实践证明,水中溶解性有机碳在采用新的水处理工艺流程后,比原来水处理工艺减少50%,而且因预氯化工艺被取代,水中无有机氯化物产生,活性炭再生周期从原来2~4个月延长到2年以上。此外,出水中氨氮含量显著降低。
大庆石化总厂。为该地区饮用水水质达标,大庆石化总厂对饮用水进行了深度处理技术的研究与试验,开发臭氧生物活性炭处理工艺。经过一年多研究试验工作,取得了令人满意的结果,确定了滤后水-臭氧-生物活性炭-石英砂过滤-出水的工艺流程,并于1995年采用饮用水处理新工艺流程的大庆化肥厂水厂投产;处理规模800m3/h,1996年同样采用新工艺流程的大庆龙凤净水厂和大庆乙烯净水厂投产。这三套饮用水深度处理工艺流程基本相网,图5-2示出大庆化肥厂生活水处理系统工艺流程。
活性炭水处理中的应用实例
活性炭净水
活性炭在水处理领域的应用已经有70年左右的历史。美国使用粉末状活性炭去除氯酚产生的异味,之后活性炭逐渐成为了水处理过程中去味、除色、除臭的有效措施之一。大量研究表明,活性炭对水中的二氯苯酚、三氯苯酚、农药中的有机物以及消毒副产物二氯乙酸和三氯乙酸等都有很好的吸附效果,其净化作用已经得到公认。
美国在20世纪80年代初、每年用于水处理的活性炭为2.5X10°t,并且逐年增加。我国在20世纪60年末开始关注水污染防治,且在近些年来逐步重视,相关科研机构开展了大量的研究工作并取得了大量的成果,同时也开展了相关的实践应用工作。1975年,甘肃白银金属有限公司建成了日处理能力为3X10°m?的颗粒活性炭净水装置。用于净化石油化工污染的地面水、目前仍在使用:1985年北京建成供水1.7X10m/b的水厂。目前。在上海浦东自来水厂、安亭自来水厂应用活性炭做深度处理。自来水水质达到直接应用的标准;首钢采用活性炭处理焦化高浓度污水。处理后本质达到排放的标准。
饮用水处理在某饮用水净化工程中,活性美的季加量为10mgL不同投加点原水处理效果
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采用活性炭厌氧流化床处理含酚废水,可得到高达99.9%的去酚率和96.4%的CODo,去除率,因为活性炭对酚类的吸附作用与生物降解作用结合起来,发挥了两方面的活性,载体流态化也解决了气液分离及介质堵塞问题。用碳酸钾化学活化的煤矸石制得的活性炭,BET比表面积达1236m2/g.孔体积0.679cm/g、表面是疏水性的,对水溶液中酚类污染物有良好的吸附性能。活性炭对含苯酚的废水处理是一种实用的方法,优点是无另外的废物和毒物,无二次污染,又可以有效地再生。研究进口活性炭的饱和吸附容量等性能,提出生产脱苯酚的工艺条件及参数。在生产用于医药、染料等工业的对氨基苯酚过程中,会有大量高浓度有机废水,可以采用Fenton试剂法降解,此法具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和的特点,但其缺点是利用率偏低,成本较高,还需加入均相催化剂,易引起二次污染。采用活性炭与双氧水协同作用(活性炭作催化剂,双氧水作氧化剂),对降解含有对氨基苯酚废水有良好的效果:在H:O:/COD=1.0,活性炭/H2O2=0.5.pH=2的条件下,降解反应可在180min内结束,对氨基苯酚的去除率达74.0%,与Fenton试剂法相比较,COD去除率提高1.75倍。处理含酚废水,以活性炭作催化剂,用湿空气催化氧化酚是有前途的方法。与r氧化铝上的氧化铜为催化剂作对比,经十天运作,用活性炭催化氧化酚的活性要高10倍。以用过的茶叶制成的活性炭可从废水中吸附去除苯酚、磷甲酚、间甲酚、对硝基苯酚、对氯苯酚、2.4二硝基苯酚、2.4-二氯苯酚,并按以上序次增加吸附量。
物理法活性炭通常指气体活化法,是以水蒸气、烟道气(水蒸气、CO:、Nz等的混合气)、CO2或空气等作为活化气体,在800~1000℃的高温下与已经过炭化的原材料接触进行活化的过程。在这个过程中,具有氧化性的活化气体在高温下侵蚀炭化料的表面,使炭化料中原有闭塞的孔隙重新开放并进一步扩大,某些结构因选择性氧化而产生新的孔隙,同时焦油和未炭化物等也被除去,终得到活性炭产品。由于物理法通常采用气体作为活化剂,工艺流程相对简单,产生的废气以CO₂和水蒸气为主,对环境污染小,而且终得到的活性炭产品比表面积高,孔隙结构发达,应用范围广,因此在活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭,下面对物理活化法的机理、工艺流程、装置设备及国内外发展现状等进行具体阐述。
原料炭化
物理法制备活性炭需要先将原料在400~600℃下进行炭化处理,使原料中碳元素以外的主要元素(氢、氧等)以气体形式脱除,通过CO2、CO 的形式也可使一部分碳元素释放出去,残留的碳元素则多数以类似石墨的碳微晶形态存在。然而和石墨晶体不同的是,这些碳微晶的排列是杂乱无章的,因此形成了具有活性炭原始形态的结构。但是仅仅经过炭化处理,碳微品的周围以及碳微晶之间的缝隙仍被热解所产生的焦油或者无定形碳堵塞,因此需要进一步活化处理,除去这些堵塞孔隙的物质才能得到具有发达孔隙结构的活性炭。
气体活化法过程简述
粉状性炭的主要成分是碳,含碳量约90%,通常是用各种植物碎料(木屑、椰壳及蔗渣等)或适当的煤或木炭为原料,经过的加工处理制成。活性炭的内部有很多极微细的孔隙。孔隙的直径很小,故总表面积很大,有很强的吸附能力。因原料和制造方法的不同,活性炭的品种相当多,分别适用于不同的用途。粉状活性炭的微孔可以吸附低分子量的气体和溶液中的小分子,但分子量较高的分子不能进入微孔内;中孔提供进入微孔的通道,本身又能吸附分子量较高的物质;大孔则兼有提供通道和吸附的作用。如果用活性炭吸附小分子物质,例如某些气体和低分子量的有机物,可以使用微孔较多的产品;但如果要吸附较大的分子,则要选用有较多中孔的产品。活性炭的孔隙的状况,决定于所用的生产原料及其成分、制造方法和条件等。
粉状活性炭产品的外形主要有粉状和粒状两大类。粉状活性炭是非常微细的粉末,绝大部分可通过200目筛网,大部分可通过325目筛网,粉的尺寸在1~150μm之间(平均约40μm);通常,炭粉越幼细,它对杂质的吸附速度越大。故常将活性炭产品进行高度的破碎和筛选,得到微细的粉末。粉状炭的缺点是再生比较困难,通常不再生使用,故消耗量较大(近年也有研究将它再生)。粒状活性炭通常都再生使用,消耗量较少。它有不定型颗粒状和柱状颗粒两种,粒度在0.5~4mm之间。前者是通过适当的破碎和筛选得到的,后者则是将原料通过造粒机压制成型的。 ”自然不可改良、生活可以选择 选择绿色生活、健康适度消费
粉状活性炭碘值判断
在无检测设备的情况下如何简单识别活性炭吸附值的高低呢?这里介绍几种比较容易的方法供参考:
1、直接看厂家提供的指标
2、看体积:要想提高活性炭的吸附性能,只有尽可能多地在活性炭上制造孔隙结构,孔隙越多,活性炭越酥松,相对密度也就会越轻,因此好的活性炭手感上会比较轻,在同等重量包装的情况下,性能好的活性炭会比劣质活性炭体积大许多。
3、看气泡。将一小把活性炭投入水中,由于水的渗透作用,水会逐渐浸入活性炭的孔隙结构中,迫使孔隙中的空气排出,从而产生一连串的极为细小的气泡,在水中拉出一条细小的气泡线,同时 会发出丝丝的气泡声,十分有趣。这种现象发生得越剧烈,持续时间越长,活性炭的吸附性就越好。
4、看脱色能力。活性炭吸附能力的另一个表现就是脱色能力,活性炭具有能将有色液体变成浅色或无色的神奇能力,这其实就是因为活性炭吸附了有色液体里的色素分子的原因造成的。正因为活性炭的这种特 性,被广泛应用于制糖工业领域中红糖变白糖的生产过程中。取两只透明杯子,在一只杯子里放入纯净水,然后滴入一滴红墨水(这里可以用任何一种便于观察但不改变水的性质的色素都可以,例如蓝墨水、打印机彩色墨水,但不能使用墨汁和碳素墨水),搅拌均匀后将一半有色水倒入另一个杯子中留作对比样。将活性炭放入 有色水中,数量应达到水的一半或更多,这样效果会比较明显,静置10—20分钟后与对比水样进行对照,在同等条件下,脱色效果越强说明活性炭吸附性越好。