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活性炭在深度处置惩罚饮用水上的手艺

时间:2018-01-08   会见量:1756

活性炭属于一种非极性吸附剂,对非极性、弱极性的有机物有很好的吸附能力。在水处置惩罚中,活性炭作为一种深度处置惩罚手艺,可以用来吸附去除水中的有机物、色、嗅、味和部分重金属离子。

1活性炭吸附原理活性炭的制造与性能

活性炭的形态主要分为粒状炭(GAC)和粉状炭(PAC)两大类。粒状炭可在自来水厂、小区处置惩罚站或家用清水器中用于水质的深度处置惩罚。粉状炭主要在水源水质季节性恶化的自来水厂中用于水质预处置惩罚或应急处置惩罚。近年来又开发了活性炭纤维(ACF)产品,活性炭纤维具有更为富厚的微孔,吸附容量与吸附速率都优于粒状炭,但价钱很高,现在只在少少数家用清水器中接纳。

活性炭是用含有碳的质料制成的,其质料包括:煤、果壳、木屑等。经由高温炭化和活化后,形成了含有富厚孔隙结构的活性炭产品。果壳炭的吸附性能要优于煤质炭,但价钱也较高。自来水厂和小区处置惩罚站多接纳煤质炭,家用清水器多接纳性能更高的果壳炭 ;钚蕴康闹圃旃ひ占1。

活性炭制造工艺 

活性炭制造工艺

活性炭中的孔隙可以分成三类:

    (1)微孔,孔径<40?,其外貌积占活性炭总的外貌积的95%以上,是活性炭的主要吸附区 ;

    2)中孔,又称过渡孔,孔径40-1000?,其外貌积占总外貌积的5%以下,中孔为吸附质进入微孔提供了通道,并可以吸附一些大分子有机物,但因其外貌积较小,对大分子有机物的吸附能力有限 ;    

     (3)大孔,孔径>1000?,占总外貌积的不到1%,主要为吸附质提供通道。

活性炭的孔隙率可达0.60.9cm?/g,比外貌积在700-1200/g ;钚蕴康奈交碇饕俏锢砦,通过很大的比外貌积对吸附质举行吸附 ;钚蕴吭诟呶轮票咐讨,炭的外貌形成了多种官能团,这些官能团对水中的部别离子有一定的化学吸附作用,因此活性炭也可以去除多种重金属离子,其作用机理是通过络合螯相助用,它的选择性较高,属单层吸附,并且脱附较为难题。

1为太原新华化工厂生产的ZJ15活性炭的性能指标。该炭为煤质炭,在海内自来水厂中使用极为普遍,参考价钱每吨约6000元。

活性炭性能指标

1 ZJ15活性炭性能指标吸附容量与吸附等温线

活性炭吸附可以分称为两大类:液相吸赞许气相吸附。液相吸隶属于固液吸附,如水处置惩罚中的活性炭吸附,是本书主要叙述工具 ;气相吸隶属于固气吸附,如用活性炭举行工业有机废气处置惩罚、用于防毒面具等。

1.吸附影响因素

1 吸附质的化学性状吸附质的极性越强,则被活性炭吸附的性能越差。(2 吸附质的分子巨细活性炭的主要吸附外貌积集中在孔径<40?的微孔区。饮用水处置惩罚中实测发明活性炭主要去除分子量<1000的物质,其最大去除区间的分子量为500-1000(饮用水水源中分子量<500部分主要为极性物质,不易被活性炭吸附)。

2.吸附容量确定

活性炭吸附对特定吸附质的吸附容量一样平常用静态烧杯试验确定:取一定量的现实水样于烧杯中,加入差别炭量,搅拌吸附,待吸附平衡后,测定平衡浓度,盘算吸附容量。为加速吸附历程,粒状炭先研磨成粉状,过325目筛。吸附平衡时间约莫为1h.。

活性炭吸附容量盘算式

2活性炭吸附的运行方法与装备

运行方法

活性炭分粉状炭和粒状炭两大类,其运行方法与装备各不相同。生涯饮用水粉状炭吸附处置惩罚是把粉状炭先配成炭浆,随水一连投加,经吸附后再从水中重力疏散出来。粉状炭吸附处置惩罚可与其他处置惩罚工艺合并在一起举行。例如在自来水厂中,粉状炭一样平常是在预处置惩罚处投加,或是与混凝剂一起投加,经由混凝反应后,与混凝剂、悬浮物等配合形成矾花体,再在后续的沉淀池中沉降疏散。    粉状炭吸附的优点是:除投加系统外,可不增添处置惩罚修建物 ;可用于水源水水质恶化的增补与应急处置惩罚系统。缺乏之处是:粉状炭难于接纳,属一次性使用,只管粉状炭的价钱低于粒状炭,但处置惩罚用度也不低。别的,因粉状炭吸附中炭是与出水浓度相平衡举行吸附的,炭的吸附能力未获得充分验展。    关于生涯饮用水处置惩罚中主要接纳的粒状炭,其运行方法可以分为吸附与再生两个阶段。

1.吸附

粒状炭吸附接纳粒状炭过滤的形式。在水厂中,粒状活性炭吸附装备多接纳重力式过滤床的形式,凭证水在炭层中的流向,又分为降流式和升流式两种。关于小区处置惩罚站和家用清水器,粒状炭吸附装备接纳压力式活性炭吸附罐。

凭证活性炭吸附工艺的理论,在炭床中炭层分为:饱和层、吸附带、未事情层三部分,以降流式为例,随着吸附运行时间的增添,进水首先与上部的炭接触,在吸附带中吸附质被吸附,使上部的饱和层一直加厚,吸附带逐步下移。

以上炭床分层的剖析是基于简单吸附质的。在现实的饮用水处置惩罚中,活性炭吸附面临的往往是多组分、低浓度、长吸附周期,保存竞争吸赞许排代吸附(排代吸附指炭上已被吸附的弱吸附质被水中强吸附质所取代,造成弱吸附质脱附的征象),并在一个吸附周期(约莫一年)中要举行多次炭床的反冲洗(自来水厂中炭滤池需每周冲洗),炭层经常被混层。在此种运行条件下,炭床中并无显着的吸附能力分层征象。

当出水不可抵达处置惩罚要求时,炭床退出运行举行活性炭的再生。关于原水水质较好的饮用水处置惩罚,活性炭的吸附周期一样平常在1年左右。可是若是原水水质较差,则炭的吸附周期将大为缩短,只有几个月。别的,若是接纳差别的控制指标,炭床的吸附周期也差别。若是以吸附性极差的三卤甲烷作为炭床事情的终点,吸附周期只有1-3个月 ;可是若是以对嗅、味和有机物的综合去除为事情终点,活性炭的吸附周期可达1年左右。关于家用清水器的活性炭吸附罐,影响炭使用寿命的主要因素是:原水水质、累计处置惩罚水量和装炭量等。

2.再生

饱和的粒状活性炭通过再生可以恢复炭的吸附能力。炭再生要领有:热再生法、溶剂再生法、蒸汽再生法等。其中,热再生法的适用规模最广,饮用水吸附饱和炭的再生都是接纳热再生法。溶剂再生法和蒸汽再生法主要用于少数高浓度、单组分、有接纳价值的工业废水的活性炭吸附处置惩罚。   热再生法的方法有:燃气或燃油加热式、放电加热式、远红外加热式等。其中燃气或燃油式适合与大中型炭再生装备,放电加热式和远红外加热式只适合于小型炭再生装备。

热再生法的原理是在高温下把已经吸附在炭内的有机物烧掉(高温剖析),使炭恢复吸附能力。炭的再生工艺是:饱和炭→脱水→干燥→炭化→活化→冷却→再生炭,与活性炭的生产工艺基内情似,只是用“脱水干燥”取代了生产中的“成型” ;钚蕴吭偕乃鹗试5%(烧失、磨损),炭吸附能力恢复>90%。常用的活性炭热再生装备是立式多段再生炉。

装备

用于生涯饮用水处置惩罚的粒状活性炭吸附装备主要有:活性炭滤池和活性炭滤罐。

活性炭滤池多用于自来水厂,形式与通例处置惩罚的砂滤池基内情同,只是把砂滤料换成了粒状炭,炭层厚度比原砂层略有增添,约莫厚1m,常用滤速10-15m/h ;钚蕴柯顺氐慕峁剐褪娇梢越幽赏ㄋ卓炻顺亍⒑缥顺氐瘸匦。

活性炭滤罐主要用于小型给水、工业给水、小区处置惩罚站、直饮水清水站、家用清水器等 ;钚蕴柯斯藿幽山鹗艚峁,例如钢罐、不锈钢罐 ;钚蕴柯斯拗饕幽裳沽κ皆诵,炭层高度12m,常用滤速1520m/h。但家用清水器因尺寸所限,所用活性炭罐较小,需要较频仍地换炭。 活性炭吸附饱和后需要换炭。大中型活性炭清水装备的饱和炭一样平常经再生后重复使用,只需添加少量新炭(用于增补再生消耗)。关于炭的再生,大型水厂可以自建活性炭再生装备,也可以送专业活性炭再生厂家举行再生,再生用度约莫为新炭用度的四分之一(自行再生)到二分之一(外送商业再生)。为了利便治理,小型吸附装备的活性炭一样平常不再生,饱和后直接替换新炭。

活性炭在生涯饮用水处置惩罚中的应用

在生涯饮用水处置惩罚中活性炭吸附主要用于:生涯饮用水深度处置惩罚、生涯饮用水预处置惩罚、优质直饮水纯清水生产、家用清水器等。

生涯饮用水深度处置惩罚

接纳活性炭的饮用水深度处置惩罚工艺如图2所示。

活性炭饮用水深度处置惩罚工艺

2  使用活性炭的饮用水深度处置惩罚工艺 接纳活性炭的生涯饮用水深度处置惩罚工艺在欧洲已被普遍接纳。在我国现在仅少少数水厂接纳了活性炭。在目今我国水源受到污染,而人民群众对生涯饮用水水质要求一直提高的情形下,将有越来越多的水厂接纳活性炭深度处置惩罚手艺,现在一些都会正在准备增设活性炭深度处置惩罚的水厂手艺刷新工程。表2中所列为现在我国已接纳活性炭深度处置惩罚的部分水厂。 

2  我国接纳活性炭举行深度处置惩罚的水厂

活性炭深度处置惩罚水厂

生涯饮用水预处置惩罚

在生涯饮用水预处置惩罚中,可以使用粉状炭吸附水中的有机物和嗅味物质。关于季节性严重污染的水源水,可以设立投加粉状炭的水源水质恶化应急处置惩罚系统。

优质直饮水、纯清水制备和家用清水器

在优质直饮水、纯清水制备和家用清水器中一样平常都需要使用粒状活性炭吸附,吸附水中有机物,并对水举行脱氯处置惩罚(因含氯水会使膜疏散所用的有机膜老化)。

优质直饮水或纯清水的常用生产工艺如图3所示。

优质直饮水或纯清水生产工艺

3  优质直饮水或纯清水生产工艺

家用清水器常接纳粒状活性炭吸附罐与中空纤维超滤膜组合的手艺蹊径,活性炭的作用是吸附水中有机物和嗅味物质,中空纤维超滤膜的作用是滤除水中大分子有机物、颗粒杂质和微生物等。



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