简述活性炭吸附技术

· 62· 中国特种设备安全 第23卷 第 11期 警骥 活性炭吸附技术是指采用多孔结构的活性炭， 以其独特的吸附功能．去除水中有机物和活性余氯． 并同步脱色除味的一种方法。实践表明，经活性炭 预处理的水质．不论是供离子交换．还是供电渗析和 反渗透，有助于后继制水设备充分发挥出力，降低消 耗和制备锅炉优质给水。 今后设计锅外化学水处理系统和反渗透水处理 系统时．建议开发这项技术资源。从总体来看，虽然 需要在水的预处理系统中增设活性炭吸附柱装置． 但因其具有水处理效果好．工作可靠，操作和管理简 单．占地面积小．失效活性炭能再生等优点还是划算 的。 在水的预处理系统中．凝聚沉淀法是用来去除 水中有机物的．而活性炭吸附法不仅能去除水中的 有机物．而且可以百分之百地去除水中的活性余 氯。在同等原水质量的条件下，两法相比，活性炭吸 附法不需要消耗凝聚化学药品，其制成水中不论是 I)Amg／L为单位计量的生化需氧量，还是1．~mg／L为单 位计量的化学需氧量以及以度为单位计量的水的 色度．都比凝聚沉淀法的效果好。实践证明，活性炭 吸附法比凝聚沉淀法的水质好、制水成本低和水质 化验药品消耗少。为深化对活性炭吸附技术的认 识．现分述如下： 1 制备活性炭的原料和成型状态 用来制造活性炭的原料极其丰富，如甘庶、甜菜 糖泥、椰子壳、核桃壳、果核、玉米秆、棉籽壳、稻皮、 锯末、酒糟、泥煤和褐煤等。制备好的活性炭有粉末 状．颗粒状和大孔状3种。由于颗粒状的活性炭为多 孔结构．物理和化学性能稳定，再加填充状态好吸附 表面积大．水流通阻力小和流通量均匀，孔隙不易堵 塞．所以，充装吸附柱的活性炭多选用颗粒状的活性 炭。 2 活性炭的功能特性 2．1 物理性质 活性炭是把废物可以利用的有机原料．通 过高温焙烧炭化和活化(即氧化)等程序制造 而成的。其物理特性主要指在热力制造过程中 每个颗粒体上形成的大孔、过渡孔和微：fL3种 孔隙结构。因其为多孔结构．使其具有了巨大的吸 附表面积．形成了对水中有机物极其强大的吸附能 力 。品质好的颗粒状活性炭 ，1g重量的吸附 比表面 积可高达800～2000m 。lg重量的微孔总容积可以达 到0．6～1．18ml。孔隙结构的孔径为10～105埃 (注：1 埃=10 Om)。在3种孔隙中，过渡孔的吸附能力最强， 微孔次之，而大孔则小。大孔的主要作用是为被吸附 质提供通道．使其能迅速扩散到过渡孔和微孔中去。 由于水中不仅含有小分子的有机物，而且有的水中 含有大分子的有机物。对大分子有机物主要由过渡 孔来吸附．并为小分子有机物提供扩散到微孔的通 道．再加微孔的表面积占到比表面积的95％以上，因 此，小分子有机物是由微孔来完成吸附的。正因为上 述孔隙结构对水中大小分子的有机物起着把关的作 用 ．在认识颗粒状活性炭构造特性的基础上 ．并确认 水中有机物大小分子的直径．通过对各生产厂家成 品质量的对比，是选用适宜活性炭的依据。 2．2 化 学性质 活性炭的化 学性质来 自炭 化时热力焙烧的温 度。用300～500~C焙烧的活性炭，酸性氧化物占优势， 在水中离子化时带负电荷 ：用800～900~C焙烧的活性 炭，碱性氧化物占优势，在水中离子化时带正电荷； 用500～800~C焙烧的活性炭 ．带有正负两性电荷 。因 其电荷电位的不同，带负电荷的活性炭呈酸性，在 pH值较低的条件下吸附能力较好。反之，在pH值较 高的碱性条件下吸附能力较差。为此，选用300- 50o℃焙烧而成的活性炭为宜。 尽管不同的焙烧温度使活性炭有着不同的化学 性质，产生了酸性的与碱性的活性炭吸附能力强弱 的差别．但终究还是以物理吸附为特性去除水中的 有机物。 2．3 活性炭的吸附容量和吸附速度 所谓吸附容量是指1g重量的活性炭能吸附水中 维普资讯 http://www.cqvip.com 第23卷 第 ll期 中国特种设备安全 ·63· 有机物毫克氧的数量 ；也可 以用每立方米活性炭能 吸附水中有机物公斤氧的数量来表示。所谓吸附速 度是指在每分钟 (或每小时 )内每克(或每吨 )重量 的活性炭能吸附水 中有机物毫 克(或公斤 )氧的数 量 。吸附容量的大小决定着活性炭再生周期 的长 短 ．从而决定着再生 的费用 ；吸附速度的快慢决 定 着被处理水和活性炭接触时间的长短 ．从而决定着 活性炭吸附柱容积的大小。这2项经济技术指标应 南生产厂家产品质量 说明书 房屋状态说明书下载罗氏说明书下载焊机说明书下载罗氏说明书下载GGD说明书下载 中提供。 3 使用活性炭的技术条件 3．1 入柱 活性 炭 的处理 充装入柱 的活性炭 ．应该先用净化水浸泡4～ 6h，然后再自上而下洗出污物。接着用3倍活性炭充 装体积的5％浓度的HCI溶液和3倍活性炭充装体积 的4％浓度的NaOH溶液 ，以18～21m／h的流速交替处 理1～3次，每次处理后均应用清水淋洗至中性为止。 3．2 活性炭对进水质量的要求 活性炭吸 附柱在水 的预处理 系统中是 一种 中 继设备。为防止活性炭孔隙的堵塞确保其吸附作 用 ，进入活性 炭吸附柱之前 的水质 ，必须先经机械 过滤法去除悬浮物和胶体物．其残留悬浮物的监控 指标为3～5mg／L。 3-3 活性 炭吸 附柱拟 设 定的位 置 活性炭吸附柱虽然是一种水的预处理设备。但 也应该视水源的来源 ，恰当地设定好它的位置。对 含有机物不高的地下水源 ．其设定位置为机械过滤 器 活性炭吸附柱 Na+阳离子交换器或H+阳离子 交换器 CO 脱炭器 中继水箱 中继水泵 阴离 子交换器；对含有机物和活性余氯高的自来水源， 设定位置为机械过滤器 垩堕堕 H邛日离子交换 器 CO 脱炭器 中继水箱 中继水泵 活性炭吸 附柱 阴离子交换器。这种设置可使活性炭在偏酸 性条件下工作 ，可以有效地消除带负电荷有机物对 阴树脂的污染 。 3．4 活性炭吸 附柱制水质量的监控 活性炭的主要特性是以物理吸附去除水中的 有机物和活性余氯。为此 ，制水质量既可以以残留 的有机物含量作为监控终点，也可以以残留的余氯 含量作为监控终点。若以前者来监控，其残留量为 小于0．004的耗氧量与水中总阴离子含量的比值；若 以后者来监控，其残留量应小于0．1mg／L。 4 增设活性炭吸附柱的确定 作为专业设计单位是以用户提供的水源和水质 分析 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 、锅炉每小时的给水量和去除有机物、含氯 量质量指标的要求为依据进行设计计算的。 完成设计任务后，设计单位应向用户提供以下 技术数据 ： 1)活性炭吸附柱的直径 ； 2)需充装活性炭的高度； 3)活性炭吸附柱连续制水的时间； 4)活性炭每年更换的次数和消耗的容积 ； 5)活性炭层的利用率。 用户选购和安装活性炭吸附柱设备后，作好活 性炭的浸泡和无机化学处理 ，即可投入制水运 营和 管理。活性炭吸附柱多为单流式，其水流速度一般 采用6～12m／h。若在制水运行 中截留悬浮物较多而 导致水流阻力增大或出水质量恶化时 ，应进行反洗。 其反洗方法与机械过滤器相同。反洗时活性炭层的 膨胀率为10％～15％左右。 5 活性炭丧失吸附能力的再生 所谓再生是指活性炭几乎完全丧失吸附能力 ． 制水质量超标后，用热力焙烧去除孔隙中的杂质 ．重 新恢复其吸附特性的一种操作方法。只有再生和重 复使用才能使活性炭富有水处理的经济价值。 据悉 ．活性炭吸附处理的水量大约为活性炭用 量的10万倍，大体上可用到一年至一年半左右。 活性炭是在再生炉 中经过不 同温度加热干燥 、 焙烧炭化和用水蒸汽等介质氧化(即活化)3步操作 程序进行再生复活的。这项工作应委托活性炭专业 生产厂家来完成。因为专业制造厂具有专业人才． 再生炉装备和完善的质量监控手段，能确保活性炭 的再生质量。 为了不 中断活性炭吸附柱 的制水运行 ．不影响 锅炉给水，用户应事先贮足活性炭的备用量。 (收稿 日期2007—07—08) 维普资讯 http://www.cqvip.com