低COD

活性炭針對污水中難以生物降解去除的有機物進行脫除,如芳香烴、含氯/有毒酚類等,有著良好的吸附效果 。

COD是污水排放的關鍵性指標,用活性炭吸附法去除污水中剩餘有機物, 已在城市污水和工業廢水處理流程中 , 成為有效的處理技術之一, 得到廣泛的應用 。

2、降低色度

如印染廢水、焦化廢水、藥廠廢水等通常都有著色度高的問題。色度在常規污水一級二級處理中較難脫除,

活性炭憑藉其豐富的孔隙結構在脫除色度方面有極大的優勢,對於污水中顏色物質有顯著的吸附效果。

3、水質淨化(上水)

城市自來水經過活性炭處理, 可以有效的去除有機雜質、消毒副產物THM,以及PFAS。對於自來水中的餘氯也具有良好的吸附效果。

活性炭在處理的同時,既不會帶入額外的雜質,也能保留一定量的微量元素,是處理上水水源的有效手段。

活性炭還常用於工業上水純化,在對製程水純度要求較高時,活性炭通常和滲透膜、微孔濾膜等結合使用製備純化水。

4、其它

活性炭對於重金屬能起到一定的化學吸附作用,其含氧官能團的存在還可以改變某些重金屬的化學性質。如活性炭處理電鍍含鉻廢水時 可以將其還原成毒性較低的三價鉻離子。活性炭對於污水中低濃度的汞也有一定的吸附作用。

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