（环境科学专业论文）对微波再生活性炭吸附法深度处理制药废水的研究.pdf

原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进 行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人 承担。 论文作者签名：主星至坠 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关 数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本 学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：主壁圣迨导师签名：数日期：丝生：! 三：篁 i 山东大学硕士学位论文 目录 摘要1 a b s t r a c t 3 第l 章前言7 1 1 活性炭的基本性质7 1 1 1 活性炭的晶格结构7 1 l2 活性炭的孔隙。、。，。、。、。，。、，。7 1 1 3 活性炭的表面氧化物7 1 2 活性炭的应用8 1 2 1 活性炭应用简介8 1 2 2 活性炭在水处理中的应用9 1 3 活性炭微波再生理论与应用1 2 1 3 1 活性炭再生技术概述1 2 1 3 2 微波辐照再生原理1 3 1 3 3 微波加热再生特点1 4 1 3 4 活性炭微波再生法处理废水研究的国内外进展1 4 1 4 制药废水的来源、特点与处理方法1 7 1 4 1 制药废水的来源与特点。1 7 1 4 2 制药废水的处理方法1 8 1 5 选题背景与依据2 1 1 5 1 制药废水深度处理的需求2 l 1 5 2 活性炭微波再生技术研究需求2 1 1 6 研究的目的与内容2 2 1 6 1 研究的目的2 2 1 6 2 研究内容2 3 第2 章实验药品、仪器及分析方法2 5 2 1 实验药品和仪器2 5 由东大学硕士学位论文 2 1 1 实验药剂2 5 2 1 2 实验仪器2 5 2 2 测定方法2 6 2 2 1c o d 的测定方法2 6 2 2 2 活性炭吸碘量测定方法2 6 2 3 活性炭再生效率表示方法2 7 第3 章活性炭再生的影响因素研究2 9 3 1 微波功率和再生时间对活性炭再生的影响2 9 3 1 1 实验方法2 9 3 1 2 实验结果2 9 3 1 3 实验结果分析3 0 3 2 吸附量对活性炭再生的影响3 3 3 2 1 实验方法与实验结果3 3 3 2 2 实验结果分析3 4 3 3 容器对活性炭再生的影响3 6 3 4 本章小结3 8 第4 章制药废水的深度处理3 9 4 1 实验目的3 9 4 2 实验方法3 9 4 3 制药废水的活性炭吸附处理实验4 0 4 3 1 吸附平衡时间的确定4 0 4 3 2 原废水c o d 的活性炭吸附等温线4 l 4 3 3p h 对吸附效果的影响4 2 4 3 4 调节废水p h = 2 5 时吸附平衡时间的确定4 3 4 3 5 调节废水p h = 2 5 后c o d 的活性炭吸附等温线4 4 4 4 活性炭循环再生实验4 5 4 5 成本估算4 7 4 6 本章小结4 8 第5 章结论与存在的问题4 9 由东大学硕士学位论文 i i i 9 o o l 6 4 5 5 5 5 一 一泌 一 一 一 一建 一 一 一 一与 一 一 一 题 一 一 一 一问 一 一 一点的 一 一 论新在献 一 结创存文谢 1 2 3 考 豇曩豇参致 山东大学硕士学位论交 l ， 山东大学硕士学位论文 c a t a l o g u e c h i n e s ea b s t r a c t 1 e n g l i s ha b s t r a c t 3 c h a p t e r1p r e f a c e ，7 1 1b a s i cp r o p e r t i e so f a c t i v a t e dc a r b o n 7 1 1 1t h el a t t i c es t r u c t u r eo fa c t i v a t e dc a r b o n 7 1 1 2t h ep o r es t r u c t u r eo fa c t i v a t e dc a r b o n 7 1 1 3t h es u r f a c eo x i d eo f a c t i v a t e dc a r b o n 7 1 2a p p l i c a t i o n so fa c t i v a t e dc a r b o n 8 1 2 1b r i e fi n t r o d u c t i o no fa p p l i c a t i o n so fa c t i v a t e dc a r b o n 8 1 2 2a p p l i c a t i o no f a c t i v a t e dc a r b o nt ow a s t e w a t e rt r e a t m e n t 9 1 3t h o e r ya n da p p l i c a t i o n so fa c t i v a t e dc a r b o nm i c r o w a v er e g e n e r a t i o n 1 2 1 3 1s u m m a r yo ft e c h n o l o g yo fa c t i v a t e dc a r b o nr e g e n e r a t i o n 12 1 3 2t h et h o e r yo fm i c r o w a v ei r r a d i a t i o nr e g e n e r a t i o n 13 1 3 3t h ef e a t u r e so f m i c r o w a v ei r r a d i a t i o nr e g e n e r a t i o n 1 4 1 3 4r e s e a r c hd e v e l o p m e n to fa c t i v a t e dc a r b o nm i c r o w a v er e g e n e r a t i o nt r e a t w a s t e w a t e ra th o m ea n da b o a r d 1 4 1 4s o u r c e f e a t u r e sa n dt r e a t m e n tm e t h o d so f p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 1 7 1 4 1s o u r c ea n df e a t u r e so f p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 1 7 1 4 2t r e a t m e n tm e t h o d so fp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 18 1 5b a c k g r o u da n db a s i so fs e l e c t i n gt h et o p i c 2 1 1 5 1r e q u i r e m e n to fa d v a n c e dt r e a t m e n to fp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r 21 1 5 2r e q u i r e m e n to f t h o e r ys t u d yo f a c t i v a t e dc a r b o nm i c r o w a v er e g e n e r a t i o n 2 1 i 6r e s e a r c hp u r p o s ea n dc o n t e n t s 2 2 1 6 1r e s e a r c hp u r p o s e 2 2 1 6 2r e s e a r c hc o n t e n t s 2 3 c h a p t e r2e x p e r i m e n t a lc h e m i c a l s i n s t r u m e n t sa n da n a l y t i c a lm e t h o d s 2 5 v 山东大学硕士学位论文 2 1e x p e r i m e n t a lc h e m i c a l sa n di n s t r u m e n t s 2 5 2 1 1e x p e r i m e n t a lc h e m i c a l s 2 5 2 1 2e x p e r i m e n t a li n s t r u m e n t s 2 5 2 2d e t e r m i n a t i o nm e t h o d s 2 6 2 2 1d e t e r m i n a t i o nm e t h o do f c o d 2 6 2 2 2d e t e r m i n a t i o nm e t h o do fa c t i v a t e dc a r b o ni o d i n ea d s o r p t i o nv a l u e 2 6 2 3a c t i v a t e dc a r b o nm i c r o w a v er e g e n e r a t i o ne f f i c i e n c yr e p r e s e n t a t i o n 2 7 c h a p t e r3s t u d yo f a f f e c t i n gf a c m r so f a c t i v a t e dc a r b o nr e g e n e r a t i o n 2 9 3 1t h ei n f l u e n c eo fm i c r o w a v ep o w e ra n di r r a d i a t i o nt i m eo na c t i v a t e dc a r b o n r e g e n e r a t i o n 2 9 3 1 1e x p e r i m e n t a lm e t h o d 2 9 3 1 2e x p e r i m e n t a lr e s u l t s 2 9 3 1 3a n a l y s i so f e m p i r i c a lr e s u l t s 3 0 3 2t h ei n f l u e n c eo fa d s o r p t i o nc a p a c i t yo na c t i v a t e dc a r b o nr e g e n e r a t i o n 3 3 3 2 1e x p e r i m e n t a lm e t h o da n dr e s u l t s 3 3 3 2 2a n a l y s i so fe m p i r i c a lr e s u l t s 3 4 3 3t h ei n f l u e n c eo f c o n t a i n e ro na c t i v a t e dc a r b o nr e g e n e r a t i o n 3 6 3 4c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 3 8 c h a p e r4a d v a n c e dt r e a t m e n to f p h a r m a c e u t i c a l w a s t e w a t e r 3 9 4 1e x p e r i m e n t a lp u r p o s e 3 9 4 2e x p e r i m e n t a lm e t h o d s 3 9 4 3e x p e r i m e n t so ft r e a t m e n to fp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e rw i t ha c t i v a t e dc a r b o n a d s o r p t i o n 4 0 4 3 1d e t e r m i n a t i o no f t i m eo f t h ea d s o r p t i o ne q u i l i b r i u m 4 0 4 3 2t h ea d s o r p t i o ni s o t h e r mo f c o do na c t i v a t e dc a r b o ni nr a ww a s t e w a t e r 4 1 4 3 3t h ei n f l u e n c eo f p hv a l u eo na d s o r p t i o ne f f e c t 4 2 4 3 4d e t e r m i n a t i o no ft i m eo ft h ea d s o r p t i o ne q u i l i b r i u mi nw a s t e w a t e r 删u s t i n gp h v a l u et o2 5 4 3 4 3 5t h ea d s o r p t i o ni s o t h e r mo fc o do na c t i v a t e dc a r b o ni nw a s t e w a t e ra d j u s t i n g p h v a l u et o2 5 4 4 v t 一 山东大学硕士学位论文 _ 一。- _ _ - _ 一 4 4e x p e r i m e n t so fa c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o n r e g e n e r a t i o nc y c l e s 4 5 4 5c o s te s t i m a t i o n 4 7 4 6c o n c l u s i o n so f t h i sc h a p t e r 4 8 c h a p t e r5c o n c l u s i o n sa n de x i s t i n gp r o b l e m s 4 9 5 1c o n c l u s i o n s 4 9 5 2i n n o v a t i o n s 5 0 5 3e x i s t i n gp r o b l e m sa n da d v i c e s 5 0 r e f e r e n c e s 5 1 t h 池5 6 v i i 山东大学硕士学位论文 v i i i 山东大学硕士学位论文 摘要 活性炭吸附是工业废水深度处理的重要方法，目前国内外主要采用热再生法 进行活性炭再生，但是热再生法需要高温，且炭耗高、烧失现象严重，微波辐照 再生法是在热再生法基础上发展起来的一种新的活性炭再生方法，作为一种高 效、节能、省时的再生技术，具有巨大的发展潜力和优势。 化工制药废水处理应用较多的是生化处理。由于药品的品种逐渐增多，并向 着抗光解、抗氧化、抗生化方向发展，所以制药废水水质复杂，处理难度较高， 处理后难以达到排放标准。制药废水的深度处理方法的研究是有必要的。 本文将微波再生一活性炭吸附应用于制药废水的深度处理。以碘吸附值为指 标，通过单因素实验考查了微波功率、微波辐照时间对粉末活性炭性能恢复率、 再生损耗率、综合恢复率的影响，分析了呈现的规律和原因；以c o d 去除率为指 山东大学硕士学位论文 2 ， i 由东大学硕士学位论文 a b s t r a c t a c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o nm e t h o di so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ta d v a n c e d t r e a t m e n tm e t h o d so fi n d u s t r i a lw a s t e w a t e r t h e r m a lr e g e n e r a t i o ni st h em a i n r e g e n e r a t i o nm e t h o do fa c t i v a t e dc a r b o ni nt h ew o r l da tp m s e m ，b u ti tn e e d sh i 【g h t e m p e r a t u r e ，a n di t sw e i g h tl o s sa n db u r n e dl o s sa r es e r i o u s m i c r o w a v ei r r a d i a t i o n r e g e n e r a t i o ni san e wm e t h o db a s e do nt h e r m a lr e g e n e r a t i o n a sa ne f f i c i e n t , e n e r g y a n dt i m es a v i n gm e t h o d ，i th a sp o w e r f u la d v a n t a g e sa n dp o t e n t i a lo fa p p l i c a t i o n s b i o c h e m i c a lm e t h o dw a s c o n l n l o n l ya p p l i e d t oc h e m i c a l p h a r m a c e u t i c a l w a s t e w a t e rt r e a t m e n t b e c a u s et h ek i n d so fm e d i c i n ei sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ea n d t h ep r o p e r t i e so fm e d i c i n ei sb e c o m i n gm o r ea n dm o r ed i f f i c u l tt ob ed e c o m p o s e db y p h o t o ，o x y g e n a n d m i c r o b e s ，p h a r m a c e u t i c a l w a s t e w a t e rw i t h c o m p l i c a t e d c o m p o s i t i o ni sm o r ea n dm o r ed i f f i c u l tt ob et r e a t e d ，w a s t e w a t e ra f t e rt r e a t m e n ti s d i f f i c u l tt om e e tt h e d i s c h a r g e s t a n d a r d a d v a n c e dt r e a t m e n tm e t h o do f p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e ri sv e r yn e c e s s a r y i nt h i sp a p e r ，m i c r o w a v er e g e n e r a t e d - a c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o nm e t h o dw a s u s e dt ot r e a tp h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e r t h r o u g ho r t h o g o n a lt e s ta n ds i n g l ef a c t o r t e s t ，t h ei n f l u e n c i n gf a c t o r so fm i c r o w a v ep o w e r ，p r o c e s s i n gt i m e ，s a m p l ep r o c e s s c a p a c i t yo nt h ef u n c t i o nr e c o v e rr a t i o ，r e g e n e r a t i o na t t r i t i o nr a t i o ，s y n t h e s i s r e s t o r a t i o nr a t i oo fa c t i v a t e dc a r b o nw e r es t u d i e dw i t hs e t t i n gt h ei o d i n ea d s o r p t i o n v a l u ea st h ei n d e x t h er u l e sa n dr e a s o n sa r ea n a l y z e d t r e a t m e n te f f e c to f p h a r m a c e u t i c a lw a s t e w a t e rt r e a t e db ya c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o nw a ss t u d i e dw i t h s e t t i n gc o d r e m o v a lr a t ea st h ei n d e x t h ei n f l u e n c eo fm u l t i p l e a d s o r p t i o n r e g e n e r a t i o nc y c l e so na c t i v a t e dc a r b o na d s o r p t i o np r o p e r t yw a st e s t e d w ea c h i e v e ds e v e r a lc o n c l u s i o n sa sf o l l o w i n g ： w h e nt h ew e i g h to fa c t i v a t e dc a r b o nt ob er e g e n e r a t e dw a s0 8g ，t h ef u n c t i o n r e c o v e rr a t i oo ft h ea c t i v a t e dc a r b o na tm a x i m u mi s9 9 7 a t6 4 8wo fm i c r o w a v e p o w e ra n d18 0so fi r r a d i a t i o nt i m e 。t h es y n t h e s i sr e s t o r a t i o nr a t i oa tb e s ti s9 6 8 a t 4 6 4wo fm i c r o w a v ep o w e ra n d18 0so fi r r a d i a t i o nt i m e t h eb e s tc o n d i t i o no f i 山东大学硬士学位论文 数。 符号意义 r 硫酸亚铁铵标准溶液的浓度，m o l l ； 珩一滴定空白时硫酸亚铁铵标准溶液的体积，m l ： n 滴定水样时硫酸亚铁铵标准溶液的体积，m l ： 卜水样的体积，m l ； 。4 - 式样的碘吸附值，m g g ； c l 胡标准溶液的浓度，m o l l ； c 广_ 硫代硫酸钠标准溶液的浓度，m o l l ； 呢硫代硫酸钠溶液消耗的量，m l ； ，卜试样质量，g ； 1 2 7 碘( 1 2 1 2 ) 摩尔质量，g m o l ； 口越正系数，根据剩余浓度c 3 查表1 得出； c 3 碘标准溶液的剩余浓度，m o l l ； 肛一活性炭性能恢复率，； 孓一活性炭再生损耗率，； z 一活性炭综合恢复率，： p - 微波功率，w ； 卜反应时间，s ： 广活性炭吸附量，m g g ； c - 被吸附物质平衡浓度，m g l ； k ，r 是与溶液的温度、p h 值以及吸附剂和被吸附物质的性质有关的常 山东大学硕士学位论文 山东大学硕士学位论文 第1 章前言 1 1 活性炭的基本性质 活性炭是以含碳为主的物质，如以煤、木炭、椰子壳等作为原料，经高温碳 化和活化制得的疏水非极性吸附剂。其外观为暗黑色，其成分除碳外还含有少量 的氧、氢和硫等元素，以及水分和灰分。 1 1 1 活性炭的晶格结构 在上世纪初，活性炭被认定为无定形炭，后来d - i o f f m a n 通过x r d 分析发现，活 性炭是由尺寸为卜3 1 m 的结晶微粒组成，目前，活性炭被认为是属于微晶类炭系。 而根据里利( r i l e y ) 的x 射线分析数据，除了石墨晶粒外，活性炭还含有一到二 三个无定形碳，并且还含有杂原子，譬如说，氧原子。因此认为活性炭是由石墨 晶粒和无定形碳所构成的多相物质，具有独特的结构。 1 1 2 活性炭的孔隙 由于活性炭独特的晶格结构，在单个微粒间呈现出不同宽度的裂隙和孔隙。 根据国际纯理论与应用化学联合会( i u p a c ) 所提出的分类，直径n o 4i l m 的孔 称之为亚微孔，直径在0 4 - 2 0n m 的孔称为微孑l ，2 0 - 5 0 0n m 的叫做中孔( 也 叫做过渡孔) ，直径大于5 0r i m 的孔称为大孔。根据这种分类，微孑l 在较低的分 压下，在毛细管凝聚作用发生之前，可以被吸附物充满，过渡孔是发生毛细管凝 聚作用的孔，而大孔则具有较大的直径，不会发生毛细管凝聚作用。因此活性炭 的孔隙结构对活性炭的吸附性能有着决定性的作用。 1 1 3 活性炭的表面氧化物 微晶碳的氧络合体，即所谓的表面氧化物。含有表面氧化物的活性炭的表面 极性可以导致从含水的气相环境中极快的吸附水蒸气，同时也可较慢的吸收其他 的蒸气或气体。活性炭在液相中对各种极性物质的选择吸附能力也与这些表面化 合物有关，因此，表面氧化物极大地影响着炭表面的极性，进而影响其吸附能力。 活性炭表面官能团主要可分为含氧官能团和含氮官能团，此外还有含卤素、 硫等元素的官能团乜1 。含氧官能团一般是原料的炭化不完全或者在活化过程中活 由东大学硕士学位论文 性炭与活化剂进行化学反应而结合在表面上的，含氧官能团在活性炭的表面主要 以羟基、羧基、酚基、内酯以及醌等形式存在。 1 2 活性炭的应用 1 2 1 活性炭应用简介 活性炭是一种无毒无味、具有发达细孔结构和巨大比表面积的优良吸附剂。 它具有吸附、催化、物质在其孑l 隙内的积聚、保持物理、化学上的稳定性等特性。 此外，活性炭不溶于水和其他绝大部分溶剂，除了高温下同氧接触，同臭氧、氯、 重铬酸盐等强氧化剂反应外，在诸多实际使用条件下都极为稳定。能在广泛的p h 值和多种溶剂、高温、高压下使用，还能去除放射性物质，以及改善或去除航天、 深潜装置中的空气、水的密闭系统中短时间的性能恶化，活性炭在几乎所有的领 域都获得了广泛的应用n 2 引。 我们是利用活性炭的吸附性或者催化性，也就是用作吸附剂或催化剂。进一 步看，用作催化剂或者催化剂载体时，吸附性都在起着重要作用。一般来说，在 用作吸附剂时，很多场合是增加吸附以外的功能才能提高效果。在实际应用中， 除吸附性、催化性以外，还有物质向细孔内的积聚稳定性和炭本身的反应性等具 有重要作用的特性【3 1 。因此我们在此所介绍的应用以活性炭的主要作用来分类。 1 作为气相吸附剂的应用 防毒面具、口罩和防护服是活性炭应用最早的形式。活性炭可用于空气净化 和空气的氮、氧吸附分离和纯化；工业原料中硫化氢等杂质气体的去除；烟气中 二氧化硫和氮氧化合物的去除。在一些化工企业中，运用活性炭来进行溶剂回收 也得到了实际的应用。作为活性炭精制气体的主要应用，工业氢的变压分离和提 纯，效果也较好h 1 。 2 作为液相吸附剂的应用 糖类制品中进行脱色精制，是活性炭在液相吸附中的最早应用。在食品工业 中，绝大多数甜味剂、调味品、油脂、饮料都可使用活性炭进行脱色精制，除去 色素、胶质和其它杂质。在制药工业中，所有人工合成和生物制药的原料药，尤 其是西药都采用活性炭进行脱色精制，去除杂质、色素和热原等，现已应用于工 业的包括抗菌素、解热药、维生素、磺胺药、注射用针剂等。在环保行业中，活 性炭在水质净化、废水处理、去除农药和病毒等方面己发挥了作用。此外，活性 山东大学硕士学位论文 炭在石化工业中应用于油品精制、脱硫、脱臭。在无机化工工业中应用于原料制 品的精制提纯。在冶金工业中特别是湿法冶金中应用于金、铂等贵金属的提取。 在染织工业中的染料、媒染剂生产过程中也逐渐使用活性炭n 1 。 3 作为催化剂和催化剂载体的应用 活性炭作为接触催化剂可应用于各种异构化、聚合、氧化和卤化反应中。它 也可以作为催化剂载体起助催化作用心1 。例如卢新成、蒋剑春总结了活性炭通过 不同方法吸附和负载催化剂后对v o c s 进行光催化降解的处理效果b 1 。 4 活性炭其它应用 活性炭应用的其他领域是指活性炭的一些特殊应用，它的开发可能给我们的 生活带来意想不到的结果。下面列出了其中的一部分： ( 1 ) 治疗胃肠道疾病、用于吸附有毒物质、血液过滤、血液渗析，如人工肾 中净化毒素： ( 2 ) 金属的精选：如利用其和氢氧化铝和氢氧化铁混合物共同沉淀可以从海 水中分离铀； ( 3 ) 香烟和烟斗的过滤器； ( 4 ) 高真空技术中用来吸附痕量残余气体： ( 5 ) 温度控制：用来制吸附叵温器和获取超低温1 。 1 2 2 活性炭在水处理中的应用 活性炭依其粒径可分为粉末活性炭( p a c ) 和颗粒活性炭( g a c ) 。6 5 9 5 的p a c 可通过3 2 5 目的筛子，9 0 以上可通过2 0 0 目的筛子“1 。在水处理中，粉末活性炭 和颗粒活性炭各自发挥着重要作用。粉末活性炭广泛应用于去除水中的色、嗅、 味和微量有机物，投加量一般2 1 5m g l 。粉末活性炭的主要优点是设备投资省， 价格较便宜，吸附速度快，对短期及突发性水质污染适应能力强。对于p a c 经常 投加量达1 5 2 0m g l 以上的水厂，鉴于经济、管理及再生等方面考虑，以及为 更有效地去除水中微量有机物，使用g a c 更为合理凸1 。活性炭在水处理方面的应 用最早是美国于1 9 2 7 年底开始的，用于芝加哥的自来水处理哺1 ，并很快在各地自 来水厂普及，然后又推广到工业用水、城市下水和工业废水等方面。 l - 在给水方面的应用 近年来，水源水质急剧恶化，采用常规净水装置来净化水质已不能满足要求， 必须增设水的深度净化装置，对水进行深度处理。活性炭用于吸附微量有机物时 9 出东大学硕士学位论文 具有良好的性能，因此活性炭吸附法用在经过其它物化或生化处理的水中效果特 别显著。自来水用活性炭处理，可以除去大部分有机杂质、各种臭味，这比用氯 和漂白粉处理好，它不会造成含氯碳氢化合物( 如氯甲烷) 的形成。卤化甲烷现 已证明是生物细胞的致突变物前驱体，也就是可能引起致癌。此外，活性炭处理 自来水不会导致c a 、m g 的损失，人类长期生活在地球的自然状态，饮用水不是越 纯越好，而要求有一定的钙、镁和其它微量元素，一般而言饮用水的c a 、m g 含量 为3m g l 。此外，活性炭对合成洗涤剂也有较高的吸附能力，并且还能有效地去 除几乎无法分解的氨基甲酸酯类杀虫剂 1 。因此，从科学角度看，人类饮用水或 自来水上水源水经一般自来水工艺和活性炭处理是最有效也是最经济的。我国在 2 0 世纪6 0 年代末期开始将活性炭技术用于污染水源的除臭除味哺1 。1 9 6 5 年沈阳市 自来水公司在沈阳南塔地下水源地，使用颗粒活性炭去除地下水中受石油污染的 乳状油臭味，并进行了生产性试验。1 9 7 5 年在甘肃白银有色金属公司建成日处理 3 万m 3 的粒状活性炭净水装置，净化受石油化工污染的地表水水源，这一装置 目前还在使用。我国南方一些城市和地区，为了改善饮用水水质，研制了不同型 号与规格的活性炭净水器，用于工厂、饭店及家庭。1 9 8 5 年北京市建成日供水1 7 万i n 3 的地表水饮用水厂，采用臭氧氧化和活性炭深度净化流程，在缓解北京水资 源不足的问题上起了一定的作用心1 。 2 在处理城市污水中的应用 城市污水以有机污染物为主，目前采用的污水处理技术，一般将沉淀作为一 级处理，去除有机物及无机悬浮物；将活性污泥等生化处理作为二级处理，去除 能被生物氧化分解的溶解性有机物，对出水要求更高时，还要进行三级处理，主 要去除残留的污染物和营养物质及其它溶解物质。近年来用活性炭吸附法去除污 水中的悬浮物质、剩余溶解性有机物、磷和氯等，已在城市污水三级处理流程中， 成为有效的处理技术之一，逐渐得到广泛的应用阳。在中水回用方面，活性炭的 应用也比较多。日益严重的水资源短缺，越来越多的地方需要进行中水回用，活 性炭的用量也将会变得更多。 3 在处理工业废水中的应用 我国在2 0 世纪7 0 年代开始将活性炭技术用于工业废水的处理。生产实践表 明，活性炭对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的 1 0 出东大学硕士学位论文 吸附效果n 们。一般情况下，对废水中以b o d 、c o d 等综合指标表示的有机物，如合 成染料、表面活性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等，都有独特 的去除能力n 。所以，活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要 方法之一。 1 石油精制废水的处理在石油精制过程中产生的废水，含有各种无机盐及 低分子芳香族、脂肪族的饱和或不饱和糖类化合物，它们和油分子一起形成了石 油精制废水特有的臭气。废水中所含的油臭组分、c o d 、酚及微量油分都可被活 性炭所吸附。 2 石油化工废水的处理石油化工废水的水质比石油精制行业要复杂得多， 其中可溶性有机物多，b o d 、c o d 含量高的物质多。在这个处理废水系统中，活性 炭可用作最后的深度处理。 3 印染废水的处理印染废水中除染料外，还混有作为染料助剂的无机盐 类、有机酸、肥皂油脂表面活性剂等其它有机物，活性炭可用于去除b o d 、c o d 的二级处理组合系统。 4 含表面活性剂废水的处理被广泛应用的a b s 系列合成洗涤剂，由于其结 构非常稳定，因此难以被微生物降解。经过实验，在低浓度废水中，粒状活性炭 处理经二级处理过的废水中的有机物组分是有效的，高浓度废水中，则可用固定 床活性炭吸附塔进行组装处理。 5 制药废水的处理制造药品的种类繁多，废水的处理也不大相同，要就实 际充分实验后，才能决定处理的方式。多数情况下只有几种处理方法组合起来， 才能满足排放的控制指标。活性炭往往就作为这一组合中最后的深度处理。 6 电镀厂含氰废水的处理电镀厂含氰废水毒性强，一般含有较高浓度的氰 化物和金属离子。采用活性炭催化氧化法处理含氰废水，活性炭能将氰化物吸附 后利用空气中的氧气将其氧化成无害成分。该法具有处理能力大，不使用化学药 剂，不产生二次污染等优点。 此外，颗粒状活性炭还用于城市污水的深度处理中，使用颗粒活性炭有利于 去除城市污水中的悬浮物质、溶解有机物、c o d 、浊度、磷和氯等。活性炭可以 与不同的材料联合应用，组成新的工艺技术，以取得更好的处理效果。 山东大学硕士学位论文 1 3 活性炭微波再生理论与应用 1 3 1 活性炭再生技术概述 随着活性炭的应用范围日趋广泛，活性炭的再生开始得到了人们的重视。如 果用过的活性炭无法再生，不仅对资源是很大的浪费，还会对环境造成二次污染。 因此，活性炭的再生具有格外重要的意义。2 0 世纪5 0 年代，颗粒活性炭的热再生 技术已经实现工业化生产。活性炭使用一次后是丢弃还是经再生后循环利用已经 成为反映一个国家活性炭工业水平的重要标准。最早的活性炭再生是18 2 8 年对糖 液脱色用骨质颗粒活性炭的再生，其工艺流程包括发酵、洗涤、干燥、燃烧。2 0 世纪5 0 年代，颗粒活性炭的热再生技术已经实现工业化生产，而粉状活性炭的再 生技术到2 0 世纪7 0 年代才逐渐投入生产【13 1 。活性炭的再生方法可分为两判1 3 。1 4 】， 一是引入物质或能量使吸附质分子与活性炭之间的作用力减弱或消失使吸附质 脱附；二是依靠热分解或氧化还原反应破坏吸附质结构而达到除去吸附质的目 的。 目前国内外已经成熟采用和正在研究中的活性炭