活性炭在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用

1、活性炭在工業(yè)污水處理中的應(yīng)用活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積 為5001500m2?；钚蕴坑泻軓?qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附功能，與多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，阻止這 些物質(zhì)的吸收。在廢水處理中，活性炭主要用來(lái)去除廢水中的微量污染物，以達(dá)到深度凈化 的目的?；钚蕴刻幚韽U水，吸附性能穩(wěn)定，處理效率高，操作費(fèi)用低，有一定的社會(huì)效益和 經(jīng)濟(jì)效益。一、活性炭的功用結(jié)構(gòu)與性能特點(diǎn)水處理活性炭一般為柱狀顆粒，比表面積大，微孔發(fā)達(dá)，機(jī)械強(qiáng)度高，吸附性能強(qiáng)，吸 附速度快，凈化能力強(qiáng)，不易脫粉，化學(xué)性能穩(wěn)定，易再生，使用壽命長(zhǎng)。水處理活性炭以 優(yōu)質(zhì)椰子殼、核桃殼、杏殼、桃殼、煤質(zhì)為原料

2、，經(jīng)一系列生產(chǎn)工藝精制而成，適用于高純 度的生活飲用水、工業(yè)用水和廢水處理的深度凈化，對(duì)水中各種雜質(zhì)如氯、酚、碑、鉛、氧 化物、農(nóng)藥等有害物質(zhì)也有很高的去除率，可廣泛用于裝填各類大、中、小型凈水器，也適 用于糖類，清涼飲料的脫色和精制，以及室內(nèi)外空氣的凈化，特別是加載了特殊成分的活性 炭對(duì)室內(nèi)有害氣體如氨、甲醛等，具有更好的凈化效能?；钚蕴繉?duì)有機(jī)物的吸附能力大，在 廢水深度處理中得到廣泛的應(yīng)用，具有以下優(yōu)點(diǎn)：處理程度高，城市污水用活性炭進(jìn)行深度 處理后，BOD可降低99%,TOC可降到13mg/L;應(yīng)用范圍廣，對(duì)廢水中絕大多數(shù)有機(jī)物都有 效，包括微生物難于降解的有機(jī)物;適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)水量及有機(jī)物

3、負(fù)荷的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性 能，可得到穩(wěn)定的處理效果;粒狀炭可進(jìn)行再生重復(fù)使用，被吸附的有機(jī)物在再生過(guò)程中被 燒掉，不產(chǎn)生污泥;可回收有用物質(zhì)，例如用活性炭處理含酚廢水，用堿再生吸附飽和的活 性炭，可以回收酚鈉鹽;設(shè)備緊湊、管理方便。活性炭一般是將90%以上通過(guò)80目標(biāo)準(zhǔn)篩或粒度小于0.175mm的粉狀炭，具有吸附速 度較快，吸附能力使用充分等優(yōu)點(diǎn)，但需專用的分離方法，隨著分離技術(shù)的進(jìn)步和某些應(yīng)用 要求的出現(xiàn)，粉狀炭的粒度有越來(lái)越細(xì)化的傾向，有的場(chǎng)合已達(dá)到微米甚至納米級(jí)。顆粒活 性炭為粒度大于0.175mm的活性炭，一般由顆粒狀原料經(jīng)炭化、活化，然后破碎篩分至需 要顆粒度制成，也可以用粉狀活性炭

4、加入適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)劑經(jīng)適當(dāng)加工而成。圓柱形活性炭，又 稱柱狀炭，一般由粉狀原料和粘結(jié)劑經(jīng)混捏、擠壓成型再經(jīng)炭化、活化等工序制成，也可以 用粉狀活性炭加粘結(jié)劑擠壓成型。球形活性炭形狀為圓球形的活性炭，它的制取方法與柱狀 炭類似，但有成球過(guò)程，也可以用液態(tài)含碳原料經(jīng)噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成，還可 以用粉狀活性炭加粘結(jié)劑成球加工而成?；钚蕴坷w維是新一代高效活性吸附材料和環(huán)保功能 材料，是活性炭的更新?lián)Q代產(chǎn)品，具有較高的技術(shù)含量和產(chǎn)品附加值，可使吸附裝置小型化， 吸附層薄層化，吸附漏損小，效率高，節(jié)能經(jīng)濟(jì)，可以完成顆?；钚蕴繜o(wú)法實(shí)現(xiàn)的工作。二、活性炭處理含氧廢水氧化物可在生物體內(nèi)產(chǎn)生氧化氫，使細(xì)胞呼

5、吸受到麻痹引起窒息死亡，含氤廢水是指含 有CN基團(tuán)的工業(yè)廢水。在有色金屬礦物提取金銀銅、氧化電鍍、化工、熱處理等行業(yè)生產(chǎn) 工藝中均排放大量的含氧廢水，特別是礦物選冶生產(chǎn)工藝中氧化物的用量很大，廢水中氧的 質(zhì)量濃度較高，還含有大量的重金屬、硫氧酸鹽等化合物，對(duì)水環(huán)境污染很?chē)?yán)重。國(guó)內(nèi)含氧 廢水處理方法不較多，早期有堿氯法、酸氯法、因科法、酸化吸收-中和法、臭氧法、電解 法、離子交換法、活性炭催化氧化法、生物法、加壓水解法等。但面對(duì)不同的實(shí)際情況，我 們應(yīng)選擇不同的方法進(jìn)行處理?；钚蕴拷Y(jié)構(gòu)是由六環(huán)碳不規(guī)則排列而成，這就形成了活性炭 多微孔及高表面積的特性。活性炭孔徑為110.5nm，比表面積一般為3

6、001000m2/g，廣泛應(yīng) 用于石化、電力、食品、環(huán)保和黃金等行業(yè)，其強(qiáng)大的吸附能力和催化能力被廣大用戶所認(rèn) 可。含有氧化物的廢水在有足夠的溶解氧和銅離子的條件下，通過(guò)活性炭的催化氧化作用， 生成NH3及CuCO3Cu(OH)2等物質(zhì)，從而破壞氧化物的毒性，同時(shí)銅和氤構(gòu)成的絡(luò)合離 子被活性炭吸附。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，水處理效果好。自然環(huán)境 中普遍存在微量氧化物，主要來(lái)自肥料及有機(jī)質(zhì)。但高濃度的氧化物來(lái)自含氧工業(yè)污水，主 要有電鍍污水、氤化提金、焦?fàn)t和高爐的煤氣洗滌廢水及冷卻水、一些化工污水和選礦污水、 合成橡膠、纖維和染料等工業(yè)等，其濃度可在1180mg/L以上，對(duì)人類

7、的健康和牲畜、魚(yú)類 的生命都是一種嚴(yán)重的威脅。國(guó)內(nèi)自來(lái)水廠和城市污水處理廠加氯處理后的水需要進(jìn)行脫除活性余氯。活性炭法具有 去除效率高，不產(chǎn)生二次污染，不僅能去除活性余氯，而且能去除水中有機(jī)物的特點(diǎn)，因此 常用于大規(guī)?；钚杂嗦让摮に嚒A性氯化法是黃金礦山處理含氧廢水常用方法之一，處理 后溶液中含有一定濃度的活性余氯，不能直接進(jìn)入生物處理系統(tǒng)或直接排入河流，但目前利 用堿性氯化法處理含氧廢水的黃金礦山均未有活性余氯脫除設(shè)施，因此增加活性炭脫除余氯 設(shè)施勢(shì)在必行，不僅脫除活性余氯、保護(hù)生態(tài)環(huán)境，還可以回收廢水中少量的金、銀，從而 增加經(jīng)濟(jì)效益?；钚蕴棵摮嗦仁羌?、催化和活性余氯與碳反應(yīng)的一個(gè)

8、綜合過(guò)程。因此， 活性炭在整個(gè)吸附脫除余氯過(guò)程中不存在吸附飽和問(wèn)題，只是損失少量的活性炭。盡管用了很多方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，但多數(shù)工廠排放的含氤廢水仍超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn);有的 雖然排放達(dá)標(biāo)，但處理費(fèi)用太高。例如電鍍要求不一樣，工藝所產(chǎn)生的廢水成分也不一樣， 氧化物有劇毒，不能通過(guò)常規(guī)方法來(lái)去除，必須單獨(dú)處理破氧，再與其他廢水混合取出重金 屬。為此，人們一直在尋找操作簡(jiǎn)單、成本低、效果好的含氧廢水處理方法。三、活性炭處理含汞廢水汞主要消耗在氯堿工業(yè)上，其次是用于電力電子工業(yè)。此外，炸藥制造業(yè)、殺蟲(chóng)劑和防 腐劑生產(chǎn)及照相業(yè)也要使用汞，在化工和石油化學(xué)工業(yè)中，汞被用做塑料生產(chǎn)以及加氫、脫 氫、磺化、氧化、氯

9、化和酸解等反應(yīng)的催化劑。在涂料、藥物和化妝品工業(yè)中，汞化合物也 被用做防腐劑在氯堿工業(yè)中，以汞為陰電極，制造氯氣和苛性鈉;聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙 烯的合成工業(yè)均以汞作為催化劑；電子儀表工業(yè)也常用到汞，故這些行業(yè)均排放含汞廢水。 汞對(duì)人體有嚴(yán)重的毒害作用，其中甲基汞在人體腦組織內(nèi)積累，侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，破壞神 經(jīng)功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡，汞是各國(guó)環(huán)境部門(mén)重點(diǎn)監(jiān)控對(duì)象。活性炭能有效地吸附廢水中的汞，一些工廠己經(jīng)采用此法處理含汞廢水，但該法更適用 于處理低濃度的含汞廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學(xué)沉淀法處理，處理后含汞約 lmg/L,高時(shí)可達(dá)23mg/L，然后再用活性炭做進(jìn)一步的處理。將含汞廢水

10、以硫化鈉或硫化鈉-氫 氧化鈉溶液處理，利用硫化汞具有很小的離子濃度積之特點(diǎn)，使廢水中的汞以高效率沉淀下 來(lái)，達(dá)到使水凈化的目的?；钚蕴康奶幚硇Ч?，與若干因素有關(guān)包括汞的初始形態(tài)和濃度，活性炭的種類，pH控 制值以及與活性炭與含汞廢水的接觸時(shí)間等。增大活性炭用量以及增加接觸時(shí)間都可提高汞 的驅(qū)除率，活性炭對(duì)有機(jī)汞的脫除作用比對(duì)無(wú)機(jī)汞更為有效?；钚蕴繉?duì)高濃度含汞廢水據(jù)有 較高的驅(qū)除率，對(duì)低濃度汞的驅(qū)除率并不高，但出水中汞含量最低。偏堿性的含汞廢水采用 的多是化學(xué)凝聚法或硫化物沉淀法，偏酸性的含汞廢水采用的多是金屬還原法。當(dāng)處理的含 汞廢水中有機(jī)汞的含量較高時(shí)，都需要先將有機(jī)汞轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)汞，再進(jìn)行處

11、理。四、活性炭處理含酚廢水含酚廢水是一種污染范圍極廣的工業(yè)廢水，煤氣廠、樹(shù)脂廠、絕緣材料廠、焦化廠、石 油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纖維、合成染料、有機(jī)農(nóng)藥和酚醛樹(shù)脂生產(chǎn)過(guò)程中均會(huì)產(chǎn) 生含酚廢水。含有酚類物質(zhì)的廢水來(lái)源廣泛，危害較大，含酚廢水不經(jīng)處理排入水體，會(huì)危 害水生生物的繁殖和生存。酚基化合物是一種原生質(zhì)毒物，可使蛋白質(zhì)凝固。水體含酚 0.10.2mg/L，魚(yú)肉即有異味，不能食用;含酚lmg/L,會(huì)影響魚(yú)產(chǎn)卵和回游，含酚510mg/L,魚(yú)類 就會(huì)大量死亡。飲用水中含酚能影響人體健康，即使水中含酚質(zhì)量濃度只有0.002mg/L,用氯 消毒也會(huì)產(chǎn)生氯酚惡臭。農(nóng)作物經(jīng)高濃度含酚廢水灌溉，會(huì)枯

12、萎死亡。活性炭對(duì)苯酚的吸附性能好，溫度升高不利于吸附，使吸附容量減??；但升高溫度達(dá)到 吸附平衡的時(shí)間縮短?；钚蕴康挠昧亢臀綍r(shí)間存在最佳值，在酸性和中性條件下，去除率 變化不大;強(qiáng)堿性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強(qiáng)，吸附效果越差。五、活性炭處理含甲醇廢水甲醇廢水在工業(yè)生產(chǎn)中較為常見(jiàn)，屬高濃度有機(jī)廢水。甲醇為無(wú)色揮發(fā)性液體，毒性很 強(qiáng)，能在人體內(nèi)蓄積，并有麻醉作用。甲醇廢水廣泛存在于人造纖維、制藥、石油化工、林 業(yè)化工及硫酸鹽紙漿化工廢水中。我國(guó)的氮肥廠每天排放出數(shù)十萬(wàn)噸工藝?yán)淠汉湍蛩厮?水，這些僅受輕微污染的廢水是潛力巨大的資源，具有很好的回收利用價(jià)值。氮肥廠工藝?yán)?凝液和尿素水解水

13、中最主要的污染物為低濃度甲醇，因而去除低濃度甲醇成為這類廢水回收 利用的關(guān)鍵。生物活性炭技術(shù)處理低濃度甲醇廢水，為廢水資源化提供了一種新途徑?；钚蕴靠梢晕郊状?，但吸附能力不強(qiáng)，只適宜于處理含甲醇量低的廢水。工程運(yùn)行結(jié) 果表明，可將混合液的COD從40mg/L降至12mg/L以下，對(duì)甲醇的去除率達(dá)到93.16%100%， 其出水水質(zhì)可以滿足回用到鍋爐脫鹽水系統(tǒng)進(jìn)水的水質(zhì)要求。六、結(jié)束語(yǔ)活性炭的吸附原理是在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到 活性炭顆粒內(nèi)，使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長(zhǎng)，活性炭的吸附能力會(huì)不同程度地減 弱，吸附效果也隨之下降。如果水質(zhì)混濁，水中有機(jī)物含量高，活性炭很快就會(huì)喪失過(guò)濾功 能。所以，活性炭應(yīng)定期清洗或更換?；钚蕴款w粒的大小對(duì)吸附能力也有影響。一般來(lái)說(shuō)，活性炭顆粒越小，過(guò)濾面積就越大。 所以，粉末狀的活性炭總面積最大，吸附效果最佳。顆?；钚蕴恳蝾w粒成形不易流動(dòng)，水中 有機(jī)物等雜質(zhì)在活性炭過(guò)濾層中也不易阻塞，其吸附能力強(qiáng)，攜帶更換方便。活性炭的吸附 能力和與水接觸的時(shí)間成正比，接觸時(shí)間越長(zhǎng)