摘要:國外利(li)用(yong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去(qu)除(chu)水中有機物(wu)、除(chu)色、除(chu)嗅味(wei)物(wu)質己取得成(cheng)功的經(jing)驗與(yu)較好的去(qu)除(chu)效果(guo)。如(ru)上世紀20年代(dai)美國芝加哥,已(yi)成(cheng)功利(li)用(yong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)與(yu)慢砂過濾工藝相結合,防預了飲用(yong)水的氯酚污染(ran);在東(dong)普(pu)魯士(shi)早已(yi)利(li)用(yong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)消除(chu)季節性(xing)(xing)的原水藻類異味(wei)等(deng)。認(ren)為雖然(ran)(ran)顆粒活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)能保證良好的工藝性(xing)(xing),但吸附循環的較短時間仍(reng)是粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的優(you)點。國內利(li)用(yong)粉(fen)(fen)末(mo)(mo)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)去(qu)除(chu)污染(ran)物(wu)正處于(yu)研究之中,目前實際的應(ying)用(yong)仍(reng)然(ran)(ran)不多(duo)。

關鍵詞:粉末 活性炭 吸附投(tou)加

國(guo)外利(li)用(yong)粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)去(qu)(qu)除(chu)水(shui)中(zhong)有機物(wu)、除(chu)色、除(chu)嗅味(wei)(wei)物(wu)質己取得成功的(de)(de)經驗與(yu)較(jiao)好的(de)(de)去(qu)(qu)除(chu)效(xiao)果。如(ru)上世紀(ji)20年(nian)代美國(guo)芝(zhi)加(jia)(jia)哥,已成功利(li)用(yong)粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)與(yu)慢砂過濾工(gong)(gong)藝(yi)(yi)相(xiang)結合,防預(yu)了飲(yin)用(yong)水(shui)的(de)(de)氯酚(fen)污(wu)染;在東(dong)普魯士早已利(li)用(yong)粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)消除(chu)季節性(xing)的(de)(de)原水(shui)藻類異味(wei)(wei)等。認(ren)為雖然顆粒活性(xing)炭(tan)能保證良好的(de)(de)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)性(xing),但吸(xi)附循環的(de)(de)較(jiao)短時(shi)間仍(reng)(reng)是(shi)粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)的(de)(de)優(you)點(dian)。國(guo)內利(li)用(yong)粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)去(qu)(qu)除(chu)污(wu)染物(wu)正(zheng)處(chu)于研究之中(zhong),目前實際的(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)仍(reng)(reng)然不(bu)多。粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)的(de)(de)投加(jia)(jia)量與(yu)水(shui)的(de)(de)濁度、臭味(wei)(wei)物(wu)質的(de)(de)濃度有關,投加(jia)(jia)量應(ying)(ying)根(gen)據水(shui)質的(de)(de)特(te)點(dian)試驗確定。研究的(de)(de)關鍵(jian)是(shi)如(ru)何根(gen)據自身(shen)企業的(de)(de)實際情(qing)況,致(zhi)突(tu)變污(wu)染物(wu)的(de)(de)組成,不(bu)同水(shui)源水(shui)廠不(bu)同工(gong)(gong)藝(yi)(yi)配置的(de)(de)特(te)點(dian),進行(xing)大量的(de)(de)室內外試驗,尋找相(xiang)適應(ying)(ying)的(de)(de)投加(jia)(jia)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)和(he)投加(jia)(jia)碳的(de)(de)品種,以期建立(li)相(xiang)對經濟、簡單易行(xing)的(de)(de)投加(jia)(jia)粉(fen)末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)工(gong)(gong)藝(yi)(yi)。

一、粉(fen)末活性炭的凈水(shui)效(xiao)能研究

粉末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)附水(shui)(shui)中(zhong)溶質(zhi)(zhi)分子(zi)(zi)是(shi)一個復雜(za)的(de)(de)過(guo)程(cheng),是(shi)幾種力(li)(li)(li)綜(zong)合作用的(de)(de)結(jie)果,包括離(li)子(zi)(zi)吸(xi)(xi)引力(li)(li)(li)、范(fan)德華力(li)(li)(li)、化學(xue)雜(za)和(he)力(li)(li)(li)。根(gen)據吸(xi)(xi)附的(de)(de)雙(shuang)速(su)率擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)理論(lun)認為,吸(xi)(xi)附是(shi)一個由迅(xun)(xun)速(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)和(he)緩(huan)慢(man)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)兩階段構(gou)成的(de)(de)雙(shuang)速(su)過(guo)程(cheng),迅(xun)(xun)速(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)在(zai)數(shu)小(xiao)時內(nei)即完成,發揮了60%-80%活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)吸(xi)(xi)附容(rong)量。迅(xun)(xun)速(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)是(shi)溶質(zhi)(zhi)分子(zi)(zi)在(zai)碳粒內(nei)沿徑向均勻分布的(de)(de)阻(zu)力(li)(li)(li)小(xiao)的(de)(de)大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)隙中(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)的(de)(de)過(guo)程(cheng)。這些大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)隙產(chan)(chan)生徑向的(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)阻(zu)力(li)(li)(li)。當(dang)分子(zi)(zi)從大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)進一步進入(ru)與大(da)(da)孔(kong)(kong)(kong)相通的(de)(de)微(wei)孔(kong)(kong)(kong)中(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)時,由于受到狹(xia)窄孔(kong)(kong)(kong)徑所產(chan)(chan)生的(de)(de)很大(da)(da)阻(zu)力(li)(li)(li),從而極為緩(huan)慢(man)。微(wei)孔(kong)(kong)(kong)也是(shi)在(zai)碳粒內(nei)均勻分布,但不構(gou)成徑向的(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)阻(zu)力(li)(li)(li)。影響粉末(mo)(mo)活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)(xi)附的(de)(de)因素涉及溶質(zhi)(zhi)分子(zi)(zi)極性(xing)、分子(zi)(zi)量大(da)(da)小(xiao)、空(kong)間結(jie)構(gou),這一點取決于水(shui)(shui)源水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)的(de)(de)特征。活性(xing)炭(tan)(tan)(tan)對不同的(de)(de)物質(zhi)(zhi)分子(zi)(zi)具有選擇(ze)吸(xi)(xi)附性(xing)。

(一)投加工藝的選(xuan)擇

國(guo)(guo)外專家曾(ceng)對(dui)(dui)粉末活(huo)性炭(tan)(tan)的應用情況進行分(fen)(fen)析研究,認為(wei)粉末活(huo)性炭(tan)(tan)對(dui)(dui)人工合(he)(he)成化學物(wu)的吸附(fu)去除主要取(qu)決(jue)于該化合(he)(he)物(wu)的類型。在選擇投加(jia)點時,必須考慮混合(he)(he)程(cheng)度和處理接觸時間,盡(jin)量減少水(shui)(shui)(shui)處理藥劑對(dui)(dui)吸附(fu)的干(gan)擾。根據國(guo)(guo)內某水(shui)(shui)(shui)廠近年(nian)應用粉末活(huo)性炭(tan)(tan)的經驗認為(wei),對(dui)(dui)于有生活(huo)污水(shui)(shui)(shui)、工業(ye)污水(shui)(shui)(shui)的排放,造(zao)成水(shui)(shui)(shui)體富營養化,導(dao)致(zhi)水(shui)(shui)(shui)體藻類等微(wei)生物(wu)急劇(ju)繁(fan)殖(zhi)等,屬(shu)于污染較(jiao)嚴重、較(jiao)為(wei)復(fu)雜的水(shui)(shui)(shui)源(yuan);枯(ku)水(shui)(shui)(shui)期(qi)時常散發(fa)成分(fen)(fen)復(fu)雜的異(yi)(yi)臭、異(yi)(yi)味,再加(jia)上取(qu)水(shui)(shui)(shui)河段(duan)為(wei)潮感河流,污水(shui)(shui)(shui)回蕩(dang)時間長,污染造(zao)成的危害較(jiao)大。選取(qu)投加(jia)粉末活(huo)性炭(tan)(tan)工藝時,主要考慮:

(1)投加(jia)點要有充(chong)足(zu)的(de)(de)攪(jiao)拌條件(jian),使粉末活性炭能快速與(yu)處(chu)理水有良好的(de)(de)混合接觸。

(2)盡(jin)量延長粉末(mo)活性(xing)(xing)炭(tan)與水(shui)體接觸吸(xi)附(fu)時(shi)間,充分(fen)利(li)用粉末(mo)活性(xing)(xing)炭(tan)的吸(xi)附(fu)能力(li),提高吸(xi)附(fu)率(lv)。

(3)盡量(liang)選取(qu)粒徑小的(de)粉末活(huo)性(xing)炭,使(shi)同等(deng)重量(liang)的(de)活(huo)性(xing)炭吸附(fu)面積(ji)相對大;選取(qu)中(zhong)孔較發(fa)達(da)的(de)木質活(huo)性(xing)炭,力求提高(gao)活(huo)性(xing)炭對有機物的(de)吸附(fu)效能。

(4)盡(jin)量(liang)減(jian)小(xiao)水(shui)處理過程中(zhong)的化學藥品干擾,如氯、高(gao)錳酸鉀、混凝劑(ji)等。

(5)要根據(ju)投(tou)加(jia)量的多少、場地條件(jian)選取干式或(huo)濕(shi)式投(tou)加(jia)。

(6)根據(ju)水質污染(ran)狀態確定投加量(liang)。投加量(liang)從5-30mg/L不(bu)等(deng)。某(mou)水廠投加粉末活性炭工藝如下:

(二)投加粉(fen)末活性炭明顯(xian)改(gai)善出水(shui)水(shui)質

(1)投加粉末活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去除有報道可達70%,色度低表明去除有機物的效率高,除鐵、錳的效果好。但去除色度的效果并沒有和投加活性炭量成正比,其復雜的機理,還有待下一步研究。
 
(2)投加粉(fen)末活(huo)(huo)性炭對去(qu)除(chu)(chu)嗅味有明顯效(xiao)果。南方某水體的(de)(de)(de)(de)(de)富營養化水體不僅是藻(zao)類繁(fan)殖(zhi)和殺滅過(guo)程(cheng)產生的(de)(de)(de)(de)(de)異臭(chou)(chou),還面對復(fu)雜的(de)(de)(de)(de)(de)工業(ye)排污污染,水體長(chang)期酚類物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)異常濃度所引起的(de)(de)(de)(de)(de)異臭(chou)(chou)。由于(yu)致臭(chou)(chou)物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)動(dong)態性和不確定性,故臭(chou)(chou)味的(de)(de)(de)(de)(de)定量分(fen)析成(cheng)為(wei)十分(fen)艱難的(de)(de)(de)(de)(de)課題(ti),設想要經過(guo)多年對特(te)定水體的(de)(de)(de)(de)(de)調查研究,設立相關的(de)(de)(de)(de)(de)數學模型,設立相應的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)析方法,才能(neng)逐步解決。目前臭(chou)(chou)味的(de)(de)(de)(de)(de)檢(jian)測(ce)一般是用人(ren)的(de)(de)(de)(de)(de)感官去(qu)鑒(jian)定,人(ren)為(wei)的(de)(de)(de)(de)(de)誤差較大。除(chu)(chu)臭(chou)(chou)是粉(fen)末活(huo)(huo)性炭去(qu)除(chu)(chu)污染物的(de)(de)(de)(de)(de)一個(ge)重要的(de)(de)(de)(de)(de)綜合評價(jia)指(zhi)標,也(ye)是供水行業(ye)目前面臨的(de)(de)(de)(de)(de)確保飲用水安全(quan)的(de)(de)(de)(de)(de)極其重要、難度相當大的(de)(de)(de)(de)(de)感官指(zhi)標。

(3)投加活(huo)性炭有(you)助(zhu)于去除(chu)陰離子洗滌劑。國內外化工(gong)(gong)行(xing)業早已(yi)有(you)利用粉末(mo)活(huo)性炭,來凈化去除(chu)工(gong)(gong)業廢水中的(de)洗滌劑的(de)工(gong)(gong)藝。也是(shi)粉末(mo)活(huo)性炭去除(chu)較大分子合成有(you)機物的(de)一個評(ping)價指標。

(4)投(tou)加(jia)活性炭有(you)助(zhu)(zhu)于對藻(zao)類的去除。投(tou)加(jia)了粉(fen)末(mo)(mo)活性炭阻隔了藻(zao)類的光吸收,同(tong)時在(zai)濁度較(jiao)低的水源(yuan)中(zhong)有(you)明顯的助(zhu)(zhu)凝作用,有(you)助(zhu)(zhu)于在(zai)混(hun)凝沉(chen)淀中(zhong)去除藻(zao)類。如應用投(tou)加(jia)粉(fen)末(mo)(mo)活性炭、聚丙烯酰胺助(zhu)(zhu)凝、高錳(meng)酸鉀氧化的聯合協同(tong)作用,嚴格控(kong)制沉(chen)淀池出水濁度為1NTU以下,則藻(zao)類的去除率可高達95%-98%。

(5)投加粉(fen)末活性炭使(shi)化學耗氧量(CODmn和(he)CODcr)、五日生化需氧(BOD5)量大(da)(da)大(da)(da)降低,這些與水體有機污染程(cheng)度正相關的表征指標的下(xia)降,表明了水體有毒(du)有害(hai)物(wu)質的去(qu)除程(cheng)度。

(6)投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)(fen)末活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對酚(fen)(fen)類(lei)的去(qu)除(chu)有良好(hao)的效果(guo)。上世紀30年代,國(guo)外已(yi)有采用(yong)粉(fen)(fen)末活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸附焦化廠(chang)廢水(shui)中(zhong)苯酚(fen)(fen)的工藝。根據水(shui)廠(chang)的應(ying)用(yong)經驗,認為在原水(shui)揮(hui)發性(xing)(xing)酚(fen)(fen)在0.005mg/L以(yi)下,投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)(fen)末活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)20mg/L以(yi)下,可(ke)以(yi)有效地去(qu)除(chu);若原水(shui)揮(hui)發性(xing)(xing)酚(fen)(fen)在0.005mg/L以(yi)上,0.01mg/L以(yi)下,可(ke)明顯減低(di)出廠(chang)水(shui)揮(hui)發性(xing)(xing)酚(fen)(fen)含(han)量;但原水(shui)揮(hui)發性(xing)(xing)酚(fen)(fen)大于(yu)0.01mg/L時,單靠投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)(fen)末活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan),難以(yi)得到良好(hao)的去(qu)除(chu)效果(guo)。粉(fen)(fen)末活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)對酚(fen)(fen)類(lei)的去(qu)除(chu)效果(guo),是綜合評價(jia)吸附能力的重要指標(biao),對于(yu)酚(fen)(fen)類(lei)污染嚴重的水(shui)體尤為重要。

(7)投(tou)加(jia)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)粉時(shi)出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁(zhuo)度(du)(du)的(de)影響。投(tou)加(jia)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)后由(you)于(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)比(bi)重大(da)(da),并具有良好吸附性(xing)(xing)能,吸附在絮狀(zhuang)(zhuang)物(wu)上,增加(jia)絮狀(zhuang)(zhuang)物(wu)的(de)比(bi)重,使水(shui)(shui)中相當部分有機(ji)物(wu)得到(dao)去除,具有良好的(de)助凝性(xing)(xing)能。對于(yu)某濁(zhuo)度(du)(du)低,絮狀(zhuang)(zhuang)物(wu)由(you)于(yu)有機(ji)膠體過多而輕浮的(de)水(shui)(shui)體,助凝效果較顯著。投(tou)加(jia)粉末活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)后,沉淀池、濾(lv)池出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁(zhuo)度(du)(du)大(da)(da)幅度(du)(du)下降(jiang),自來水(shui)(shui)水(shui)(shui)質大(da)(da)幅度(du)(du)提(ti)高。沉淀池出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁(zhuo)度(du)(du)下降(jiang)近60%,出(chu)(chu)(chu)廠(chang)水(shui)(shui)出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁(zhuo)度(du)(du)下降(jiang)近70%。但(dan)粉末活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)投(tou)量大(da)(da)時(shi),會發生微小碳粒穿透濾(lv)池的(de)現象,影響出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁(zhuo)度(du)(du),所以(yi)當投(tou)加(jia)量大(da)(da)時(shi),要嚴(yan)格(ge)控制好濾(lv)速和濾(lv)池出(chu)(chu)(chu)水(shui)(shui)濁(zhuo)度(du)(du)。

(8)投(tou)加粉末活性(xing)炭(tan)對(dui)水體(ti)致突變性(xing)的影(ying)響

水體(ti)致(zhi)突變性用Ames試(shi)驗檢驗,試(shi)驗菌種為(wei)TA98、TA100,用XAD樹脂(zhi)吸(xi)附(fu)水樣中致(zhi)突變有機物,洗脫物用平皿滲(shen)入法(fa)作三(san)個濃(nong)度(du)檢驗,用突變菌落(luo)數(shu)和對(dui)應的(de)(de)受試(shi)物濃(nong)度(du)作回歸曲線,以突變菌落(luo)數(shu)為(wei)自(zi)發(fa)回變菌落(luo)數(shu)兩倍(bei)時的(de)(de)對(dui)應水樣體(ti)積作為(wei)該水樣的(de)(de)最(zui)低致(zhi)突變劑量(liang)(liang)。比較各水樣的(de)(de)最(zui)低致(zhi)突變劑量(liang)(liang)可(ke)知其所含致(zhi)突變有機物的(de)(de)多少。

某水廠(chang)水源常(chang)年致突(tu)變(bian)試(shi)驗(yan)呈陽(yang)性,常(chang)規處(chu)理加氯消毒后(hou)致突(tu)變(bian)性一般會增加;投(tou)加粉末活(huo)性炭(tan)后(hou),首次出(chu)現(xian)出(chu)廠(chang)水致突(tu)變(bian)為陰性。這不(bu)得不(bu)歸功于粉末活(huo)性炭(tan)對有機污(wu)染物(wu)的有效去除(chu),從而證明投(tou)加粉末活(huo)性炭(tan),是常(chang)規工藝改(gai)善飲用水水質的簡捷途徑。

投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)(fen)末活性碳后,水(shui)(shui)體(ti)相(xiang)當部分有機(ji)物得到去除,水(shui)(shui)體(ti)中膠狀物質(zhi)含量減少,表(biao)面粘度(du)下降。粉(fen)(fen)末活性碳吸附在(zai)絮(xu)(xu)凝(ning)物上,有利于絮(xu)(xu)體(ti)的架橋(qiao),能改善(shan)絮(xu)(xu)體(ti)的結構。所以對(dui)(dui)濁度(du)較(jiao)低、污染嚴(yan)重的水(shui)(shui)體(ti),投(tou)(tou)加(jia)粉(fen)(fen)末活性炭除有良好(hao)的去除有機(ji)污染能力(li),同時還具(ju)有良好(hao)的助(zhu)凝(ning)作用,使出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)得到大幅度(du)提(ti)高。是(shi)(shi)(shi)一種投(tou)(tou)資相(xiang)對(dui)(dui)小(xiao)、收效快(kuai),尤其是(shi)(shi)(shi)對(dui)(dui)于規模較(jiao)大的舊水(shui)(shui)廠,是(shi)(shi)(shi)處理污染水(shui)(shui)源的一種可靠(kao)的凈化工藝。

二、粉(fen)末活性炭的吸(xi)附性能評價研究

另一方面(mian),對于吸(xi)附劑粉末活(huo)性(xing)炭(tan),其內(nei)表面(mian)化學(xue)結(jie)構(gou)、比表面(mian)積(ji)可以影響吸(xi)附能力(li)(li)。在實際生產應用(yong)中還有吸(xi)附速率(lv)的(de)(de)(de)問題(ti),活(huo)性(xing)炭(tan)顆粒的(de)(de)(de)孔隙大小、粒徑分布決(jue)定了(le)溶質(zhi)(zhi)分子向碳(tan)粒內(nei)部擴(kuo)散的(de)(de)(de)速度。所以活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)吸(xi)附能力(li)(li)和吸(xi)附速率(lv)兩方面(mian)決(jue)定了(le)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量。因(yin)此如(ru)(ru)何評價選擇(ze)(ze)活(huo)性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)種類和質(zhi)(zhi)量,如(ru)(ru)何根據水源(yuan)水質(zhi)(zhi)選擇(ze)(ze)合適(shi)的(de)(de)(de)碳(tan)種和投(tou)加量,成為生產中亟待研究解決(jue)的(de)(de)(de)重要(yao)課題(ti)。

國內一般主(zhu)要采用(yong)碘值、亞(ya)甲藍值來評(ping)價(jia)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的吸(xi)附性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。但是生產實踐和經驗(yan)都證明僅采用(yong)這兩個(ge)指(zhi)標(biao)不能(neng)(neng)全面評(ping)價(jia)活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭,與實際的吸(xi)附效果有(you)所差(cha)距(ju)。因此采用(yong)這些指(zhi)標(biao)判斷活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭的效能(neng)(neng)只有(you)部(bu)分理論(lun)意義,不能(neng)(neng)全面、準確地(di)反應實際吸(xi)附狀況(kuang)。

(一)目前評價水處理粉末活(huo)性炭的指(zhi)標存(cun)在(zai)的問題

經過研究(jiu)發現:碘(dian)值、亞(ya)甲藍值只(zhi)能夠(gou)表(biao)明活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)顆粒(li)(li)中細小孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)的(de)(de)比表(biao)面積大小,但是(shi)(shi)在實際(ji)生產(chan)中有吸(xi)(xi)附速(su)率的(de)(de)問(wen)題(ti),即(ji)凈(jing)水工藝中吸(xi)(xi)附時間是(shi)(shi)有限的(de)(de),水處(chu)理(li)中應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)粉(fen)末活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)遠未達(da)到完全(quan)吸(xi)(xi)附平衡。活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)顆粒(li)(li)內部(bu)中等(deng)孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)是(shi)(shi)有機物分子的(de)(de)進入通道,一般認(ren)為(wei)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)中等(deng)孔(kong)(kong)(kong)隙(xi)越發達(da)越有利于吸(xi)(xi)附動(dong)力學平衡,所(suo)以中孔(kong)(kong)(kong)是(shi)(shi)否發達(da)決(jue)定(ding)了吸(xi)(xi)附速(su)率。為(wei)了結合實際(ji)應(ying)(ying)用(yong),我(wo)們(men)不(bu)僅(jin)考(kao)慮粉(fen)末活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)總吸(xi)(xi)附比表(biao)面積(也就是(shi)(shi)碘(dian)值、亞(ya)甲藍值等(deng)指(zhi)標),還要判斷粉(fen)末活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)顆粒(li)(li)內部(bu)的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)分布是(shi)(shi)否容易達(da)到快速(su)吸(xi)(xi)附,即(ji)明確轉化為(wei)如(ru)何評價活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)孔(kong)(kong)(kong)徑(jing)分布是(shi)(shi)否合理(li)。

進一(yi)步研究發現(xian),采(cai)(cai)用(yong)一(yi)些具有特定(ding)(ding)立體(ti)空間結構的(de)有色大分子可以表(biao)征活性炭(tan)的(de)孔徑分布。同時這(zhe)些物質可以采(cai)(cai)用(yong)一(yi)定(ding)(ding)的(de)分析(xi)方法精(jing)確定(ding)(ding)量(liang)(liang)。采(cai)(cai)用(yong)這(zhe)一(yi)系列的(de)分子量(liang)(liang)階梯排列的(de)吸附(fu)質來評價粉(fen)末活性炭(tan)的(de)綜合性能,與水廠生產情況(kuang)和實(shi)際水樣吸附(fu)效果相一(yi)致(zhi)。

(二)通過(guo)研(yan)究(jiu)分析(xi)尋找水(shui)體特定(ding)(ding)的(de)污染表征物(wu),制(zhi)定(ding)(ding)相應的(de)評(ping)價方法。

隨著試驗深入(ru),采用某水源(yuan)廣泛存在的一種(zhong)典型有機污染化學工(gong)業(ye)產品標樣來作為吸附質進行試驗。這種(zhong)酚(fen)類物質分子(zi)(zi)量(liang)適中(zhong),中(zhong)等極性,分子(zi)(zi)空間(jian)結構(gou)較大,所以可(ke)以很(hen)好(hao)地(di)代(dai)表水中(zhong)的較復雜(za)有機分子(zi)(zi)。

采用(yong)(yong)綜合評價(jia)方(fang)法(fa)來衡量活性(xing)炭的(de)(de)性(xing)能(neng):采用(yong)(yong)碘值(zhi)(zhi)、亞(ya)甲藍吸附值(zhi)(zhi)評價(jia)粉末活性(xing)炭的(de)(de)微孔(kong)比表面積;采用(yong)(yong)一(yi)些具有特(te)定結構(gou)的(de)(de)大分(fen)子表征活性(xing)炭的(de)(de)中孔(kong)發達(da)情況;采用(yong)(yong)一(yi)種(zhong)酚類(lei)標樣作(zuo)為復雜有機(ji)物(wu)質的(de)(de)代表來確(que)定活性(xing)炭的(de)(de)吸附能(neng)力,通(tong)過(guo)三方(fang)面綜合評判可以(yi)更加(jia)準確(que)和(he)客觀。

吸附(fu)特定(ding)大分子(zi)有(you)機物(wu),對于(yu)(yu)木(mu)質(zhi)(zhi)碳而言,250目(mu)(mu)的(de)吸附(fu)效(xiao)果(guo)(guo)比(bi)200目(mu)(mu)提(ti)(ti)高10.1%,325目(mu)(mu)的(de)比(bi)200目(mu)(mu)提(ti)(ti)高25.3%;對于(yu)(yu)煤質(zhi)(zhi)而言,250目(mu)(mu)的(de)吸附(fu)效(xiao)果(guo)(guo)比(bi)200目(mu)(mu)提(ti)(ti)高66.2%,325目(mu)(mu)的(de)比(bi)200目(mu)(mu)提(ti)(ti)高101.5%。對于(yu)(yu)木(mu)質(zhi)(zhi)和煤質(zhi)(zhi)活性炭(tan)吸附(fu)特定(ding)大分子(zi)有(you)機物(wu)效(xiao)果(guo)(guo)比(bi)較(jiao),木(mu)質(zhi)(zhi)遠遠優于(yu)(yu)煤質(zhi)(zhi)。

吸(xi)附特定(ding)(ding)天然有機(ji)物,對于木質(zhi)(zhi)(zhi)碳(tan)而言(yan),250目(mu)(mu)(mu)的吸(xi)附效果比200目(mu)(mu)(mu)提(ti)高(gao)(gao)49.2%,325目(mu)(mu)(mu)的比200目(mu)(mu)(mu)提(ti)高(gao)(gao)61.9%;對于煤(mei)質(zhi)(zhi)(zhi)而言(yan),250目(mu)(mu)(mu)的吸(xi)附效果比200目(mu)(mu)(mu)提(ti)高(gao)(gao)48.0%,325目(mu)(mu)(mu)的比200目(mu)(mu)(mu)提(ti)高(gao)(gao)56.0%。以這兩種(zhong)木質(zhi)(zhi)(zhi)和煤(mei)質(zhi)(zhi)(zhi)活性炭吸(xi)附特定(ding)(ding)天然有機(ji)物比較(jiao),木質(zhi)(zhi)(zhi)遠(yuan)遠(yuan)優(you)于煤(mei)質(zhi)(zhi)(zhi),吸(xi)附數量超過1-2倍。

試驗結果(guo)表明:l)木材、果(guo)核(he)為(wei)原料生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)與無煙煤(mei)(mei)為(wei)原料生(sheng)(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)(de)(de)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)相(xiang)(xiang)比(bi),中孔數量較(jiao)(jiao)多,從吸(xi)附(fu)(fu)性(xing)(xing)能(neng)角度看,一(yi)般木質(zhi)、果(guo)核(he)類活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)較(jiao)(jiao)適合(he)于(yu)某重污染(ran)水(shui)源(yuan),去除(chu)以(yi)酚(fen)類為(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)致臭污染(ran)物水(shui)處(chu)理(li)應用(yong)。煤(mei)(mei)質(zhi)碳(tan)由(you)于(yu)比(bi)重較(jiao)(jiao)大(da),相(xiang)(xiang)對(dui)用(yong)于(yu)助凝(ning)(ning)去除(chu)有機物和價格(ge)(ge)上(shang)有優勢,尤(you)其是對(dui)于(yu)不(bu)是以(yi)酚(fen)類為(wei)主的(de)(de)(de)(de)(de)污染(ran)源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)流程(cheng)較(jiao)(jiao)短的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)廠(chang)。通過研(yan)究認(ren)(ren)為(wei)粉(fen)末(mo)(mo)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力與粒(li)(li)徑(jing)相(xiang)(xiang)關,粒(li)(li)徑(jing)越小(xiao),比(bi)表面積越大(da),吸(xi)附(fu)(fu)越強(qiang);但(dan)粒(li)(li)徑(jing)過小(xiao),易于(yu)穿透濾層,引起用(yong)戶不(bu)滿。根據生(sheng)(sheng)產(chan)應用(yong)經驗認(ren)(ren)為(wei),如(ru)在吸(xi)水(shui)口投加的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)廠(chang),為(wei)了充分(fen)利用(yong)粉(fen)末(mo)(mo)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力,宜(yi)采用(yong)目數大(da)于(yu)250目的(de)(de)(de)(de)(de)粉(fen)末(mo)(mo)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan);但(dan)同時必(bi)須嚴格(ge)(ge)控(kong)(kong)制沉淀(dian)池出(chu)水(shui)濁度為(wei)1NTU左右,嚴格(ge)(ge)控(kong)(kong)制好濾池濾速。投加量較(jiao)(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)和在混凝(ning)(ning)沉淀(dian)后投加的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)廠(chang),宜(yi)采用(yong)小(xiao)于(yu)200目的(de)(de)(de)(de)(de)粉(fen)末(mo)(mo)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan),以(yi)確(que)保自來水(shui)水(shui)質(zhi)。

三、小結

隨著凈水(shui)(shui)(shui)深度處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)推(tui)廣(guang)和活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)生物濾池的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong),雖然顆粒(li)(li)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)表現(xian)出良好的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)性(xing),但粉末(mo)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)吸附循環(huan)時(shi)間(jian)較短,投加方(fang)式較為(wei)簡捷(jie),費(fei)用(yong)(yong)(yong)較低,可(ke)根據水(shui)(shui)(shui)體(ti)污(wu)染(ran)(ran)情況(kuang)隨時(shi)更換(huan)碳(tan)種(zhong),仍是(shi)其(qi)突出的(de)(de)(de)(de)優點。對(dui)于固有工(gong)藝(yi)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)廠改善出水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi),對(dui)于突發(fa)污(wu)染(ran)(ran)事故的(de)(de)(de)(de)迅速(su)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li),是(shi)顆粒(li)(li)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)無法取代(dai)的(de)(de)(de)(de)功能(neng)。所以,隨著國內水(shui)(shui)(shui)體(ti)環(huan)境(jing)的(de)(de)(de)(de)不斷惡(e)化,水(shui)(shui)(shui)質(zhi)要求的(de)(de)(de)(de)不斷提升(sheng),在水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)行業應用(yong)(yong)(yong)粉末(mo)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)范圍將會不斷擴大。逐漸從迫不得(de)已的(de)(de)(de)(de)應急(ji)事故處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)應用(yong)(yong)(yong),轉向為(wei)提高和改善水(shui)(shui)(shui)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)。粉末(mo)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)在水(shui)(shui)(shui)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)(yong)會越來越廣(guang),將為(wei)防治污(wu)染(ran)(ran),改善飲用(yong)(yong)(yong)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質(zhi),做出重要的(de)(de)(de)(de)貢獻(xian)。

如何根據不同的(de)處(chu)(chu)理水(shui)(shui)體(ti)的(de)污染特征物,選(xuan)用相適(shi)應(ying)的(de)活性炭類型(xing),選(xuan)用恰當的(de)投加(jia)工藝,是水(shui)(shui)處(chu)(chu)理行(xing)業的(de)研(yan)究重點和(he)難點。國外對凈(jing)水(shui)(shui)處(chu)(chu)理活性炭要(yao)求較高(gao),而國內相對顯得(de)跟不上。對于活性炭去除水(shui)(shui)體(ti)異臭(chou)的(de)重要(yao)指標ABS值和(he)酚值研(yan)究不多(duo),再加(jia)上國內水(shui)(shui)體(ti)污染物比(bi)國外的(de)復(fu)雜(za)得(de)多(duo),給處(chu)(chu)理對象的(de)確定(ding)帶(dai)來巨(ju)大(da)的(de)困(kun)難。由(you)于處(chu)(chu)理對象的(de)復(fu)雜(za),使應(ying)用水(shui)(shui)平提高(gao)受到制約(yue)。以上的(de)研(yan)究經(jing)驗和(he)體(ti)會供同行(xing)商討。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章