下载文档原格式
活性炭改性方法及其在水处理中的应用一、本文概述活性炭，作为一种广泛应用的吸附剂，因其高比表面积、优良的吸附性能和化学稳定性，在水处理领域扮演着重要角色。
然而，原始的活性炭在某些特定应用场合下可能表现出吸附容量有限、选择性不高等不足，这就需要对活性炭进行改性，以提高其在水处理中的性能。
本文旨在探讨活性炭的改性方法，并分析改性活性炭在水处理中的应用及其效果。
我们将详细介绍活性炭的改性方法，包括物理改性、化学改性和生物改性等多种方法，并阐述其改性原理和效果。
接着，我们将通过案例分析，探讨改性活性炭在水处理中的实际应用，如去除重金属离子、有机物和色度等。
我们将对改性活性炭在水处理中的应用前景进行展望，以期为推动活性炭在水处理领域的应用和发展提供参考。
二、活性炭基础知识活性炭，作为一种多孔性的炭质材料，因其独特的物理和化学性质，被广泛应用于各种领域，尤其是水处理领域。
其基础知识的掌握对于理解活性炭的改性方法以及在水处理中的应用至关重要。
活性炭主要由碳、氢、氧、氮、硫和灰分组成，其中碳元素含量一般在80%以上。
活性炭的多孔结构赋予了其巨大的比表面积和优异的吸附性能。
活性炭的孔结构包括大孔、中孔和微孔，这些孔的存在使得活性炭能够吸附分子大小不同的各种物质。
活性炭的吸附性能主要取决于其表面化学性质和孔结构。
表面化学性质包括表面官能团的种类和数量，这些官能团可以影响活性炭与吸附质之间的相互作用力，从而影响吸附效果。
孔结构则决定了活性炭的吸附容量和吸附速率。
活性炭的制备方法多种多样，包括物理活化法、化学活化法和化学物理联合活化法等。
不同的制备方法可以得到不同性质的活性炭，从而满足不同应用场景的需求。
在水处理领域，活性炭主要用于去除水中的有机物、重金属离子、色度、异味等污染物。
其吸附过程包括物理吸附和化学吸附，通过这两种吸附方式的共同作用，活性炭可以有效地净化水质，提高水的饮用安全性。
活性炭的基础知识包括其组成、结构、性质、制备方法和应用等方面。
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。
活性炭是由椰壳、果壳等为原料，经过炭化(焖烧炉)、活化(在斯列普活化炉中800℃高温水蒸汽活化)、破碎、筛选、风选、水洗、烘干等工序制得,活性炭是净水器中最主要、使用最多的吸附材料(其他吸附材料还有：中性大孔树脂、大孔阴树脂、分子筛、硅藻土等)。
早在二十世纪三十年代，人们就用活性炭从焦化厂的废水中吸附苯酚，因此，活性炭在水处理中的应用已有近八十年的历史。
有记载1862年英国采用活性炭净化饮用水。
我国现代最早的净水器(上海仙童净水科技有限公司，1986年)也是以活性炭为净水材料的。
可以说，从净水器诞生以来，活性炭一直与净水器“形影不离”，难分难解。
一、活性炭的分类1、根据制活性炭原料的不同，活性炭可分为：(1)木质炭：又可分为木炭(由木屑为原料制成)、竹炭(由竹为原料制成)、果壳炭(由核桃壳或杏核为原料制成)、椰壳炭(由椰子壳为原料制成)，净水器中常用的是椰壳炭或果壳炭。
(2)煤质炭(由无烟煤制成，以宁夏产的质量较好)(3)骨炭(由动物骨头制成)。
(4)载银活性炭：一般以果壳活性炭为原料，以特殊工艺使之载银，含银量常为0.1～0.3%,它在水中会缓慢释放出银离子(Ag+)，而银离子有杀菌作用，因此载银活性炭除了普通活性炭的吸附功能外，还具有抑制细菌繁殖的功能。
净水器一定要用优质的载银活性炭，否则开始时出水中银离子会超标，而使用不长时间就不再有银溶出了。
笔者曾经就如何生产载银活性炭问过某活性炭生产厂厂长，他说把活性炭洗净，浸泡在硝酸银溶液中，捞出后滤干，再泡入盐酸或盐水中，捞出后滤干、洗净、烘干。
我听完后就告诉他说，你这是载的氯化银，氯化银在水中溶解度较大，就会出现前述情况，开始时出水中银离子超标，饮用此水对人体有害;使用不长时间，氯化银全溶解完了，就不再有银离子溶出了，也不再有抑菌作用了。
所以这样的载银活性炭肯定不行，建议慎用。
2、根据活性炭形态的不同，家用净水器中常用的活性炭可分为：(1)粉末活性炭(PAC)。
活性炭在水处理中的应用一、前言水是人类生活不可或缺的资源，同时也是人类健康和工业生产的关键因素。
然而，随着经济的发展和人口的增加，水污染日益严重成为人类面临的一个严峻问题。
活性炭作为一种有效的水处理材料，其应用越来越广泛，在提高水处理效果、减少污染物排放、保护水资源等方面都具有重要的意义。
本文将结合国内外文献和实际案例，介绍活性炭在水处理中的应用及其优缺点。
二、活性炭概述活性炭（Activated Carbon，简称AC）是一种多孔性的吸附材料，主要由可燃材料制成，如木材、竹材、果壳、煤炭等，通过炭化和活化过程制成。
活性炭的特点是孔隙分布均匀、孔径范围广、比表面积大、吸附性强，广泛应用于气体、液体、固体的吸附和分离。
活性炭根据其制备方法和应用领域的不同，可以分为硬质活性炭、软质活性炭和粉状活性炭等。
三、活性炭在水处理中的应用1. 活性炭在净水中的应用活性炭在水处理中的主要应用是净水。
由于活性炭具有高效的吸附能力和强大的污染物去除能力，能够有效地去除水中的有机物、气味、色度等污染物，提高水的质量，保护人类健康。
在一些传统的净水工艺中，如混凝沉淀法、过滤等方法，都很难去除水中难以分解的有机物和微量污染物，而活性炭能够大量吸附这些污染物，保证水的净化效果。
同时，活性炭还可以去除水中的异味和氯气，提高水的饮用性。
2. 活性炭在废水处理中的应用除了在净水方面使用，活性炭在废水处理中同样具有广泛的应用。
废水中含有各种有机化合物、氨氮、重金属等高浓度的污染物，废水排放对环境造成严重的污染。
有些高难度的废水处理过程需要借助活性炭的强大吸附能力，才能获得最终的净化效果。
（1）废水的预处理活性炭对废水中的悬浮物、泥沙、颗粒污染物等能够快速吸附，提高废水的澄清度和透明度，为后续的处理提供了便利条件。
（2）去除有机物活性炭能够高效地去除废水中的各种有机物。
可以通过物理吸附和化学反应两种方式来去除有机物。
依据处理工艺的不同，活性炭可以直接置于废水中，或者通过传统的反应槽、活性池、氧化池、生物反应器等方式来进行废水处理。
溶剂中的溶解度和溶质与吸附剂之间的范德华力、化学键力和静电引力。
通常上，活性炭交互作用下是一个非常复杂的过程。
它是一种通过物理吸附、化学吸附、交换吸附、氧化、催化氧化和活性炭还原去除水中污染物的水处理方法。
3 活性炭在水处理方面的应用3.1 活性炭吸附法应用于吸附重金属离子活性炭对重金属离子的吸附除表面积大、孔道发达、空腔容量大外，还取决于活性炭表面的稳定性和可调节性，活性炭表面含氧和含氮官能团的存在可以改变重金属的化学性质。
因现代化工业不断的发展中，大量的重金属离子不断地从工业废水中分散出来，存有极大的安全隐患。
对此，利用活性炭的结构密度特点，可以不断地优化活性炭链接式的密度结构，从而加快对重金属离子的吸附、分解[3]。
近年来，多元化的行业不断新起，工业技术优化中不断产生重金属离子的废水。
活性炭身上有很多的化学、物理性质，可以有效地去除重金属离子，对其进行吸附。
且在重金属离子中六价铬的金属最多，其以各种不一样的形式存在于水中，其结构中所含的pH 值也是不同的。
而且，活性炭微孔结构可以很好地对重金属的阴离子进行吸附，从而改性重金属中含有的元素，使其表面吸附的负价铁、其他正价金属会发生交互作用，尤其是六价铬，会对铬产生化学吸附，从而去除水中的微量铬。
改性活性炭可用于电镀废水中铬的处理，吸附水可达到国家排放标准。
3.2 活性炭吸附法应用于吸附水中有机物活性炭对水中有机污染物具有良好的吸附能力。
活性炭的亲水性优于亲油性炭。
因此，活性炭对含油废水的吸附一般是采用其他方法吸附油脂，然后再用活性炭进行二次吸附。
用这种方法吸附后的废水含油量将降低到0.1～0.2mg/L 。
二是吸附含重金属离子的污水。
例如酚类化合物、苯类化合物、石油和石油产品等具有很强的吸附能力，还可以去除生物法pH 和其它化学法难以去除的有机污染物、除草剂、杀虫剂、农药等异味；亚甲基蓝表面活性剂、合成染料、含有胺类、合成洗涤剂及多元化合成的有机物同时也具备吸附能力，可有效去除水中杂质[4]。
活性炭吸附技术在水处理方面的应用摘要:现代工业的迅猛发展给环境带来的污染日益严重,尤为严重的是水体污染,已经引起了全世界的普遍关注。
同时,随着人们生活水平的不断提高和环保意识的不断增强,使得人们对引用水水质的要求愈来愈严格。
活性炭是最常用的优良的吸附剂,深刻了解活性炭的特性,正确选择活性炭,充分发挥其在水处理的作用,达到深度处理的效果。
成为近来研究的重点。
关键词:活性炭吸附水处理1 活性炭性质及特点活性炭是一种由煤、沥青、石油焦、果壳等含碳原料制成的外观呈黑色的粉末状或颗粒状的无定形碳。
活性炭内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强。
普通活性炭的比表面积为500～1500m2/g,超级活性炭比表面积则高达3500～5000m2/g。
活性炭所含主要元素是碳,含量为90%～95%。
氧和氢大部分是以化学键的形式与碳原子相结合形成有机官能团,氧含量4%～5%左右,氢含量一般是1%～2%。
活性炭中最常见的官能团有:羧基、酚羟基和醌型羧基,此外还有醚、酯等。
活性炭性质与很多因素有关,比如制备原料,活化剂种类,活化剂用量,活化温度,活化时间,加热方式等。
不同的制备方式所制备的活性炭的物理结构和化学性质有很大的差别,因此对于同一种吸附质来说,其吸附性能也有很大的差异性。
一般认为,磷酸法制备的活性炭具有较多的介孔和较强的离子交换能力,碱法制备的活性炭微孔比较发达。
因此可根据不同吸附质的特点选择所需要的活性炭种类。
另外,根据不同吸附质的特点选用不同性质的活性炭种类是非常重要的。
活性炭吸附作用有包括物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要发生在活性炭丰富的微孔中,比如通过范德华力进行吸附,物理吸附吸附热很小,且是可逆的。
另一方面由于活性炭表面存在不均匀力场,表面上的原子往往还有剩余的成键能力,当吸附质碰撞到活性炭表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有,形成吸附化学键的吸附作用发生电子的转移、交换或共有,形成吸附化学键的吸附,此过程为化学吸附。
简述活性炭吸附技术在水处理中的应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。
活性炭吸附技术在水处理中的应用：1.活性炭的物理化学特性1.1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.活性炭的吸附作用与吸附形式2.1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。
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。
2.2吸附作用与吸附形式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。
活性炭在环境工程中的应用- 污水处理木炭是最早被人们发现的具有吸附能力的一种碳物质，而在随后的实践中，人们发现各种人工制作的碳也具有较强的吸附能力，由于碳具有较强的稳定性，而且结构紧密，所以在战时都应用于做防毒面具，而如今，人们发现活性炭的吸附能力更加的突出，其对于水以及废气的吸附效果更加的理想，由于活性炭所具有的这一特性，使得其在环境工程中得到了广泛的应用。
下面本文就针对活性炭在环境工程中的应用进行更为深入的探究。
一、活性炭性质及特点活性炭的孔隙较多，而且面积较大，吸附能力也较强，其主要的构成元素就是碳元素。
而在活性炭中，官能团主要包括羧基、酚羧基以及醚、酯等，活性炭本身所具有的性质受到各种因素的影响，例如制备所需要的原料以及各种活化剂等，采用不同的制备方式就能够制备出不同物理结构以及化学性质的活性炭，由于化学性质以及物理结构的不同，则活性炭的吸附能力也会有所不同。
通常来说，活性炭主要是采用磷酸法的方式来进行制备，这样的制备方法会使得活性炭具备较强的离子交换能力，而采用碱法来对活性炭进行制备，则活性炭的微孔较为发达。
而活性炭所具有的特点来说，其最大的特点就是具备吸附能力，而活性炭的吸附能力也被分为物理吸附以及化学吸附两种。
物理吸附的能力主要集中在活性炭微孔中，其对热能的吸附能力较弱，并且具有一定的可逆性质。
另外，化学吸附就是针对表面并不光滑的活性炭来利用多余的成键能力进行原子的吸附，使得原子间的电子出现交换的情况，这样就可以形成化学吸附。
二、活性炭在水处理方面的应用活性炭在各个领域中都能够应用，而在环境工程领域中，也应该能够被广泛的进行利用，活性炭拥有的吸附能力最为突出，因此受到了各界人士的青睐。
尤其是在近年来，人们环保意识的提升，也使得环境工程中，开始大量的应用活性炭，以期能够利用活性炭的吸附能力，达到净化环境的目的。
而活性炭在水处理方法有着实际的应用效果，具体表现在以下几个方面：1.活性炭对水中重金属离子的吸附我国重工业较多，这些重工业在生产的过程中，会大量的排放出废水，从而使得周边的水域被污染，对环境造成了严重的破坏。
活性炭纤维及其在水处理中的应用活性炭纤维(ACF) 是继粉状活性炭( PAC) 和颗粒活性炭( GAC) 之后的第三代活性炭产品,是20世纪70 年代后期发展起来的一种高效活性吸附材料和环保工程材料。
ACF 的前驱体是炭纤维,是由有机纤维原料经炭化、活化而成。
根据生产中前驱体的不同,目前实现工业化生产的活性炭纤维产品主要分为粘胶基ACF、酚醛基ACF、聚丙烯腈基ACF、沥青基ACF等。
由于前驱体的差异,不同的ACF 产品具有不同的功能。
实际工作中应根据需要选取相应的ACF。
1、ACF的特点及性能ACF有丰富的微孔结构和巨大的比表面积,它有多种形式的制成品, 与粉末状和颗粒状吸附材料相比,吸附和脱附速率更快,而且使用更灵活方便。
另外, ACF在震动下不产生装填松动和过分密实的现象,克服了在操作过程中形成沟槽和沉降的问题。
与AC相比, ACF的优势极其明显。
首先, ACF的细孔结构不同于AC, ACF的微孔结构丰富且孔径分布集中(1-2nm), 微孔体积占总孔体积的90%左右, 没有过渡10 %左右; ACF的比表面积较大, 一般都在1000m2/g以上, 甚至可达3000m2 / g , 从而具有更大的吸附容量;ACF的微孔直接分布于纤维的表面,因而吸附质扩散的路径短、时间短,其吸附和再生的速率快,可在较温和条件下再; AC的细孔由大孔(控制扩散速率)、中孔和微孔组成,吸附质扩散要相继经过大孔、中孔和微孔,其扩散路径长、时间长,吸附和再生的速率慢, 因而ACF具有比AC大的吸附动力系数,吸附速率较AC高2 -3个数量级, 再生容易且再生率高, 可重复使用上千次, 使用寿命达数年之久。
其次, ACF的化学组成与AC有差别。
不同原料或相同原料但不同方法制得的ACF, 其表面有不同的官能团,如胺基、亚胺基及磺酸基等,它们对某些吸附质具有特殊的吸附能力和氧化还原及催化特性。
因为ACF具有电性能, 可利用ACF的导电性,将其作为电极,通过电杀菌作用解决细菌繁殖问题。
2、活性炭纤维在水处理中的应用1）废水处理ACF用于水的净化处理具有吸附容量大、吸附速度快、脱附速度快、灰分少、处理量大且使用时间长的优点。
将ACF用于环保工程中, 其操作安全, 由于体积密度小和吸脱层薄, 不会造成蓄热和过热现象,也不易发生事故, 且节能和经济, 可用于大型上水、净水处理,不仅净化效率高, 而且处理量大,装置紧凑, 占地面积小, 设备投资小和效益高。
ACF适用于各种有机废水的处理。
可对含氯废水、制药厂废水、有机染料废水、造纸黑液、苯酚废水、四苯废水、己内酰胺废水、二甲基乙酰胺和异丁醇废水进行处理。
其吸附能力比粉状活性炭的吸附能力高得多, 尤其适用于高平衡浓度时, 每克ACF的吸附量约为粉状活性炭的3倍。
其吸附能力随温度升高而提高。
用剑麻基ACF 可有效去除水中的各种有机染料, 如亚甲基兰、结晶紫、铬兰黑R等,去除率高达100 %; 沥青基ACF可有效地吸附酸性染料, 如酸性蓝74、酸性橙10等, 也用于直接染料如直接蓝19、直接黄50及碱性染料的碱性棕1、碱性青紫3等。
在对ACF电极法电解处理造纸黑液的应用研究中发现, 在pH值7左右和电解80min的条件下, COD、色度去除率分别达64. 25%和94%。
黑液经酸析及聚铝絮凝预处理后进行ACF电极电解,可进一步提高COD及色度去除率。
采用“酸化+ 电解(45min) + Fenton 试剂(60min) ”的综合治理方案。
上述去除率可分别达94. 2 %和99. 6 % ,出水近乎清澈透明。
对炼油废水的处理结果表明, 采用ACF三级吸附的COD达10000mg / L的废水,净化效率达86%以上。
用150-350℃的空气及蒸汽混合脱附,ACF性能不变,静态吸附量大于0.5g/ g ACF ; 对高浓度和成分复杂的页岩油干馏废水的处理后COD可低于2000mg/L; 对十三吗啉农药废水的处理, 采用二级ACF吸附, 出水COD低于150mg/L ,去除率达94 % , 饱和后采用5%浓度的酸性无机脱附剂处理,吸附性能可完全恢复; 对含PCB3废水的处理,经单级ACF吸附过的含PCB3 10- 27μg/ L的废水,出水达到国家排放标准,单柱稳定运行周期70-80天,吸附容量7g/ kg ACF。
2）废水中有用物质回收ACF的微孔结构与表面特殊的官能团有吸附选择性,可以吸附工业废水中的有机化工原料、金属离子等有用成分。
通过脱附回收,可实现环境效益与经济效益双赢。
吉林化学工业公司某晒黑T染料厂的生产废水CODcr达3000-4000mg/L, 经ACF处理, 去除率达95%, 出水CODcr低于150mg/ L, 达到工业污水综合排放一级标准。
吸附饱和的ACF经碱脱附剂处理后可以再生,脱附液经酸处理可回收有用物质,具有一定的经济效益。
用ACF处理十三吗啉农药废水, CODcr可由2500mg/L降至150mg/L以下, 去除率达94%。
吸附饱和的ACF 用酸性无机脱附剂处理,脱附液再用氢氧化钠溶液中和处理,可回收部分有机物,ACF的使用寿命可达2. 5a 左右。
ACF 对金属离子具有较好的吸附还原性能,可吸附水中的银、铂、汞、铁等多种离子并能够将其还原。
研究发现,在碱性条件下, ACF对Pt(Ⅳ)有很好的还原吸附性能,吸附容量达500mg/ g。
在剑麻基ACF对Ag + 吸附的研究中发现,剑麻基ACF 对Ag+有较好的还原吸附性能(吸附容量为8315mg/g), 经磷酸活化和热处理, 可使其吸附容量增大近一倍, 达163. 2 mg/ g。
用经无机氧化剂改性的ACF吸附Ag + ,发现改性的ACF在碱性条件下对Ag+的还原吸附容量大大提高, 达550mg/ g。
大多数情况下, 其还原反应可以大大促进对这些金属离子的吸附。
用含有ZnO的ACF对Ag + 的还原吸附研究, 其结果表明: ZnO并不吸附Ag + ,但参与氧化还原反应, 中和ACF氧化还原吸附Ag+所释放的H+ ,提高了ACF对Ag +的还原能力,还原吸附的Ag可生成大的银片,经加药振荡就可从纤维表面脱离。
目前, ACF对金属尤其是贵金属的吸附研究很多。
3）废水深度处理工业废水经生物处理、物理化学处理后,仍达不到工业废水排放标准时, 可用ACF进行深度处理。
吉林化学工业公司某车间废水经混凝2澄清2过滤处理后, 其CODcr仍高达5000-8000mg/L, 经ACF吸附处理后, 出水CODcr低于1000mg/L, 达到废水排放标准。
抚顺石油二厂二次生化砂滤出水采用ACF净化处理, 对浊度、挥发酚的去除率均达到100% , CODcr的去除率为88.2%、油为98.4%、铁离子为88.6%、硫化物为83.6%,对SiO2、CO2、碱化度、总硬度、总磷酸盐、Mg2+、Ca2+均有一定的净化效果。
对失效的ACF 采用过热水蒸汽进行再生,效果很好,吸附容量基本不变。
4）水质净化ACF对水质净化有特殊功能,例如,对水质浑浊有明显的澄清作用,可以除去水中的异臭、异味;对水中含高铁、高锰等无机物净化效果明显;对氰、氯、氟、酚等有机化合物去除率达90 %以上。
由于地下水和地表水的污染,水中各种有机物和大肠杆菌严重超标,目前最常用的消毒杀菌方法是用液氯处理,而残氯与水中有机物反应产生消毒副产物,如卤代烃等三致(致癌、致崎、致突变) 物质( THM)。
ACF由于含有丰富的微孔结构和巨大的比表面积,能吸附水中有害物质。
东京大学利用改性ACF (中孔丰富)对地表水源进行处理,对THM 潜在物的去除率达80%, TOC的去除率大于50% ,吸附饱和的ACF可以利用碱性物质再生。
随着人们生活水平的提高,对净化饮用水的要求也日益提高。
目前ACF已广泛用于净水器中,特别是载银ACF, 可有效地杀灭水中的微生物,抑制微生物在ACF表面的繁殖, 具有吸附和灭菌的双重功能,对大肠杆菌去除率高达98%。
中山大学陈水挟等研究发现:载银ACF 对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有很强的杀灭能力,经其处理后,水中的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌被完全杀灭。
载银磷酸活化剑麻基ACF 效果较其它原料基的ACF 效果更好,具有银用量少、作用时间短、抗菌效率高、抗菌效果持久等优点。
3 存在的主要问题及解决方法1）存在的问题影响炭材料吸附的主要因素是孔隙结构和化学结构。
孔隙结构是指孔隙容积、孔径分布、表面积和孔的形状。
吸附质分子尺寸与ACF 细孔直径的关系决定着对吸附质的吸附效果: 当分子尺寸大于细孔直径时, 因筛分作用, 吸附质无法进人孔内, 故不能吸附; 当分子尺寸约等于细孔直径时,吸附剂的捕捉力非常强,适用于极低浓度下的吸附; 当分子尺寸远小于细孔直径时, 吸附质容易发生脱附, 脱附速率很快, 在低浓度下的吸附量小。
一般认为孔隙半径比吸附质分子大1.7-3倍时, 吸附效果最好, 如果需要再生,则要大3-6倍或更高。
因此, ACF在水处理应用中存在的主要问题是:因其细孔直径多集中在微孔段, 水中的大分子物质的吸附量很小。
饮用水净化工艺现场对比试验表明: 尽管ACF有巨大的比表面积, 但由于其微孔孔径太小, 水中大部分有机物很难进入它的有效吸附面积。
ACF对小分子苯酚的吸附效果较好,但对大分子腐殖质几乎没有吸附效果。
2）解决方法基于ACF微孔结构不能吸附水中的大分子物质, 可采用中孔ACF 或组成新的联合工艺来解决其在水处理应用中的不足。
如a.采用中孔ACF。
山西煤炭化学所研究了中孔ACF对VB2的吸附。
研究表明:用炭黑改性聚丙烯腈原丝所制的中孔ACF, 对VB2具有较大的吸附容量, 随着ACF中孔含量的增大, 对VB2的吸附量增加。
东京大学利用中孔ACF对地表水源进行了处理, 净化效果很好。
b.组成联合工艺。
根据ACF的结构特点和物化特性及水处理后的水质要求,可将ACF与其它工艺组合, 以达到更好的去除效果。
法国Brasquet等用超滤膜工艺和ACF组合,试验原水先经过超滤膜去除腐殖质, 然后用ACF吸附其中的苯酚,其穿透曲线与用ACF对纯的苯酚溶液吸附时相近。
超滤用于去除大于10倍溶剂分子的颗粒, 对水溶液而言,即滤除了分子尺寸大于2.5 nm(水分子为0. 28nm) 的颗粒,与ACF的微孔尺寸分布一致,超滤与ACF 组合能对微量污染物有很好的去除效果。
4 结论与展望ACF有时须与其它技术复合,才能发挥出极佳的处理效果。
例如: ACF与臭氧氧化和生化处理技术复合, 可利用臭氧的卓越氧化能力将较大分子的污染物降解为小分子的有机物,然后再吸附在ACF上,最后利用ACF上的微生物彻底降解污染物;活性炭纤维电极电解法则是充分利用了ACF优异的吸附性能和电化学氧化作用; 另外, 在ACF 上负载光催化剂或将吸附和光催化氧化完美的结合起来,也解决了ACF的再生问题。
