ACF在水处理中的应用

C. Brasquet[13] 等 研 究 了 两 种 ACF(CS1501 和 RS1301)和GAC对苯酚、4-氯苯酚、4-硝基苯酚和2-叔 丁基-4-甲基苯酚的吸附。结果表明，ACF对苯基化合 物吸附速度大于GAC，吸附容量与GAC相似或比GAC 大。姜军清[14]等采用ACF处理苯酚模拟废水，通过静 态和动态吸附研究，结果表明，活性炭纤维对苯酚的 吸附容量为275.1mg/s，吸附速度快，吸附饱和的ACF 用10%的NaOH溶液再生。重复使用三次，吸附效率无 明显变化。唐登勇[15]等采用活性炭纤维吸附废水中对 硝基苯酚，结果表明，在最佳的吸附条件下，装填4g 活 性 炭 纤 维 可 处 理 含 对 硝 基 苯 酚 1000mg/L 的 废 水 1400mL，出水对硝基苯酚浓度<2mg/L，达到国家综 合污水一级排放标准，活性炭纤维有效吸附量可达 349.87mg/g。在最佳脱附条件下，脱附率>99%，并可 从高浓度脱附液中回收对硝基苯酚。稳定性实验表明， 吸附一脱附性能稳定，采用活性炭纤维吸附处理对硝 基苯酚废水是一种行之有效的处理方法。Jinping Jia[16] 等用ACF电极电解处理多种模拟染料废水。结果表明， 在电压25V，pH值7.15～7.85和0.5g/LNa2SO4的条件下 去除效果较佳。实验中几乎所有的染料废水的脱色率 大 于 90% 。 COD 去 除 率 在 40% ～ 80% 之 间 。 Zhemin Shen[17]等用ACF电极电解降解29种染料。研究发现几 乎 所 有 染 料 溶 液 都 能 有 效 脱 色 ， 具 有 —SO3— ， COO—，SO2NH2·和—OH等亲水基团和含偶氮的染料 易被分解，而具有—C=O，—NH—和芳香团等憎水基 团的染料易被吸附和絮凝。
1 活性炭纤维的组成、结构与性能

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 3 期γ-Al 2O 3/CuO-ACF 电吸附除盐的影响因素及反应动力学柴多生1，高峰2，吴友兵3，孙昕1，郝然1，杨宇2，焦翔飞1（1 西安建筑科技大学环境与市政工程学院，陕西 西安 710055；2内蒙古自治区水利科学研究院，内蒙古 呼和浩特 010011；3马鞍山市城乡规划设计院有限责任公司，安徽 马鞍山 243011）摘要：开发脱盐率高、寿命长的电极材料是电容去离子（CDI ）水处理技术的研究热点之一。

通过一锅水热法将层状CuAl 双金属氧化物与活性碳纤维复合，成功制备了CDI 电极（γ-Al 2O 3/CuO-ACF ）。

采用SEM 、XRD 、FTIR 和CV 测试对样品的形貌、结构和电极性能进行了表征。

当初始NaCl 浓度为500mg/L 时，随着电压从0.8V 逐渐增加到1.6V ，两种电极的比吸附量、脱盐效率、电流效率和电耗均有所增加，γ-Al 2O 3/CuO-ACF 的四项参数依次比ACF 提高23.4%~55.3%、44.8%~82.0%、65.5%~90.0%和降低15.0%~21.4%。

当腐殖酸浓度为5~10mg/L 时，ACF 脱盐效率下降明显，而γ-Al 2O 3/CuO-ACF 脱盐效率仅在腐殖酸浓度10mg/L 时略有下降。

在15次循环后，NaCl 溶液体系的脱盐效率保留率为96%；但由于腐殖酸的存在，该值下降为92%。

两种电极的电吸附除盐过程遵循Langmuir 等温吸附方程，表示盐离子在电极表面为单分子层物理吸附。

与传统ACF 电极相比，γ-Al 2O 3/CuO-ACF 电极具有优异的可回收性、稳定性和增强的电化学特性。

关键词：层状CuAl 双金属氧化物；活性碳纤维；脱盐；电吸附中图分类号：X52 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）03-1637-11Reaction dynamics and influencing factors of capacitive deionizationdesalination using γ-Al 2O 3 / CuO-ACFCHAI Duosheng 1, GAO Feng 2, WU Youbing 3, SUN Xin 1, HAO Ran 1, YANG Yu 2, JIAO Xiangfei 1(1 School of Environmental and Municipal Engineering, Xi ’an University of Architecture and Technology, Xi ’an 710055，Shaanxi, China ；2 Inner Mongolia Hydraulic Research Institute, Hohhot 010011, Inner Mongolia, China; 3 Urban & RuralPlanning & Design Institute of Ma ’anshan, Ma ’anshan 243011, Anhui, China)Abstract: Developing electrode materials with a high desalination rate and long life is one of the research hotspots in the field of capacitive deionization (CDI) water treatment technology. CDI electrode (γ-Al 2O 3/ CuO-ACF) was successfully produced by combining laminated CuAl-mixed metal oxide with activated carbon fibers with a one-pot hydrothermal method. The surface morphology, structure and electrode properties of the samples were characterized by SEM, XRD, FTIR and CV. When the voltage increased from 0.8V to 1.6V under NaCl concentration of 500mg/L, the specific electroabsorption capacity, desalination efficiency, current efficiency and energy consumption increased for both electrodes, while those four parameters for γ-Al 2O 3/ CuO-ACF were 23.4%—55.3% higher, 44.8%—82.0% higher, 65.5%—90.0% higher and 15.0%—21.4% lower than those for ACF. Under NaCl concentration of 500mg/L and humic acid concentrations of 5—10mg/L, desalination efficiency for ACF was decreased, but that for γ-Al 2O 3/CuO-ACF was only研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1600收稿日期：2023-09-11；修改稿日期：2023-11-20。

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。

A-A-O工艺在城镇生活污水处理的应用A-A-O工艺在城镇生活污水处理的应用摘要：随着城市建设的不断加速，城镇生活污水的排放量也随之增加，大量污水的直接排放不但会造成天然水的污染，更会影响我们的饮用水的安全。

为了保护有限的水资源，提高污水处理效率，更好的进行污水处理建设，我们必须采取相应紧要措施，本文主要对A-A-O工艺技术在处理城镇生活污水方面做初步的研究，为相关人士提供一些参考，促进城镇生活污水处理的快速发展。

关键词：污染；A-A-0工艺；生活污水这些年来，随着我国城市化建设的不断发展，城市人口也随之增长，我们在享受便利的同时，也不得不面对这与之而来污水排放量增加的问题。

因此，如何高效处理污水成为我们亟待解决的一个重大任务。

A-A-O 工艺对除磷脱氮有着较好效果，另外，它的另一个优点就是成本低，这对于解决城镇生活污水处理所面临的处理成本高、能耗大等问题具有重大的进步意义，能够指导和帮助我们更高效更轻松的完成对污水的处理。

1城镇生活污水概况1.1生活污水的危害我们人类生活过程中产生的污水，是造成水体污染的主要污染源之一。

主要是粪便和洗涤污水。

城市每人每日排出的生活污水量为150—400L。

生活污水中含有大量有机物以及一些病原菌、病毒和寄生虫卵和一些无机盐类。

其主要的特点是含氮、含硫和含磷量高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质，对我们饮水以及生活有着巨大的危害。

危害主要有以下几方面：(1)一方面，藻类占据的空间越来越大，大大压缩了鱼类等生物的活动空间，另一方面，藻类的疯狂繁殖，会逐渐消耗水域里面的氧气，会使得水体严重缺氧，使得一些鱼类数量大量死亡甚至灭绝; (2)如果饮用水中N03ˉ。

和N02ˉ的的含量过高，它们在自然条件下可能会转化为亚硝酸铵，亚硝酸铵是一种能致癌、致畸的物质，不仅会增加癌症的发病机率，而且会对人体心血管系统造成损伤，以及会干扰机体对维生素A的吸收利用，导致出现维生素A缺乏症的症状;(3)在农业灌溉用水中，氮和磷的含量超标，农作物会吸收过剩的氮，这样一来会产生贪青倒伏现像，影响农作物正常生长[1]。