粉末活性炭在饮用水处理中应用的研究进展
王文清,高乃云,刘宏,王永
(同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化国家重点实验室,上海 92)
摘要:介绍了粉末活性炭(PAC)的基本性质,并对其在饮用水处理应用中的重要影响因素进行了探讨;综述了PAC 去除原水中嗅味物质、藻毒素、消毒副产物前驱物以及农药等痕量有机污染物的研究现状;分析了粉末活性炭 (PAC)与其它工艺的组合技术在饮用水处理中的应用效果,并对其应用前景做出展望。
关键词:粉末活性炭(PAC);组合技术;饮用水;净化;吸附
中图分类号:X131·2 文献标识码:A 文章编号: 1001-3644( )05-0084-05
1 引言
活性炭在水处理中的应用已有悠久的历史[1]。据记载,原捷克斯洛伐克在1925年率先在水处理中使用活性炭。到了20世纪50年代以后,活性炭主要用于去除水中天然或加氯后产生的异嗅和异味。到1970年,法国的大型水厂引入粉末活性炭 (PAC)处理工艺。由于活性炭能有效去除污水中大部分有机物和某些无机物,因此, 20世纪60年代初,欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理饮用水和工业废水,而日本到1963年已普遍实现用粉末活性炭(PAC)净化饮用水。当前给水处理中应用粉末活性炭(PAC)已成为深度处理和微污染水处理的有效手段。
2 PAC的基本性质
PAC是由无定形炭和不同数量灰分共同构成的一种吸附剂,其微孔结构发达,内
外比表面大, 吸附性能优良,可有效去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药、天然有机物及人工合成有机物,且生产方便。PAC制造分成炭化和活化两步。炭化是在温度小于600℃的条件下,隔绝空气加热原材料,经过炭化去除大部分挥
发成分,是原材料裂解成碎片,再组成稳定的新结构。经过活化,烧掉炭化时吸附的炭氢化合物及孔隙边缘炭原子,使活性炭孔隙结构发达,成为一种有多孔结构的炭[1]。
根据X射线分析,活性炭的结构由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成。微晶的各层是以六个炭所组成的圆环为母体,可是有些部位上能够看到,炭原子之间的共价键已经断裂,特别是在层的边缘部位还有许多非结晶结构,这样的非结晶部位容易进行化学反应。微晶按三维空间连接时, 在微晶之间所形成的空隙,是活性炭具有微孔结构的基础。这样,活性炭的多孔性使活性炭具有极大的内表面积,而非结晶部位更加强了她对外界物质的吸附作用[1]。PAC吸附分物理吸附和化学吸附两种,物理吸附和化学吸附的比较见下表[1]。
3 PAC在饮用水处理应用中的重要影响因素
水厂在使用PAC时应注意最佳炭种选择、投加点选取以及投加量确定这三个重要问题。
3·1 炭种选择
粉末活性炭因其孔隙形状大小分布、表面官能团分布以及灰分组成和含量等性质的不同,表现出不同的吸附特性。这种化学性和孔隙组成的不同, 会影响有机
物在活性炭孔隙中的迁移和扩散速度, 并使活性炭对有机物的吸附具有一定的选择性[1]。在水处理中,对于不同的水质,所采用的活性炭炭种会不同,因此应在实验的基础上,选择合适该水源水质的高效经济的炭种。采用静态吸附试验,能够初步判断活性炭的吸附能力和吸附速度,初选最佳炭种[2]。
3·2 投加点选取
粉末活性炭投加点选择主要解决可由混凝去除与粉末活性炭吸附去除有机污染物的竞争问题,和絮凝体对粉末活性炭颗粒的包裹问题[3],目的是在充分发挥混凝去除有机污染物能力的同时,再利用粉末活性炭去除剩余有机污染物,而又要避免絮凝体对粉末活性炭颗粒的包裹,使总去除率最高, 粉末活性炭用量最省。不同投加点具有的水利条件不一样,导致粉末活性炭的吸附效果差别很大。对于不同的原水水质,粉末活性炭的最佳投加点也有所不同,因此投加点应视情况具体分析。
3·3 投加量确定
对于PAC的投加量,当投加较少时,其吸附容量能够充分利用, PAC基本上没有浪费,但同时目标物质出水浓度则较高,难以达标。相反,若 PAC投加过多,虽然目标物质出水浓度很小,能满足饮用水要求,但PAC没有被充分利用,制水成本会很高。因此,应根据水厂的实际水质情况, 确定合理、经济的投加量[4]。
3·4 其它影响因素
除了上面这三个重要的影响因素,其它因素的影响作用也不容忽视。而环境因素如pH值、温度、并存有机物等均不同程度的影响PAC的吸附效果。伍海辉等人[5]采用投加粉末活性炭(PAC) 进行强化黄浦江下游原水常规工艺处理效果的
试验,结果表明:调节pH值为6·0~6·5时其处理效果达到最好。虽然混凝预处理能够去除大分子有机物,避免某些胶体颗粒的在粉末活性炭上的竞争吸附,但水中依然存在一些背景有机物可能会参与竞争吸附。这种竞争吸附毫无疑问会降低粉末活性炭对目标有机物的去除[6]。
4 粉末活性炭(PAC)对特殊有机污染物的去除
混凝沉淀等常规工艺对某些特殊有机污染物的去除效果很差,原因是这些物质分子量都较小,很难经过混凝沉淀去除。
4·1 PAC对嗅味物质的去除
饮用水中的嗅味问题已成为供水界面临的普遍问题。原水中土嗅味的产生归因于某些藻类大量繁殖产生的两种代谢物:土臭素和二甲基异冰片[7]。而混凝、沉淀、过滤、消毒等常规处理工艺很难将这些物质从水中去除。粉末活性炭(PAC)发达的微孔结构和巨大的比表面积可有效地吸附水中的嗅味物质。李大鹏等研究表明[8],除嗅效果与PAC 投加量有一定的线性相关性,随着PAC投加量的增加出水嗅阈值降低,且在一定范围内每增加10mg/L 的PAC投加量则去除率就上升5%。其原因是,其它有机物也占用了PAC的吸附空间,导致PAC投加量小时的除嗅率较低,增加PAC投加量后增加的那部分PAC相应的补充了吸附其它有机物所耗费的炭量,从而提高了对嗅味的去除率。因此在除嗅过程中,消除原水中其它有机物的干扰是提高除嗅效果的一个关键。另外原水嗅阈值的大小对PAC的除嗅效率没有明显的影响。李伟光研究表明[9], PAC后移至混凝开始后再投加的效果比 PAC 与混凝剂(如碱铝)同时投加会更好,在混凝中段投加PAC的除嗅效果明显优于投加在混凝前,而且在达到同样的效果时平均可节约10mg/L 的PAC。这是因为,原水中存在着一部分即可被混凝去除又可被PAC吸附去除的有机物,如果将 PAC直接投加在原水中,则其不可避免的会吸附部分能够混凝去除的有机物,这些有机
物既占据了致嗅物质的吸附位置又限制了小分子有机物在空袭内的迁移,大大降低了PAC吸附嗅味物质的能力。 JianweiYu等研究表明[10],虽然活性炭表面的性质 (如表面C=O基、 C-O基含量、微孔含量、碘值以及亚甲蓝值等)对其吸附能力有很大影响,但在PAC吸附土臭素和二甲基异冰片时,只有微孔数量这一参数与其吸附能力之间有很好的线性相关性,其它的参数如碘值等对其吸附能力影响甚微, 因此能够将微孔数量作为表征PAC吸附嗅味物质能力的有效表征参数。
4·2 PAC对藻毒素的去除
富营养化湖泊中的微囊藻毒素(水华蓝藻的次生代谢产物)对环境和人类健康的危害已成为全球关注的重大环境问题之一。微囊藻毒素能强烈地抑制蛋白磷酸酶(PP1、 PP2A)的活性,是一种强烈的促癌剂。中国科学院武汉水生生物研究所近期的研究结果表明,微囊藻毒素以肝脏为唯一的靶器官,动物性腺是其攻击的第二靶器官[11, 12]。然而,水厂常规混凝工艺对溶解性微囊藻毒素的去除效果较差,去除率一般在20%以下,难以满足要求。有研究表明, PAC对溶解性的微囊藻毒素具有较好地吸附作用[13, 14]。考虑到微囊藻毒素的季节性特征, PAC 吸附能够作为微囊藻毒素污染的应急处理措施。PAC吸附污染物需要一定的时间,其过程可分为快速吸附、基本平衡和完全平衡三个阶段。刘成等研究表明[15]PAC对两种典型的微囊藻毒素(MC-RR和MC-LR)快速吸附阶段大约需要40min,能够达到80%的左右的吸附容量。因此对于取水口到净水厂有一定距离的水厂,可在取水口处投加PAC,利用管道输送时间来完成吸附过程;而对于取水口距离
水厂很近,只能在水厂内投加粉末活性炭的情况,由于吸附时间短,加之与混凝剂形成矾花后还会影响其与水中微囊藻毒素的接触,使得粉末炭的吸附能力难以发挥,因此需适当增加PAC的投量。随着粉末活性炭投量的增加,对微囊藻毒素的去除效果得到明显改进。PAC投量为20mg/L时,对MC-RR和MC-LR的去除率分别为90%和76%,也就是说对于一般原水中两种微囊藻毒素可能发生的最大浓度(10μ
g/L),投加 20mL的粉末活性炭即可将两种毒素的浓度分别降低到1μg/L和2·4μg/L,加之其它水处理单元 (混凝、消毒等)对微囊藻毒素的去除,出水水质能够达到国家新颁布的标准(MC—LR的限值为 1μg/L)。另外, PAC对微囊藻毒素的去除率与藻毒素初始浓度无关,这能够用理想吸附溶液理论和当量本底化合物理论来证明[15]。因而,可根据原水中目标化合物的浓度和标准的要求值来判定所需的粉末活性炭投量。
4·3 PAC对消毒副产物(DBPs)前驱物的去除消毒副产物(DBPs)如三卤甲烷(THM)、卤乙酸(HAA)等属三致物质,饮用水中含量超标时对人体健康影响巨大。而对消毒副产物(DB- Ps)前驱物的去除能有效减少饮用水中DBPs的形成。因此, DBPs前驱物的有效去除是现代饮用水处理中最具挑战性的任务之一[16]。DBPs 前驱物以天然有机物(NOM)的形式存在于所有地表水中, 能用下面的指标来反映其存在情况:溶解性有机炭 (DOC), 254nm紫外线吸光度(UV254),比紫外吸光度(SUVA)以及三卤甲烷形成潜能(THMFP)。 Rizzo等研究说明[17]80mg/L的氯化铁对于意大利的两种地表水源水能分别产生42%和35%的DOC 去除率以及56%和48%的UV254去除率,此时混凝剂消耗过高。因此VedatUyak等人引进PAC强化氯化铁混凝以降低处理费用[16]。在相同的氯化铁 -PAC投加量下, UV254比DOC 去除率更大,说明这种工艺去除芳香类物质比去除其它的NOM更有效,而芳香类物质是DBPs最强的前驱物。比紫外吸光度(SUVA)是一个计算参数,其值等于(UV254/DOC)×100,该参数表征了水中的腐殖含量, NOM中的腐殖酸也是一类主要的DBPs前驱物, PAC对SUVA的降低效果亦优于单独的混凝。 THM形成潜能(THMFP)代表了水中三卤甲烷前驱物的含量。氯化铁-PAC工艺对去除THMFP效果显著,在单独100mg/L氯化铁混凝工艺中, THMFP的去除率为47%,且出水THM浓度达到 155μg/L,然而投加PAC后出水THM浓度可降至 80μg/L。PAC强化混凝工艺对前驱物去除效果明显优于常规工艺,其原因在于,常规混凝去除的主要是带负电荷的大分子,对于其它低分子量的 NOM有机物的去除能力很差,而PAC对低分子量不带电的NOM物质吸附效果非常好,因此PAC能够有效去除DBPs前驱
BH1.0型粉末活性炭投加系统使用说明书 ********有限公司
目录 一、产品概述 (2) 二、主要特性 (2) 三、基本结构 (2) 四、技术参数 (7) 五、工作原理 (7) 六、设备安装 (9) 七、维护保养 (9) 八、附图 1.BH1.0型粉末活性炭投加系统总图 2.BH1.0型粉末活性炭投加系统电气原理图 3.BH1.0型粉末活性炭投加系统电气接线图
一、产品概述 用于将吨袋装粉末活性炭拆包，卸料至扩展料斗暂时储存，经过水射器与水混合并提升至加药点。 拆包过程是通过提升吨袋至设备进料口，人工拆开吨袋下料口，打开进料阀并辅以振动装置促使吨袋内的粉末活性炭靠重力落进料斗中来完成的。 二、主要特性 1.结构简单可靠，消耗功率小； 2.锥形料斗和密封装置保证袋口没有粉尘飞扬； 3.设检查门方便解开袋口扎带； 4.设振动装置防止粉料起拱； 5.特别适合于有毒、易燃和强腐蚀高粉尘的场合。 三、基本结构 1.吨袋上料装置 由吊架、上部支架、下部支架、振动电机、上料斗、橡胶减震器、下料斗、密封垫等组成。 1)吊架带吨袋挂架和行车起吊孔，将吨袋吊带挂在吊架相应挂架 上，挂架顶部带限位板，防止吊带滑落；行车将吊架和吨袋吊到 上部支架上； 2)上部支架分为2片，方便装拆和调节高度，2片支架通过拉杆连 接起来；顶部带吊架限位块，可以方便吊架的就位；底部插入下
部支架中，通过4套螺栓定位并调节高度； 3)下部支架也分为2片，通过拉杆连接起来；上部有5组安装孔， 用来安装上部支架，可以很方便的调节支架高度；下部支架含上 料斗安装座； 4)振动电机采用欧力卧龙MVE系列标准三相振动电机，防护等级 IP65，最大激振力为1KN，为料斗提供震源，防止粉料在料斗中 起拱、搭桥； 5)上料斗通过4只橡胶减震器安装在下部支架上；为锥斗形式，吨 袋放入料斗后可自行产生密封；下部有操作门，开启后可以进行 拆袋工作，操作门上有密封装置，可以有效密封，防止粉料外溢； 6)橡胶减震器由内外钢套和中间的合成橡胶组成，橡胶部分受剪切 力，具有较大的变形范围和较低的固有频率，有良好的隔振效果。 7)下料斗通过螺栓连接在上料斗上，下部与起隔振作用的软连接相 连； 8)密封垫安装在上、下料斗之间，防止粉料外溢。 2.软连接 软连接上部与下料斗相连，下部经过一过渡接头与手动平板阀相连，可以调节由基础不平等因素造成的装配误差，并使手动平板阀和螺旋输送机等部件更容易装配；软连接通过抱箍抱紧在接头上，可有效的密封。 3.手动平板阀 手动平板阀用于开闭料斗的出口，下口通过变径接头与螺旋输送机相连，方便检修螺旋输送机；结构简单，重量轻，操作灵活，装拆方便，
在废水处理中，活性炭主要是用来去除废水中的污染物，达到深度净化的目的。活性炭具有发达的孔隙结构和表面积，具有较强的吸附性能，吸附后的水可以达到国家净化的标准，吸附的性能稳定，可以达到最佳的吸附效果，具有一定的经济效益。 活性炭在净化废水中具有相当长的发展历史，在活性炭表面的吸附容积式有限的，只适合于处理含汞量低的废水。若含汞的浓度高，就要用化学沉淀法进行处理。它具有较强的物理和化学性能，可以阻止毒物的吸收，同时活性炭与多种化合物相结合，解毒的作用大。 在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭. 1.活性炭吸附 活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。 2.影响活性炭吸附的因素 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标.吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间
内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。 活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。 污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量.吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。 当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。 3、活性炭在污水处理中的应用 在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。 活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多.但由于CN、HCN 在活性炭上的吸附容量小，一般为3 mgCN/ gAC～8 mgCN/ gAC(因品种而异)，在处理成本上不合算。 1）活性炭处理含汞废水
活性炭在水处理中的特点、性质及应用 活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，有效去除水中的氯、异色、异味、重金属等。带活性碳的水过滤器，是美国销售最广的净水装置。活性碳是以椰子壳为原料，颗粒均匀。表面具有大量微孔，形成巨大的比表面积（1克活性碳能吸附微尘的面积相当于2亩地大小），活性碳主要依靠其高吸附能力的特性，吸附水中的氯、异色、异味等，也有以杏核壳等为原料的果壳碳和以煤为原料的煤质碳，吸附性能较椰壳碳差，价格也便宜很多。 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。 活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。 活性炭的性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 活性炭的作用 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。
工业水处理中的粉末活性炭净水技术 发表时间：2016-09-28T11:31:08.020Z 来源：《基层建设》2015年31期作者：向伟 [导读] 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。 辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司辽宁省阜新市 123000 摘要：近年来，国家、社会对水处理的重视程度越来越高，为可持续发展的经济利益，必需提升工业水处理的质量。在长远的发展道路上，有限的水资源不断被浪费和破坏，然后不断探究水处理的技术将对自身乃至全球在循环利用项目上带来重要意义。粉末活性炭以其自身的优点，在国内外的工业水处理方面得到广泛应用，因此探究粉末活性炭的水处理工艺是技术人员永恒不变的课题。鉴于此，本文对工业水处理中粉末活性炭净水的处理技术进行了分析探讨。 关键词：粉末活性炭；工业水处理；净化；吸附 一、活性炭的基本性质 活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的，其外观色泽呈黑色。其成份除了主要的碳以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其分子结构形似一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体枳及高表面积的特点，比表面积高达1000～3000 m 2/g。 1、孔结构特性 活性炭材料的结构比较特殊，从晶体学角度看，由石墨微晶和碳氢化合物组成，属于非结晶性物质。其固体部分之间的间隙形成了活性炭材料的孔隙，赋予活性炭材料特有的吸附性能。按照孔径的大小可分为微孔（直径＜2 nm）、中孔（直径2～50 nm）和大孔（直径＞50 nm）。微孔具有很强的吸附作用，主要是其具有很大的比表面积；中孔，又叫中间孔，能用于添载触媒及化学药品脱臭；大孔通过微生物及菌类在其中繁殖，就可以使无机的碳材料发挥生物质的功能。 2、表面化学特性 活性炭的吸附性能不仅取决于其物理结构，更取决于其表面化学性质。表面化学特性一般与活性炭的原材料、表面官能团的种类与数量、表面杂原子、化合物的种类与状态等因素有关，不同的表面官能团、杂原子、化合物会影响活性炭的表面酸碱性、亲疏水性、催化性能、表面润湿性、吸附选择性能等。研究活性炭材料表面的含氧官能团的表征手段时，指出活性炭材料表面可能存在下面几种含氧官能团：羰基、酸酐、乳醇基、羧基、醌基、醚基、内酯基、酚羟基。 二、活性炭的吸附作用 如今工业生产活动对水的污染严重，为解决水质污染问题，必须经过多道工序对水进行去污处理。活性炭种类繁多，不同的活性炭的吸附能力和吸附物质也更有不同。从90年代初期一直到现在，人们应用活性炭净水主要是为了去除水中的三卤甲烷和少量的有机污染物。 [1]因为过量的三卤甲烷能刺激人体细胞使其变异从而发生癌变，所以在对饮用水进行净化时必须去除三卤甲烷。通常，净水厂会使用二氧化氯对三卤甲烷进行处理，但这一方法不仅成本高而且存在安全隐患，因此在对饮用水进行消毒之前，一般先用活性炭去污，吸附水中的三卤甲烷。 活性炭很强的吸污去污能力，它的净水作用主要表现在以下几个方面：（1）活性炭具有除臭作用，它能除去水中石油、酚等物质产生异味，并对这些物质有一定的吸附作用。（2）活性炭具有去色作用，它能除去水中由金属或者植物分解而成的物质的颜色，并且能降低有机物颜色的色度，从而除去水中的杂色。（3）活性炭有能够去除水中的三卤甲烷。被工业污水污染的水中会含有一定数量的三卤甲烷，它对人体的安全健康危害很大，活性炭可以有效吸附三卤甲烷。（4）去除农药等有机污染物。目前，水质被污染的元凶就是各类有机物如杀虫剂、芳香族化合物，这类物质不能被水中的生物消化而对水质造成污染。（5）除去水中的重金属成分。重金属含量过高会导致人体中毒，例如汞、铅，严重的还能致人死亡。 三、粉末活性炭净水技术 1、概述 粉末活性炭利用自身的吸附能力对于化学、气味等有机物有着吸附作用，粉末活性炭的吸附容量大、效率高、效果好，在颗粒相互碰撞的作用下，更提升了其吸附作用和容量的增加。利用粉末活性炭的吸附作用对水体中的溶解性有机物含量降低，去除物质中的异味，是生产加工工艺简单但十分有效的净化材料。 粉末活性炭在发挥其吸附作用时是一个极其复杂的过程，是由多种作用力共同发挥产生的效果。分子间的作用力是运动不息的，在分析分子间的作用力可以得知当一个分子被吸附到活性炭的孔隙中后，其他的分子由于运动不止会随之被吸附进去，并且分子组成的物质结构会持续不断的被活性炭吸收。 2、粉末活性炭的技术要点 在活性炭的选择上，要选择最佳的炭种。活性炭分为煤质活性炭、果壳活性炭、木质活性炭三类，不同类型的活性炭的特性也不同，要根据实地的供货情况及水质处理需要选择合适的类型。通过反复实践得出结论，煤质活性炭的经济性较高，木质活性炭的处理效果最好。颗粒体积更小的粉末活性炭在相同总体积下因其外表面积最大，也就是说可吸附面更大，提高了活性炭的利用率也提升了吸附速率。 四、粉末活性炭的净水原理 粉末活性炭的吸附作用原理较为复杂，其吸附效果会受到多种作用力的影响，其中，分子之间的相互作用力是影响活性炭吸附能力的关键性因素。物质结构内部的分子之间还会出现相互吸附的关系，任何一个分子被吸附到活性炭内部，都会导致其他分子被持续性地吸入到活性炭的孔隙之中，从而形成一种活性炭持续吸附物质结构的形态。由活性炭吸附双速率扩散理论可知，活性炭的吸附作用包括迅速扩散过程和缓慢扩散过程两个双速过程阶段。从迅速扩散过程来看，指的是水中的被吸收分子由活性炭颗粒内沿向阻力较小的碳粒孔隙中运动的过程，由于活性炭具有较高的孔隙，因而扩散阻力相对较大，在溶质分子向活性炭微孔中扩散时，由于孔隙相对狭小，因而阻力更加明显，这就会降低扩散的速度。粉末活性炭是一种主要内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类吸附剂，它的微孔结构发达，具有很强的吸附性能!活性炭是由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成，由于活性炭颗粒结构小，微孔结构很多，因而具有很大的内表面积，在对于色度"味"化学有机物等的吸附作用上，不仅吸收速度快，而且吸收容量大，效果好。在加上活性炭颗粒之间的碰撞作用，
活性炭粉末投加系统配制清单1、工艺流程 主工艺流程图： 投料站 气流输送系统 料仓 双螺旋投加机 进水管道增压泵水射器投加点 2、粉末活性炭规格 （1）性质煤质活性炭粉 （2）平均粒径通过美规标准筛325mesh 60～ 70% （3）碘值≥ 800mg/g (ASTM D-4607)（4）灰份含量≤15% （5）水份含量≤5% 能力及容量要求 粉末活性炭干粉投加能力：100kg/h 粉末活性炭料仓容量： 3m3 上料机输送量： 3000kg/h 3、现场公用条件 气源：工业风或仪表风 , 压力MPa 水源（污水处理场终水）：MPa 电： 220/380v 4、技术要求
1、活性炭投加量应可调。 2、装置自动化控制水平高，并设置必要的报警、提示功能。 3、投加装置需用的气源：现场提供（仪表风或者工业风）。 4、管材配到第一道法兰连接处，带一对法兰。 5、供货清单 设备供货清单一览表 序号类别名称规格型号数量单价总价备注1投料站含震动下料 1 台 2真空泵 1 台 3不锈钢吸嘴 1 个 4不锈钢料斗 1 套 5 气流输送压缩空气反吹 1 个 3000kg 6吸料软管 1 套 系统ZKS-5/h 7不锈钢吸料管 1 套 8换向阀 1 套 9过滤器21 支 10气动放料阀门 1 套 11控制柜 1 台 12料仓有效容积 3m3 1 台 13 物料储存 仓顶除尘器 1 个 14 2 个 部分阻旋料位计 15气流破拱装置 1 套 16闸板阀250*250 1 台 18定量投加 螺旋给料机90kg/h,N= 2 台部分 管道压力： 19高速射流混合器流量： 12m3 1 台 射流混合/h 部分流量： 12m3 /h 20管道增压泵扬程： 55m 2 台 1 用 1 备 功率： 21PLC控制柜 1 台 22储气罐3 1 座 23辅助部分 空气压缩机 气量： 3 /min 2 台 1 用 1 备 功率：
活性炭吸附作用的应用研究 Applied Research of the activated carbon adsorption 摘要：作为一种特殊的炭质材料，活性炭孔隙结构发达，比表面积很大，吸附能力很强，稳定性质良好，以及具有优异的再生能力，被广泛应用于各个领域。本文介绍了活性炭的性能，并着重综述了提高活性炭吸附性能的有效途径及其在净水处理、废水处理、气相吸附等方面的应用研究进展。 关键词：活性炭吸附应用 1、引言 活性炭具有较强的吸附性和催化性能，原料充足且安全性高，耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点，是一种环境友好型吸附剂。活性炭广泛用于工业三废治理、溶剂回收、食品饮料提纯、载体、医药、黄金提取、半导体应用、电池和电能贮存净水处理、废水处理、气相吸附等方面[1]。 2、活性炭的特点 2.1活性炭的一般性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂[1]。 2.2活性炭的作用机理 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。而且活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+[2]。由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果 [2]。 3、活性炭的应用 活性炭作为优良的吸附剂在饮水的净化、废水的深度处理、净化或储存气体等方面有着广泛的应用。研究表明，活性炭对有机物吸附作用较强，在净化水方面不仅对颜色、臭味去除效果良好，而且对合成洗涤剂EF4、三卤甲烷、卤代烃、游离氯也有较高的吸附能力，也能有效地去除几乎无法分解的氨基甲酸酯类杀虫剂等。活性炭能有效地去除水中的游离氯和某些重金属且不易产生二次污染，减少循环冷却水中菌藻繁殖。对于发电厂，低药剂量运行，碳钢材质不经任何处理，无论是使用中水还是中水经深度处理，均腐蚀较重，采用系统开车时对全系统进行保护膜处理可以明显减缓碳钢材质的腐蚀，假如提高缓蚀阻垢剂的使用浓度，也可以明显减缓碳钢材质的腐蚀[2]。 3.1活性炭在饮用水处理中的应用 以颗粒活性炭为滤料的快速生物滤池通常用作第二级过滤，通过生长在颗粒活性炭表面细菌的活动，除去水中的BOM[3]。这一处理过程又称二级生物活性炭过滤。有文献报道了这一过程的有效性。为减少费用及便于在水厂中推广，人们提出了“第一级砂——生物活性炭双层滤池”的构想[4]。应用生物滤池去除水中BOM有以下优点： (1)减少了细菌在供水系统中生长所需的营养物质，可有效控制细菌的繁殖； (2)减少了与消毒剂反应的有机物的量，进而减少了饮水处理所需的消毒剂的用量及稳定了出厂水剩余消毒剂的含量[4]； (3)通过去除一些消毒副产物的有机前体物，减少了水厂水中消毒副产物的含量[3]； (4)将有机物转化为无机终产物；
FTT系列干粉投加设备 上海同瑞环保科技有限公司广东卓信水处理设备有限公司 简介 FTT系列粉末活性炭投加设备是上海同瑞环保科技有限公司依托同济大学，借鉴和引进国外领先的粉体技术，开发的水厂专用粉末活性炭（或石灰等粉料）投加设备。自推出以来，受到国内深受水质污染之苦的自来水厂的欢迎。 上海同瑞环保科技有限公司是一家依托于同济大学的技术创新型企业。公司紧密依托同济大学在环境和水处理领域雄厚的技术研发力量和工程实践经验，致力于发展环保和水处理领域的创新技术和产品。公司推出的气浮除藻技术、粉末活性炭悬浮吸附技术已经在国内得到了广泛的应用。 技术背景 粉末活性炭具有良好的吸附性能，化学稳定性好，比表面积高达1000～1500m3/g，是多孔性的疏水性吸附剂。由于单位体积的粉末活性炭具有比颗粒活性炭大得多的外表面积，在相同品种、相同体积下粉末活性炭的吸附要比颗粒活性炭快得多。 粉末活性炭对水中溶解的有机污染物，如三卤甲烷及前体物质、四氯化碳、苯类、酚类化合物等具有较强的吸附能力。对色度、异臭、异味、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。对某些重金属化合物，如汞、铅、铁、镍、铬、锌、钴等也有较强的吸附能力。 粉末活性炭对水质、水温及水量变化有较强的适应能力，因此在目前原水受到有机物、藻类、色度及重金属污染的情况下，投加粉末活性炭已成为一种高效的解决方案，它可以有效地除臭、除色和降低有机物含量。同时粉末活性炭投加对原有的构筑物以及工艺流程基本上没有影响，且运行操作灵活。 在供水水源受到突发性污染的情况下，投加粉末活性炭也是一种主要的技术措施。例如在2005年11月的松花江水污染事件中，哈尔滨等水厂主要通过在水源和沉淀池、滤池等净水构筑物内投加粉末活性炭来去除苯、硝基苯等污染物，确保供水水质。 设备简介
浅谈粉末活性炭在废水处理中的应用 粉末活性炭,又名PAC,在水处理领域的应用已有百余年的历史,近几年已经发展成为为污染水源预处理,饮用水深度处理及突发性水源污染应急处理等领域的主流技术。国外利用粉末活性炭去除水中有机物、除色、除嗅味物质,己经取得成功的经验和较好的去除效果。如上世纪20年代美国芝加哥,已成功利用粉末活性炭吸附工艺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消除季节性的原水藻类异味等[1]。活性炭吸附技术在该领域的应用也越来越受到广大科技及工程技术人员的重视。 1、PAC的种类及吸附性能 PAC颗粒10～50微米,密度0.36～0.74g/m3,是具有弱极性的多空吸附材料,吸附能力强,活学性能稳定。活性炭孔径差别大,对相对分子质量500～3000的有机物去除效果较好。目前工程应用中的活性炭主要有木质碳、果壳炭和煤质炭,研究表明木质碳和果壳炭的吸附性能明显好于煤质炭[2]。 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过程,是几种力共同作用的结果,包括离子吸引力、范德华力、化学杂和力。根据吸附的双速率扩散理论认为,吸附是一个由迅速扩散和缓慢扩散两阶段构成的双速过程,迅速扩散在数小时内即完成,发挥了60％－80％活性炭的吸附容量。迅速扩散是溶质分子在碳粒内沿径向均匀分布的阻力小的大孔隙中扩散的过程。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,由于受到狭窄孔径所产生的很大阻力,从而极为缓慢。微孔也是在碳粒内均匀分布,但不构成径向的扩散阻力。影响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征。活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性。 2、PAC应用技术 2.1 投加工艺的选择 国外专家曾对粉末活性炭的应用情况进行分析研究,认为粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型。在选择投加点时,必须考虑混合程度和处理接触时间,尽量减少水处理药剂对吸附的干扰。选取投加粉末活性炭工艺时,主要考虑[3]; (1)投加点要有充足的搅拌条件,使粉末活性炭能快速与处理水有良好的混合接触。 (2)尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间,充分利用粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率。
粉末活性炭投加系统在自来水厂的应用 【摘要】粉末活性炭是一种具有除色、有机物、嗅味等作用的水处理工艺，随着近几年的应用，粉末活性炭的投加成为了水厂关注的重要方法。由于我国频频爆出的水污染突发性事件，使得越来越多的自来水厂都认识水污染处理的重要性，而如何有效利用粉末活性炭的投加，来实现对水体质量的提升成为了热点。本文结合粉末活性炭的特点，对投加点、投加方式、投加量进行了叙述，并重点分析了其在水污染处理中的功能。 【关键词】自来水厂；粉末活性炭；水污染；投加 1 粉末活性炭投加 1.1 投加点 在对投加点进行选择的过程中，应充分结合处理接触所花费的时间以及混合程度，尽可能地使水处理药剂对吸附的干扰性得到控制。在进行粉末活性炭的吸附过程中，其能够分为三个主要阶段，分别为快速吸附、基本平衡以及完全平衡。在进行快速吸附的过程中，通常会花费30分钟左右，其吸附量也能够达到70%-80%左右，其后2小时内其吸附量将逐渐平衡，最大吸附量也能够超过95%，若持续进行吸附，那么随着时间的推移，只可能致使吸附量因此缩小。 在某自来水厂，其当前拥有两个不同的水源地，其中一个水源地的取水口与净水厂之间有较长的距离，在对水源进行处理时，将粉末活性炭提前投加到水口处；另由于夏季是大量藻类繁殖速度加快，故向其中适当加入高锰酸盐，并在净水厂中加入粉末活性炭，充分运用取水口到净水厂之间运送花费的时间，来完成整个吸附的过程中，进而有效防止污染物进入到水厂内。 1.2 投加方式 在对粉末活性炭进行投加时，投加方式需要结合场地条件、投加量来进行选中，湿式投加和干式投加时粉末活性炭投加的主要方法。我厂在进行投加时，主要选中在取水口通过湿式投加法来进行投加。 在进行投加的过程中，还应当结合实际水质情况对投加量进行适当的调整，以此来实现对突出性污染水源的应对，使水质的安全性得到进一步提升，经过多年的实践发现，这种方法的实用效果非常显著。 在进行生产的过程中，我们发现在进行粉末活性炭的投加时，应当将碳粉加入水中然后进行充分搅拌，使其呈现为炭浆进行投加。最初粉末活性炭都是袋装的，这就只需要从投料口将其倒入，这时池中的空气受到挤压，反涌向投料口，在涌出的气体中，夹带着大量的粉末，这使得不少职工的健康受到威胁，同时也非常不利于环境治理。截至目前为止，我们在进行投加时，对投加的方法进行了
粉末活性炭投加系统应用于给水厂的设计白玉华‘王南威‘刘百仓2李震声‘刘映祥 中国市政工程西南设计研究总院，成都610081; 2四川人学建筑与环境学院，成都610065) 摘要：在提高给水厂出水水质和水源突发性污染应急处理中，粉末活性炭吸附技术得到越来越广泛的应用。结合成都市水六厂五期工程粉末活性炭投加系统的设计，分析了如何确定粉末活性炭的投加方法、投加量、投加浓度以及投加点等设计内容。并简要介绍了粉末活性炭投加系统的组成，以及水六厂五期工程粉末活性炭投加系统设计实例。 关键词粉末活性炭投加系统设计应急处理 0前言 自20世纪20年代美国首次使用粉末活性炭去除氯酚产生的臭味以来，该技术在水处理行业中的应用越来越多。我国近年来也己有给水厂在预处理中采用粉末活性炭提高出水水质，并己在水源突发性污染应急处理中作为一种主要的应对技术。 本文结合成都供水六厂五期工程中粉末活性炭投加系统的设计工作，介绍设计的主要技术环节。 1投加方法的选择 粉末活性炭投加的方法有两种，即干式投加和湿式投加。干式投加采用水射器作为主要投加工具。湿式投加则要先将粉末活性炭配成一定浓度的炭浆，再用泵投加。干式投加法以变频螺旋送料机控制粉炭投加量，一般每台干投机(由料仓与送料机构为主组成)配置1台变频螺旋送料机，如果投加点较多目需要对每点较精确控制，则需要较多的干投机设备。此外，由于干投中粉末活性炭与水不宜混合，因此在设备设计中就要解决好投加水射器喉管的易堵塞问题。湿式投加法可采用1台或较少数量设备配置好一定浓度的炭浆，通过多台计量泵准确定量投加到多个投加点，在制备投加过程中炭粉不会随空气飞扬，操作环境较好，系统使用较为成熟稳定，因此目前给水处理中通常使用湿投法。水六厂五期工程粉末活性炭投加系统有5个投加口需要分别控制，经分析比较后最终选择湿式投加法。
粉末活性炭新型干式投加装置及自控系统的设计应用 刘旭东施亮 浙江博世华环保科技有限公司 摘要：投加粉末活性炭是一种提高水体水质和应对源水突发性污染的有效措施[7]。粉末活性炭常用投加方式分湿式投加和干式投加两种[8]，本文介绍了一种新型干式投加成套装置，对投加装置的组成，自控系统的设计、过程控制及应用进行了介绍，针对目前市场上成套投加装置中的不足在设计中采取的优化处理措施，并进行了总结。 关键词：粉末活性炭；新型干式投加装置；自控系统； Abstract:Addition of powdered activated carbon is a method to improve the water quality and to cope with the sudden pollution of source water and effective measures of[7].Powdered activated carbon dosing methods commonly used wet feeding and dry feeding two[8],this paper introduces a new type of dry feeding equipment,composed of feeding device,automatic control system design,process control and application are introduced,aiming at the optimization measures currently on the market with complete lack of investment in the adopted in the design, and summarized. Keywords:powdered activated carbon;new dry feeding device;automatic control system;中图分类号：X324文献标识码A文章编号 1、绪论： 随着经济的发展，国内水资源收到日益严重的破坏。根据国家环境监测结果显示，截止2012年上半年，长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大水系水质总体为轻度污染，主要污染指标是化学需氧量、五日生化需氧量和氨氮。七大水系共设置国控监测断面418个，上半年实际监测断面为390个，其中Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例为56.9%，同比提高5.2个百分点；劣Ⅴ类水质断面比例为19.0%，同比升高0.7个百分点。七大水系支流污染普遍重于干流，支流Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例为50.0%，低于干流30.2个百分点；劣Ⅴ类水质断面比例为26.3%，高出干流23.5个百分点[1]。 结果表明：2012年上半年，全国地表水环境质量总体为轻度污染，主要污染指标为化学需氧量、总磷和氨氮。Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例为51.5%，劣Ⅴ类水质断面比例为15.5%（见图1）。与上年同期相比，Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例提高3.7个百分点，劣Ⅴ类水质断面比例降低0.6个百分点[1]。
活性炭特征与在水处理过程中的影响 主要特性 吸附特性 活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭的表面积研究是非常重要的，活性炭的比表面积检测数据只有采用BET 方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。 活性炭对各气体的吸附能力（单位：ml/cm3)： H2、O2、N2、Cl2、CO2 4.5 、35、11、494、97 催化特性 活性炭在许多吸附过程中伴有催化反应，表现出催化剂的活性。例如活性炭吸附二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。 由于活性炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在，对多种反应具有催化剂的活性，例如使氯气和一氧化碳生成光气。 由于活性炭和载持物之间会形成络合物，这种络合物催化剂使催化活性大增，例如载持钯盐的活性炭，即使没有铜盐的催化剂存在，烯烃的氧化反应也能催化进行，而且速度快、选择性高。 由于活性炭具有发达的细孔结构、巨大的内表面积和很好的耐热性、耐酸性、耐碱性，可作为催化剂的载体。例如，有机化学中加氢、脱氢环化、异构化等的反应中，活性炭是铂、钯催化剂的优良载体。 机械特性 (1)粒度：采用一套标准筛筛分法，求出留在和通过每只筛子的活性炭重量，表示粒度分布。 (2)静观密度或堆密度：饮食孔隙容积和颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。 (3)体积密度和颗粒密度：饮食孔隙容积而不饮食颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。 (4)强度：即活性炭的耐破碎性。 (5)耐磨性：即耐磨损或抗磨擦的性能。 这些机械性质直接影响活性炭应用，例如：密度影响容器大小；粉炭粗细影响过滤；粒炭粒度分布影响流体阻力和压降；破碎性影响活性炭使用寿命和废炭再生。 化学特性 活性炭的吸附除了物理吸附，还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。
活性炭吸附技术在水处理中的应用 顾斌 （南京林业大学，南京江苏 210037） 摘 要：本文将着重讲述活性炭的特性以及活性炭吸附技术在水处理中的应用情况。 关键字：活性炭，活性炭纤维，水处理 1. 引用 活性炭作为一种比较特殊的碳质材料，以其发达的孔隙结构、巨大的比表面积、良好的稳定性质、很强的吸附能力以及优异的再生能力，被广泛应用于环保等各个领域，文章将着重介绍活性炭吸附技术在水处理中的应用。 2. 活性炭的物理化学特性 2.1 活性炭（AC）活性炭是常用的一种非极性吸附剂，性能稳定，抗腐蚀，故应用广泛。它是一种具有吸附性能的炭基物质的总称。把含碳的有机物质加热炭化，去除全部挥发物，在经药品（如ＺｎＣｌ２等）或水蒸汽活化，制成多孔性炭素结构吸附剂。活性炭有粉状和粒状两种，工业上多采用粒状活性炭。由于原料和制法的不同，其孔径分布不同，一般分为：碳分子筛，孔径在１０×１０－１０ｍ以下；活性焦炭，孔径２０×１０－１０以下；活性炭，孔径在５０×１０－１０ｍ以下［１］。 2.2 活性炭纤维（ACF）活性炭纤维是一种新型吸附功能材料，它以木质素、纤维素、酚醛纤维、聚丙烯纤维、沥青纤维等为原料，经炭化和活化制的。与活性炭相比较特有的微孔结构，更高的外表面和比表面积以及多种官能团，平均细孔直径也更小，通过物理吸附以及物理化学吸附等方式在废水、废气处理、水净化领域得到了广泛应用。纤维状活性炭微孔体积占总孔体积９０％左右，其微孔孔径大部分在１ｎｍ左右，没有过度孔和大孔。比表面积一般为６００～１２００ｍ２／ｇ，甚至可达３０００ｍ２／ｇ。活性炭纤维脱附再生速率快，时间短，且其性能不变，这一点优于活性炭。与活性炭一样，活性炭纤维吸附时无选择性，主要用于吸附有机污染物，一般用于炼油厂综合废水处理［２］。 3. 活性炭的吸附作用与吸附形式 3.1 活性炭处理活性炭处理指利用活性炭作为吸附剂和催化剂载体的有关过程［３］。主要应用于生活饮用水深度净化，城市污水处理，工业废水的处理。 3.2 吸附作用与吸附形式[4] 将溶质聚集在固体表面的作用称为吸附作用。活性炭表面具有吸附作用。吸附可以看成是一种表面现象，所以吸附与活性炭的表面特性有密切关系。活性炭有巨大的内部表面和 - 1 -
粉末活性炭湿法和干法投加工艺比较目前自来水厂投加粉末活性炭常见的有两种工艺方式。一种是将粉末活性炭配置成浓度为10%左右的浆液，由计量泵输送至投加点，此种方式被称为湿法投加方式；另一种是将粉末活性炭由定量给料设备直接定量（计量）投加到水射器中，由水射器将炭粉投加至投加点中。石家庄博特环保王工，，对此两种工艺方式，哪种工艺更好，现尚未有一个明确的定论，在此本人做一个简单分析比较，供各位共同探讨。 湿法投加工艺，上料—储料—制备活性炭浆液（投料和供水）—混合搅拌—由计量泵定量投加至加投加点。 干法投加工艺，上料—储料—活性炭连续定量投加—由射流器投加至投加点。 1.投加精度的比较 湿法工艺采用制备活性炭浆液，由计量泵定量输送至加药点的方式，活性炭浆液采用计量泵投加，活性炭浆液的投加量可以控制的非常精确，但对于活性炭浆液制备浓度的精度较高，主要是对炭粉的投加量和供水量的控制，如活性炭浆液的浓度的精度较低，则虽然计量泵输送浆液的流量精确，亦不能得到精确的活性炭粉的投加量；干法工艺采用直接由给料设备将炭粉投入到水射器中，通过水射器将炭粉投加到投加点中，粉炭的计量是通过给料设备来完成的，只要保证给料设备的投加精度即能保证粉炭的投加精度（湿法和干法工艺的炭粉
给料设备均属于定量给料设备），同时干法工艺仅考虑炭粉的投加精度，而不考虑（制备炭浆）水流量，仅考虑水射器出口端压力，故在控制炭粉的投加精度方面，较湿法工艺更容易保证精度。 2.粉炭投加后在原水中均匀性的比较 一般认为湿法工艺投加后的均匀性较好，主要考虑的因素为炭粉和水在混合罐内经过搅拌可以得到混合非常均匀的浆液，故经过计量泵输送至加药点中（取水管路）后，炭粉在管路中的分散均匀性较好。其实不能认为活性炭浆液的混合均匀度高，即可达到活性炭在取水管路中的分散均匀性就高的效果，况且干法工艺中炭粉在经过射流器后，其（在射流水中）均匀度也很高。 3.设备成本和运行成本的比较 湿法工艺比干法工艺增加了混合罐、搅拌机、供水控制系统、计量泵等，而干法工艺仅增加了射流器（和增压泵），故湿法工艺的设备成本和运行成本（及占地面积）均较干法工艺高很多。 以上是本人对自来水厂投加粉末活性炭的两种工艺方式的比较的一点不成熟的看法，希望各位批评指正并进行进一步深入详细的讨论。
活性炭在水污染处理中的应用和展望 摘要： 由于活性炭表面能大，来源广，价格便宜，是普遍用到的吸附材料，基于这些优点，活性炭吸附工艺也成为目前去除水中有机物的首选工艺。本文讲述了活性炭作为固体吸附剂的性质，同时也介绍了活性炭在水污染处理中的应用和展望。 关键词：活性炭，吸附，表面能 1．前言 任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的办法来降低界面张力的方法来降低表面能，这也就是固体表面能产生吸附作用的根本原因。由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，对水中溶解的有机物，如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭、表面活性物质、除草剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到广泛应用。活性炭的特点 活性炭是一种多孔性含炭物质，具有发达的微孔构造合巨大的比表面积。它包括许多种具有吸附能力的碳基物质，能够将许多化学物质吸附在其表面上。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除污水中的有机物合某些无机物。
2.1活性炭的一般性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。 2.2活性炭的作用机理 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。活性炭在制造过程中，其挥发性有机物被去除，晶格间生成了空隙，形成许多不同形状、不同大小的细孔。通常活性炭颗粒中的孔隙占颗粒总体积的70%～80%。这些孔隙形状多样，孔径分布范围很广，细孔壁的总表面积即比表面积一般高达500～1700平方米/克。这就是为什么活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。 活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果。 总之，在吸附过程中，真正决定吸附能力的是微孔结构。全部比表面几乎都是微孔构成的。粗孔和过渡孔分别起着粗、细吸附通道作用，它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。此外，活性
Vol.9No.8 2012年8月 第9卷第8期 湖北经济学院学报（人文社会科学版） Aug.2012粉末活性炭因其物料的特殊性，很容易结团、沉积、板结及自凝聚，导致投加系统浓度不均匀、不稳定，投加泵堵塞、磨损及管道堵塞等现象非常严重，致使系统运行经常出现故障。基于以上几种特性，粉末活性炭投加系统在设计中要求解决及考虑到的问题比较多，只有设计合理、得当，才能保证系统稳定运行，从而在应急使用中发挥必要的保障作用。 根据常州某水厂的基础材料，结合粉末活性炭自身固有的特性，必需要切合实际情况，要充分考虑到自动拆包机与料仓之间的螺旋输送能力、溶解池及搅拌机的选择、自动在线调配系统及浆液投加的控制与操作以及选择合理的活性炭种等综合因素，才能更有利于选取切合实际需要的粉末活性炭的自动投加系统。 1．水厂的基础资料 常州某水厂生产能力66万吨/天，最大投炭量按50mg/l设计，每日最大投炭量33000kg/d；投加点位置：水厂取水头部；投加点数量：6个进水廊道；投加浓度：5％活性炭溶液；溶解水：均使用经过滤器过滤后的源水调配活性炭溶液；冲洗水：使用本厂用水；投加量变频可调：浓度可调。 2．活性炭自动投加的系统方案说明 本粉末活性炭自动投加系统包括自动拆包系统、储存输送、自动在线调配系统及浆液投加几个部分，通过集中程序化控制实现粉末活性炭的自动化投加及控制。采用机械自动拆包投料系统。本水厂投加点确定为取水轴流泵的进水廊道，每台泵设置一个，设备安装在取水泵房旁边的空地上，建设彩钢房二座，用于放置机械自
动拆包设备、螺旋输送设备、混合溶解罐、投加泵、配电柜等，以及作为25kg/包的小包装粉末活性炭的储备仓库。 2.1自动拆包系统 本方案配置机械自动拆包上料系统。自动拆包机能自动割破原料包装，实现自动上料。小包装通过提升台和传送带输送，送入机器内部的传送带，这个内部的传送带是完全内封的，并安装在机器的传送器上，包装在机器内部被双刀装置有效地切开，包装和粉料一起落在带滤网的转鼓上，经过擦刮，包装袋清空。粉料经过滤网落入一个锥斗，然后从轮缘出去，以备进入后续传输设备单螺旋输送机，而空袋留在转鼓内，经过旋转，尽可能从后面落入压缩腔出来。另外，该装置还装配带清洁除尘功能的除尘器以防止粉尘外溢。内部包括自洁系统。上料机操作简单，人员劳动强度低，整个操作过程一名操作人员即可以完成。最佳输送能力：150包/小时，原料包装： 25公斤/包。在拆包机粉料出口处设1台螺旋输送机，输送机 设置有阻隔阀、检查口和出料口等。螺旋输送机将粉末炭输送至后续的10m 3储料仓。螺旋输送机外筒材质：碳钢，螺旋材质：耐磨特殊钢，耐磨、耐腐蚀，保证长期运行不变形，保证原料输送顺畅。 2.2储存输送与粉尘控制 粉末活性炭的储存采用立体罐料仓储存方式，料仓大小为10m 3，为精确给料机不间断的供料，材质：普通碳钢，壁厚 8mm ，内外壁涂刷防腐油漆。在料仓顶部设置一台带吸风功能 的除尘装置用于消除粉尘，在防止粉尘带来操作环境恶化的前提下，同时考虑了粉尘的回收利用，避免对外界环境造成二次污染、改善了厂区操作环境。除尘器配有风扇，并具有自动清灰的功能，另外除尘器还可根据设定的内外压差自动启动清灰的功能，清灰采用气动方式，所需压缩空气由系统配备的空压机提供。料仓内