粉末活性炭在净水处置中的应用及研究

1、粉末活性炭在净水处置中的应用及研究摘要：国外利用粉末活性炭去除水中有机物？除色？除嗅味物质己取得成功的体会与较好的去除成效？如上世纪20年代美国芝加哥，已成功利用粉末活性炭与慢砂过滤工艺相结合，防预了饮用水的氯酚污染；在东普鲁士早已利用粉末活性炭 排除季节性的原水藻类异味等？以为尽管颗粒活性炭能保证良好的工艺性，但吸附循环的较短时刻仍是粉末活性炭的优 势？国内利用粉末活性炭去除污染物正处于研究当中，目前实际的应用仍然不多？关键词：粉末活性炭吸附投加编者案：由澳门自来水？中国水协科技委？中法水务投资 和法国苏伊士集团主办的水质技术进展研讨会最近在澳门 举行？研讨会共收到论文20余篇，中外水业专家

2、？学者就微污 染水源水紫外线预处置灭藻技术？粉末活性炭在净水处置中的应用？改良清水池设计以提高消毒效率及减少消毒副产物 等课题进行了探讨，对行业水质技术的提高具有踊跃的推动 作用？由于版面有限，本报选择篇幅较短小的论文刊发，以飨行业读者？国外利用粉末活性炭去除水中有机物？除色？除嗅味物质己取得成功的体会与较好的去除成效？如上世纪20年代美国芝加哥，已成功利用粉末活性炭与慢砂过滤工艺相结合，防预了饮用水的氯酚污染；在东普鲁士早已利用粉末活性炭 排除季节性的原水藻类异味等？以为尽管颗粒活性炭能保证良好的工艺性，但吸附循环的较短时刻仍是粉末活性炭的优 势？国内利用粉末活性炭去除污染物正处于研究当中，

3、目前实际的应用仍然不多？粉末活性炭的投加量与水的浊度？臭味物质的浓度有关，投加量应依照水质的特点实验确信？研究的关键是如何依照自身企业的实际情形，致突变污染物的组成，不同水源水厂不同工艺配置的特点，进行大量的室内外实验，寻觅相适应的投加工艺和投加碳的品种，以期成立相对经济？简单易行的投加粉末活性炭工艺 ？一？粉末活性炭的净水效能研究粉末活性炭吸附水中溶质分子是一个复杂的进程，是几种力综合作用的结果，包括离子吸引力？范德华力？化学杂和 力？依照吸附的双速度扩散理论以为，吸附是一个由迅速扩散缓和慢扩散两时期组成的双速进程，迅速扩散在数小时内即完成，发挥了 60%-80嫡性炭的吸附容量？迅速扩散是溶

4、质 分子在碳粒内沿径向均匀散布的阻力小的大孔隙中扩散的 进程？这些大孔隙产生径向的扩散阻力？当分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩散时，由于受到狭小孔径所产 生的专门大阻力，从而极为缓慢？微孔也是在碳粒内均匀散 布，但不组成径向的扩散阻力？阻碍粉末活性炭吸附的因素涉及溶质分子极性？分子量大小？空间结构，这一点取决于水 源水质的特点？活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性？(一)投加工艺的选择国外专家曾对粉末活性炭的应用情形进行分析研究，以为粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除要紧取决于该 化合物的类型？在选择投加点时，必需考虑混合程度和处置 接触时刻，尽可能减少水处置药剂对吸附的干扰？依照国

5、内奥水厂最近几年应用粉末活性炭的体会以为，关于有生活污水？工业污水的排放，造成水体富营养化，致使水体藻类等微 生物急剧繁衍等，属于污染较严峻？较为复杂的水源；枯水期 时常散发成份复杂的异臭？异味，再加上取水河段为潮感河流，污水回荡时刻长，污染造成的危害较大？选取投加粉末活性炭工艺时，要紧考虑：(1)投加点要有充沛的搅拌条件，使粉末活性炭能快速 与处置水有良好的混合接触？(2)尽可能延长粉末活性炭与水体接触吸附时刻，充分利用粉末活性炭的吸附能力，提高吸附率？(3)尽可能选取粒径小的粉末活性炭，使一样重量的活性炭吸附面积相对大；选取中孔较发达的木质活性炭，力求 提高活性炭对有机物的吸附效能？(4)

6、尽可能减小水处置进程中的化学药品干扰，如氯？高镒酸钾？混凝剂等？(5)要依照投加量的多少？场地条件选取干式或湿式投加？(6)依照水质污染状态确信投加量？投加量从5-30mg/L不等？奥水厂投加粉末活性炭工艺如下：(二)投加粉末活性炭明显改善由水水质(1)投加粉末活性炭对去除色度有明显成效？色度的去除有报导可达70%,色度低说明去除有机物的效率高，除铁？镒的成效好？但去除色度的成效并无和投加活性炭量成正比 其复杂的机理，还有待下一步研究？(2)投加粉末活性炭对去除嗅味有明显成效？南方莫水体的富营养化水体不仅是藻类繁衍和杀灭进程产生的异臭，还面对复杂的工业排污污染，水体长期酚类物质的异样浓度所引发

7、的异臭？由于致臭物质的动态性和不确信性，故臭味的定量分析成为十分艰巨的课题，假想要通过量年对特定水 体的调查研究，设立相关的数学模型，设立相应的分析方式，才能慢慢解决？目前臭味的检测一样是用人的感官去鉴定，人为的误差较大？除臭是粉末活性炭去除污染物的一个重要 的综合评判指标，也是供水行业目前面临的确保饮用水平安 的极为重要？难度相当大白感官指标？(3)投加活性炭有助于去除阴离子洗涤剂？国内外化工行业早已有利用粉末活性炭，来净化去除工业废水中的洗涤剂的工艺？也是粉末活性炭去除较大分子合成有机物的一个 评判指标？(4)投加活性炭有助于对藻类的去除？投加了粉末活性炭阻隔了藻类的光吸收，同时在浊度较低

8、的水源中有明显的 助凝作用，有助于在混凝沉淀中去除藻类？如应用投加粉末活性炭？聚丙烯酰胺助凝？高镒酸钾氧化的联合协同作用，严 格操纵沉淀池由水浊度为1NTU以下，那么藻类的去除率可高达 95%-98%？(5)投加粉末活性炭使化学耗氧量 (CODmn和CODcr)？五 日生化需氧(BOD5)量大大降低，这些与水体有机污染程度正 相关的表征指标的下降，说明了水体有毒有害物质的去除程 度？(6)投加粉末活性炭对酚类的去除有良好的成效？上世纪30年代，国外已有采纳粉末活性炭吸附焦化厂废水中苯酚 的工艺？依照水厂的应用体会，以为在原水挥发性酚在0.005mg/L以下，投加粉末活性炭20mg/L以下，能够

9、有效地去 除；假设原水挥发性酚在 0.005mg/L以上,0.01mg/L以下，可 明显减低由厂水挥发性酚含量；但原水挥发性酚大于 0.01mg/L时,单靠投加粉末活性炭，难以取得良好的去除成 效？粉末活性炭对酚类的去除成效，是综合评判吸附能力的重要指标，关于酚类污染严峻的水体尤其重要？(7)投加活性炭粉时由水浊度的阻碍？投加活性炭后由于活性炭比重大，并具有良好吸附性能，吸附在絮状物上，增 加絮状物的比重，使水中相当部份有机物取得去除，具有良好的助凝性能？关于莫浊度低，絮状物由于有机胶体过量而 轻佻的水体，助凝成效较显著？投加粉末活性炭后，沉淀池？ 滤池由水浊度大幅度下降，自来水水质大幅度提高

10、 ？沉淀池由水浊度下降近 60%,由厂水由水浊度下降近70%？旦粉末活性炭投量大时，会发生微小碳粒穿透滤池的现象，阻碍由水浊度，因此当投加量大时，要严格操纵好滤速和滤池由水浊 度？(8)投加粉末活性炭对水体致突变性的阻碍水体致突变性用Ame技验查验，实验菌种为TA98？TA100, 用XAD树脂吸附水样中致突变有机物 ，洗脱物用平皿渗入法 作三个浓度查验，用突变菌落数和对应的受试物浓度作回归 曲线，以突变菌落数为自发还变菌落数两倍时的对应水样体积作为该水样的最低致突变剂量？比较各水样的最低致突变剂量可知其所含致突变有机物的多少？奥水厂水源常年致突变实验呈阳性，常规处置加氯消毒后致突变性一样会增

11、加；投加粉末活性炭后，第一次显现由厂水致突变成阴性？这不能不归功于粉末活性炭对有机污染 物的有效去除，从而证明投加粉末活性炭，是常规工艺改善饮用水水质的简捷途径？投加粉末活性碳后，水体相当部份有机物取得去除，水体中胶状物质含量减少，表面粘度下降？粉末活性碳吸附在 絮凝物上，有利于絮体的架桥，能改善絮体的结构？因此对浊 度较低？污染严峻的水体，投加粉末活性炭除有良好的去除 有机污染能力，同时还具有良好的助凝作用，使由水水质取得大幅度提高？是一种投资相对小？生效快，尤其是关于规模 较大的旧水厂，是处置污染水源的一种靠得住的净化工艺？二？粉末活性炭的吸附性能评判研究另一方面，关于吸附剂粉末活性炭，其

12、内表面化学结构？ 比表面积能够阻碍吸附能力？在实际生产应用中还有吸附速度的问题，活性炭颗粒的孔隙大小？粒径散布决定了溶质分子向碳粒内部扩散的速度？因此活性炭的吸附能力和吸附速度两方面决定了活性炭的质量？因此如何评判选择活性炭的种类和质量，如何依照水源水质选择适合的碳种和投加量，成为生产中亟待研究解决的重要课题？国内一样要紧采纳碘值？亚甲蓝值来评判活性炭的吸附性能？可是生产实践和体会都证明仅采纳这两个指标不能全 面评判活性炭，与实际的吸附成效有所差距？因此采纳这些指标判定活性炭的效能只有部份理论意义，不能全面？准确地反映实际吸附状况？（一）目前评判水处置粉末活性炭的指标存在的问题通过研究发觉：碘

13、值？亚甲蓝值只能够说明活性炭颗粒 中细小孔径的比表面积大小 ，可是在实际生产中有吸附速度 的问题，即净水工艺中吸附时刻是有限的，水处置中应用的粉末活性炭远未达到完全吸附平稳？活性炭颗粒内部中等孔隙是有机物分子的进入通道，一样以为活性炭的中等孔隙越发达越有利于吸附动力学平稳，因其中孔是不是发达决定了 吸附速度？为了结合实际应用，咱们不仅考虑粉末活性炭的 总吸附比表面积（也确实是碘值？亚甲蓝值等指标）,还要判 定粉末活性炭颗粒内部的孔径散布是不是容易达到快速吸 附，即明确转化为如何评判活性炭的孔径散布是不是合理？进一步研究发觉，采纳一些具有特定立体空间结构的有 色大分子能够表征活性炭的孔径散布？同

14、时这些物质能够采纳必然的分析方式精准定量？采纳这一系列的分子量阶梯排列的吸附质来评判粉末活性炭的综合性能，与水厂生产情形和实际水样吸附成效相一致 ？（二）通过研究分析寻觅水体特定的污染表征物，制定相应的评判方式？随实在验深切，采纳莫水源普遍存在的一种典型有机污 染化学工业产品标样来作为吸附质进行实验？这种酚类物质 TOC o 1-5 h z 分子量适中,中等极性，分子空间结构较大，因此能够专门好 地代表水中的较复杂有机分子？采纳综合评判方式来衡量活性炭的性能：采纳碘值？亚甲蓝吸附值评判粉末活性炭的微孔比表面积；采纳一些具有特定结构的大分子表征活性炭的中孔发达情形；采纳一种酚类标样作为复杂有机物

15、质的代表来确信活性炭的吸附能力，通过三方面综合评判能够加倍准确和客观？吸附特定大分子有机物，关于木质碳而言,250目的吸附 成效比200目提高10.1%,325目的比200目提高25.3%;关于 煤质而言,250目的吸附成效比200目提高66.2%,325目的比 200目提高101.5%？关于木质和煤质活性炭吸附特定大分子 有机物成效比较，木质远远优于煤质？吸附特定天然有机物，关于木质碳而言,250目的吸附成 效比200目提高49.2%,325目的比200目提高61.9%;关于煤 质而言，250目的吸附成效比 200目提高48.0%,325目的比200目提高56.0%?以这两种木质和煤质活性炭

16、吸附特定天然有机物比较，木质远远优于煤质，吸附数量超过1-2倍？实验结果说明:l）木材？果核为原料生产的活性炭与无 烟煤为原料生产的活性炭相较，中孔数量较多，从吸附性能角度看，一样木质？果核类活性炭较适合于更重污染水源，去除以酚类为主的致臭污染物水处置应用？煤质碳由于比重较大，相对用于助凝去除有机物和价钱上有优势，尤其是关于不是以酚类为主的污染源的吸附流程较短的水厂？通过研究以为粉末活性炭的吸附能力与粒径相关，粒径越小，比表面积越大，吸附越强；但粒径过小，易于穿透滤层，引发用户不 满？依照生产应用体会以为，如在吸水口投加的水厂，为了充 分利用粉末活性炭的吸附能力，宜采纳目数大于 250目的粉末活性炭；但同时必需严格操纵沉淀池由水浊度为1NTU左右,严格操纵好滤池滤速 ？投加量较大的和在混凝沉淀后投加的 水厂，宜采纳小于200目的粉末活性炭，以确保自来水水质？三？小结随着净水深度处置工艺的推行和活性炭生物滤池的应 用，尽管颗粒活性炭表现由良好的工艺性，但粉末活性炭吸附循环时刻较短，投加方式较为简捷，费用较低，可依照水体 污染情形随时改换碳种，仍是其突生的优势 ？关于固有工艺的水厂改善由水水质，关于突发污染事故的迅速处置，是颗粒活性炭无法取代的功能？因此，随着国内水体环境的不断恶化，水质要求的不断提升,在水处置行业应用粉末活性炭 的