粉末活性炭在凈水處理中的應(yīng)用研究

摘要： 國(guó)外利用粉末活性炭去除水中有機(jī)物、除色、除嗅味物質(zhì)己取得成功的經(jīng)驗(yàn)與較好的去除效果。如上世紀(jì)２０年代美國(guó)芝加哥，已成功利用粉末活性炭與慢砂過(guò)濾工藝相結(jié)合，防預(yù)了飲用水的氯酚污染；在東普魯士早已利用粉末活性炭消除季節(jié)性的原水藻類(lèi)異味等。認(rèn)為雖然顆?；钚蕴磕鼙ＷC良好的工藝性，但吸附循環(huán)的較短時(shí)間仍是粉末活性炭的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)利用粉末活性炭去除污染物正處于研究之中，目前實(shí)際的應(yīng)用仍然不多。

 (一）目前評(píng)價(jià)水處理粉末活性炭的指標(biāo)存在的問(wèn)題

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)：碘值、亞甲藍(lán)值只能夠表明活性炭顆粒中細(xì)小孔徑的比表面積大小，但是在實(shí)際生產(chǎn)中有吸附速率的問(wèn)題，即凈水工藝中吸附時(shí)間是有限的，水處理中應(yīng)用的粉末活性炭遠(yuǎn)未達(dá)到完全吸附平衡?；钚蕴款w粒內(nèi)部中等孔隙是有機(jī)物分子的進(jìn)入通道，一般認(rèn)為活性炭的中等孔隙越發(fā)達(dá)越有利于吸附動(dòng)力學(xué)平衡，所以中孔是否發(fā)達(dá)決定了吸附速率。為了結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，我們不僅考慮粉末活性炭的總吸附比表面積（也就是碘值、亞甲藍(lán)值等指標(biāo)），還要判斷粉末活性炭顆粒內(nèi)部的孔徑分布是否容易達(dá)到快速吸附，即明確轉(zhuǎn)化為如何評(píng)價(jià)活性炭的孔徑分布是否合理。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，采用一些具有特定立體空間結(jié)構(gòu)的有色大分子可以表征活性炭的孔徑分布。同時(shí)這些物質(zhì)可以采用一定的分析方法準(zhǔn)確定量。采用這一系列的分子量階梯排列的吸附質(zhì)來(lái)評(píng)價(jià)粉末活性炭的綜合性能，與水廠生產(chǎn)情況和實(shí)際水樣吸附效果相一致。

（二）通過(guò)研究分析尋找水體特定的污染表征物，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。

  隨著試驗(yàn)深入，采用某水源廣泛存在的一種典型有機(jī)污染化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)樣來(lái)作為吸附質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。這種酚類(lèi)物質(zhì)分子量適中，中等很 性，分子空間結(jié)構(gòu)較大，所以可以很好地代表水中的較復(fù)雜有機(jī)分子。

  采用綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)衡量活性炭的性能：采用碘值、亞甲藍(lán)吸附值評(píng)價(jià)粉末活性炭的微孔比表面積；采用一些具有特定結(jié)構(gòu)的大分子表征活性炭的中孔發(fā)達(dá)情況；采用一種酚類(lèi)標(biāo)樣作為復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)的代表來(lái)確定活性炭的吸附能力，通過(guò)三方面綜合評(píng)判可以更加準(zhǔn)確和客觀。

  吸附特定大分子有機(jī)物，對(duì)于木質(zhì)碳而言，２５０目的吸附效果比200目提高１０．１％，３２５目的比２００目提高２５．３％；對(duì)于煤質(zhì)而言，２５０目的吸附效果比２００目提高６６．２％，３２５目的比２００目提高１０１．５％。對(duì)于木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭吸附特定大分子有機(jī)物效果比較，木質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于煤質(zhì)。

   吸附特定天然有機(jī)物，對(duì)于木質(zhì)碳而言，250目的吸附效果比２００目提高４９．２％，３２５目的比２００目提高６１．９％；對(duì)于煤質(zhì)而言，２５０目的吸附效果比２００目提高４８．０％，３２５目的比２００目提高５６．０％。以這兩種木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭吸附特定天然有機(jī)物比較，木質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于煤質(zhì)，吸附數(shù)量超過(guò)１-２倍。

   試驗(yàn)結(jié)果表明：(ｌ）木材、果核為原料生產(chǎn)的活性炭與無(wú)煙煤為原料生產(chǎn)的活性炭相比，中孔數(shù)量較多，從吸附性能角度看，一般木質(zhì)、果核類(lèi)活性炭較適合于某重污染水源，去除以酚類(lèi)為主的致臭污染物水處理應(yīng)用。煤質(zhì)碳由于比重較大，相對(duì)用于助凝去除有機(jī)物和價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)于不是以酚類(lèi)為主的污染源的吸附流程較短的水廠。通過(guò)研究認(rèn)為粉末活性炭的吸附能力與粒徑相關(guān)，粒徑越小，比表面積越大，吸附越強(qiáng)；但粒徑過(guò)小，易于穿透濾層，引起用戶不滿。根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，如在吸水口投加的水廠，為了充分利用粉末活性炭的吸附能力，宜采用目數(shù)大于２５０目的粉末活性炭；但同時(shí)需嚴(yán)格控制沉淀池出水濁度為１ＮＴＵ左右，嚴(yán)格控制好濾池濾速。投加量較大的和在混凝沉淀后投加的水廠，宜采用小于２００目的粉末活性炭，以確保自來(lái)水水質(zhì)。

三、小結(jié)

     隨著凈水深度處理工藝的推廣和活性炭生物濾池的應(yīng)用，雖然顆?；钚蕴勘憩F(xiàn)出良好的工藝性，但粉末活性炭吸附循環(huán)時(shí)間較短，投加方式較為簡(jiǎn)捷，費(fèi)用較低，可根據(jù)水體污染情況隨時(shí)更換碳種，仍是其突出的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于固有工藝的水廠改善出水水質(zhì)，對(duì)于突發(fā)污染事故的迅速處理，是顆粒活性炭無(wú)法取代的功能。所以，隨著國(guó)內(nèi)水體環(huán)境的不斷惡化，水質(zhì)要求的不斷提升，在水處理行業(yè)應(yīng)用粉末活性炭的范圍將會(huì)不斷擴(kuò)大。逐漸從迫不得已的應(yīng)急事故處理應(yīng)用，轉(zhuǎn)向?yàn)樘岣吆透纳扑|(zhì)的應(yīng)用。粉末活性炭在水處理的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣，將為防治污染，改善飲用水水質(zhì)，做出重要的貢獻(xiàn)。

   如何根據(jù)不同的處理水體的污染特征物，選用相適應(yīng)的活性炭類(lèi)型，選用恰當(dāng)?shù)耐都庸に?，是水處理行業(yè)的研究*和難點(diǎn)。國(guó)外對(duì)凈水處理活性炭要求較高，而國(guó)內(nèi)相對(duì)顯得跟不上。對(duì)于活性炭去除水體異臭的重要指標(biāo)ＡＢＳ值和酚值研究不多，再加上國(guó)內(nèi)水體污染物比國(guó)外的復(fù)雜得多，給處理對(duì)象的確定帶來(lái)巨大的困難。由于處理對(duì)象的復(fù)雜，使應(yīng)用水平提高受到制約。以上的研究經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)供同行商討.