粉狀活性炭對(duì)飲用水中的嗅味去除及投加方式
粉狀活性炭以優(yōu)質(zhì)木炭為原料，經(jīng)特殊生產(chǎn)工藝精制而成，有物理法、化學(xué)法兩種。經(jīng)水蒸氣活化后， 粉狀活性炭高清圖片
精制處理，粉碎而成。本品外觀為黑色粉末狀，在一般溶液下均不溶解。無臭無味，具有表面積大吸附為強(qiáng)、純度高、濾速快、質(zhì)量穩(wěn)定，具有絮凝效應(yīng)和助濾效應(yīng)等特點(diǎn)。廣泛適用于食品、醫(yī)藥、味精化工等產(chǎn)品的脫色、除雜精制。也可以用于水的凈化處理。
化學(xué)法粉狀活性炭
外觀：為黑色粉末，無臭，無味，在一般溶媒中均不溶解。 性能：以優(yōu)質(zhì)木屑和果殼為原料，氯化鋅、磷酸為活化劑，經(jīng)碳化、活化精制而成，成品吸附能力優(yōu)異，雜質(zhì)含量低。 用途：適用于葡萄糖蔗糖、麥芽糖等糖類的脫色相精制，以及檸檬酸、胱胺酸、油脂、化工產(chǎn)品中大分子色素的去除、提純和精制。 1 引 言
活性炭在水處理中的應(yīng)用已有悠久的歷史[1]。據(jù)記載,原捷克斯洛伐克在1925年率先在水處理中使用活性炭。到了20世紀(jì)50年代以后,活性炭主要用于去除水中天然或加氯后產(chǎn)生的異嗅和異味。到1970年,法國(guó)的大型水廠引入粉末活性炭 (PAC)處理工藝。由于活性炭能有效去除污水中大部分有機(jī)物和某些無機(jī)物,因此, 20世紀(jì)60年代初,歐美各國(guó)開始大量使用活性炭吸附法處理飲用水和工業(yè)廢水,而日本到1963年已普遍實(shí)現(xiàn)用粉末活性炭(PAC)凈化飲用水。目前給水處理中應(yīng)用粉末活性炭(PAC)已成為深度處理和微污染水處理的有效手段。
2 PAC的基本性質(zhì)
PAC是由無定形炭和不同數(shù)量灰分共同構(gòu)成的一種吸附劑,其微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),內(nèi)外比表面大, 吸附性能優(yōu)良,可有效去除嗅、味、色度、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、天然有機(jī)物及人工合成有機(jī)物,且生產(chǎn)方便。PAC制造分成炭化和活化兩步。炭化是在溫度小于600℃的條件下,隔絕空氣加熱原材料,通過炭化去除大部分揮發(fā)成分,是原材料裂解成碎片,再組成穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)。通過活化,燒掉炭化時(shí)吸附的炭氫化合物及孔隙邊緣炭原子,使活性炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),成為一種有多孔結(jié)構(gòu)的炭[1]。
根據(jù)X射線分析,活性炭的結(jié)構(gòu)由許多石墨型層狀結(jié)構(gòu)的微晶不規(guī)則集合而成。微晶的各層是以六個(gè)炭所組成的圓環(huán)為母體,但是有些部位上可以看到,炭原子之間的共價(jià)鍵已經(jīng)斷裂,特別是在層的邊緣部位還有許多非結(jié)晶結(jié)構(gòu),這樣的非結(jié)晶部位容易進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。微晶按三維空間連接時(shí), 在微晶之間所形成的空隙,是活性炭具有微孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。這樣,活性炭的多孔性使活性炭具有極大的內(nèi)表面積,而非結(jié)晶部位更加強(qiáng)了他對(duì)外界物質(zhì)的吸附作用[1]。PAC吸附分物理吸附和化學(xué)吸附兩種,物理吸附和化學(xué)吸附的比較見下表[1]。
3 PAC在飲用水處理應(yīng)用中的重要影響因素
水廠在使用PAC時(shí)應(yīng)注意最佳炭種選擇、投加點(diǎn)選取以及投加量確定這三個(gè)重要問題。
3·1 炭種選擇
粉末活性炭因其孔隙形狀大小分布、表面官能團(tuán)分布以及灰分組成和含量等性質(zhì)的不同,表現(xiàn)出不同的吸附特性。這種化學(xué)性和孔隙組成的不同, 會(huì)影響有機(jī)物在活性炭孔隙中的遷移和擴(kuò)散速度, 并使活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附具有一定的選擇性[1]。在水處理中,對(duì)于不同的水質(zhì),所采用的活性炭炭種會(huì)不同,所以應(yīng)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,選擇合適該水源水質(zhì)的高效經(jīng)濟(jì)的炭種。采用靜態(tài)吸附試驗(yàn),可以初步判斷活性炭的吸附能力和吸附速度,初選最佳炭種[2]。
3·2 投加點(diǎn)選取
粉末活性炭投加點(diǎn)選擇主要解決可由混凝去除與粉末活性炭吸附去除有機(jī)污染物的競(jìng)爭(zhēng)問題,和絮凝體對(duì)粉末活性炭顆粒的包裹問題[3],目的是在充分發(fā)揮混凝去除有機(jī)污染物能力的同時(shí),再利用粉末活性炭去除剩余有機(jī)污染物,而又要避免絮凝體對(duì)粉末活性炭顆粒的包裹,使總?cè)コ首罡? 粉末活性炭用量最省。不同投加點(diǎn)具有的水利條件不一樣,導(dǎo)致粉末活性炭的吸附效果差別很大。對(duì)于不同的原水水質(zhì),粉末活性炭的最佳投加點(diǎn)也有所不同,因此投加點(diǎn)應(yīng)視情況具體分析。
3·3 投加量確定
對(duì)于PAC的投加量,當(dāng)投加較少時(shí),其吸附容量可以充分利用, PAC基本上沒有浪費(fèi),但同時(shí)目標(biāo)物質(zhì)出水濃度則較高,難以達(dá)標(biāo)。相反,若 PAC投加過多,雖然目標(biāo)物質(zhì)出水濃度很小,能滿足飲用水要求,但PAC沒有被充分利用,制水成本會(huì)很高。因此,應(yīng)根據(jù)水廠的實(shí)際水質(zhì)情況, 確定合理、經(jīng)濟(jì)的投加量[4]。
3·4 其他影響因素
除了上面這三個(gè)重要的影響因素,其他因素的影響作用也不容忽視。而環(huán)境因素如pH值、溫度、并存有機(jī)物等均不同程度的影響PAC的吸附效果。伍海輝等人[5]采用投加粉末活性炭(PAC) 進(jìn)行強(qiáng)化黃浦江下游原水常規(guī)工藝處理效果的試驗(yàn),結(jié)果表明:調(diào)節(jié)pH值為6·0~6·5時(shí)其處理效果達(dá)到最好。雖然混凝預(yù)處理可以去除大分子有機(jī)物,避免某些膠體顆粒的在粉末活性炭上的競(jìng)爭(zhēng)吸附,但水中仍然存在一些背景有機(jī)物可能會(huì)參與競(jìng)爭(zhēng)吸附。這種競(jìng)爭(zhēng)吸附毫無疑問會(huì)降低粉末活性炭對(duì)目標(biāo)有機(jī)物的去除[6]。
4 粉末活性炭(PAC)對(duì)特殊有機(jī)污染物的去除
混凝沉淀等常規(guī)工藝對(duì)某些特殊有機(jī)污染物的去除效果很差,原因是這些物質(zhì)分子量都較小,很難通過混凝沉淀去除。
4·1 PAC對(duì)嗅味物質(zhì)的去除
飲用水中的嗅味問題已成為供水界面臨的普遍問題。原水中土嗅味的產(chǎn)生歸因于某些藻類大量繁殖產(chǎn)生的兩種代謝物:土臭素和二甲基異冰片[7]。而混凝、沉淀、過濾、消毒等常規(guī)處理工藝很難將這些物質(zhì)從水中去除。粉末活性炭(PAC)發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積可有效地吸附水中的嗅味物質(zhì)。李大鵬等研究表明[8],除嗅效果與PAC 投加量有一定的線性相關(guān)性,隨著PAC投加量的增加出水嗅閾值降低,且在一定范圍內(nèi)每增加10mg/L 的PAC投加量則去除率就上升5%。其原因是,其他有機(jī)物也占用了PAC的吸附空間,導(dǎo)致PAC投加量小時(shí)的除嗅率較低,增加PAC投加量后增加的那部分PAC相應(yīng)的補(bǔ)充了吸附其他有機(jī)物所耗費(fèi)的炭量,從而提高了對(duì)嗅味的去除率。因此在除嗅過程中,消除原水中其他有機(jī)物的干擾是提高除嗅效果的一個(gè)關(guān)鍵。另外原水嗅閾值的大小對(duì)PAC的除嗅效率沒有明顯的影響。李偉光研究表明[9], PAC后移至混凝開始后再投加的效果比 PAC與混凝劑(如堿鋁)同時(shí)投加會(huì)更好,在混凝中段投加PAC的除嗅效果明顯優(yōu)于投加在混凝前,而且在達(dá)到同樣的效果時(shí)平均可節(jié)約10mg/L 的PAC。這是因?yàn)?原水中存在著一部分即可被混凝去除又可被PAC吸附去除的有機(jī)物,如果將 PAC直接投加在原水中,則其不可避免的會(huì)吸附部分可以混凝去除的有機(jī)物,這些有機(jī)物既占據(jù)了致嗅物質(zhì)的吸附位置又限制了小分子有機(jī)物在空襲內(nèi)的遷移,大大降低了PAC吸附嗅味物質(zhì)的能力。 JianweiYu等研究表明[10],雖然活性炭表面的性質(zhì) (如表面C=O基、C-O基含量、微孔含量、碘值以及亞甲藍(lán)值等)對(duì)其吸附能力有很大影響,但在PAC吸附土臭素和二甲基異冰片時(shí),只有微孔數(shù)量這一參數(shù)與其吸附能力之間有很好的線性相關(guān)性,其他的參數(shù)如碘值等對(duì)其吸附能力影響甚微, 因此可以將微孔數(shù)量作為表征PAC吸附嗅味物質(zhì)能力的有效表征參數(shù)。鞏義市億洋凈水材料廠電話：0371-69599709
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