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粉狀活性炭的吸附性能評價研究

來源:正達環保材料 手機:15038051185 時間:2014-09-29 點擊次數:

對于吸附劑粉狀活性炭,其內表面化學結構、比表面積可以影響吸附能力。在實際生產應用中還有吸附速率的問題,活性炭顆粒的孔隙大小、粒徑分布決定了溶質分子向碳粒內部擴散的速度。所以活性炭的吸附能力和吸附速率兩方面決定了活性炭的質量。因此如何評價選擇活性炭的種類和質量,如何根據水源水質選擇合適的碳種和投加量,成為生產中亟待研究解決的重要課題。
  國內一般主要采用碘值、亞甲藍值來評價活性炭的吸附性能。但是生產實踐和經驗都證明僅采用這兩個指標不能全面評價活性炭,與實際的吸附效果有所差距。因此采用這些指標判斷活性炭的效能只有部分理論意義,不能全面、準確地反應實際吸附狀況。
  (一)目前評價水處理粉狀活性炭的指標存在的問題
  經過研究發現:碘值、亞甲藍值只能夠表明活性炭顆粒中細小孔徑的比表面積大小,但是在實際生產中有吸附速率的問題,即凈水工藝中吸附時間是有限的,水處理中應用的粉狀活性炭遠未達到完全吸附平衡。活性炭顆粒內部中等孔隙是有機物分子的進入通道,一般認為活性炭的中等孔隙越發達越有利于吸附動力學平衡,所以中孔是否發達決定了吸附速率。為了結合實際應用,我們不僅考慮粉狀活性炭的總吸附比表面積(也就是碘值、亞甲藍值等指標),還要判斷粉狀活性炭顆粒內部的孔徑分布是否容易達到快速吸附,即明確轉化為如何評價活性炭的孔徑分布是否合理。
  進一步研究發現,采用一些具有特定立體空間結構的有色大分子可以表征活性炭的孔徑分布。同時這些物質可以采用一定的分析方法精確定量。采用這一系列的分子量階梯排列的吸附質來評價粉狀活性炭的綜合性能,與水廠生產情況和實際水樣吸附效果相一致。
  (二)通過研究分析尋找水體特定的污染表征物,制定相應的評價方法。
  隨著試驗深入,采用某水源廣泛存在的一種典型有機污染化學工業產品標樣來作為吸附質進行試驗。這種酚類物質分子量適中,中等極性,分子空間結構較大,所以可以很好地代表水中的較復雜有機分子。
  采用綜合評價方法來衡量活性炭的性能:采用碘值、亞甲藍吸附值評價粉末活性炭的微孔比表面積;采用一些具有特定結構的大分子表征活性炭的中孔發達情況;采用一種酚類標樣作為復雜有機物質的代表來確定活性炭的吸附能力,通過三方面綜合評判可以更加準確和客觀。
  吸附特定大分子有機物,對于木質碳而言,250目的吸附效果比200目提高10.1%,325目的比200目提高25.3%;對于煤質而言,250目的吸附效果比200目提高66.2%,325目的比200目提高101.5%。對于木質和煤質活性炭吸附特定大分子有機物效果比較,木質遠遠優于煤質。
   吸附特定天然有機物,對于木質碳而言,250目的吸附效果比200目提高49.2%,325目的比200目提高61.9%;對于煤質而言,250目的吸附效果比200目提高48.0%,325目的比200目提高56.0%。以這兩種木質和煤質活性炭吸附特定天然有機物比較,木質遠遠優于煤質,吸附數量超過1-2倍。
  試驗結果表明:以木材、果核為原料生產的活性炭與無煙煤為原料生產的活性炭相比,中孔數量較多,從吸附性能角度看,一般木質、果核類活性炭較適合于某重污染水源,去除以酚類為主的致臭污染物水處理應用。煤質碳由于比重較大,相對用于助凝去除有機物和價格上有優勢,尤其是對于不是以酚類為主的污染源的吸附流程較短的水廠。通過研究認為粉狀活性炭的吸附能力與粒徑相關,粒徑越小,比表面積越大,吸附越強;但粒徑過小,易于穿透濾層,引起用戶不滿。根據生產應用經驗認為,如在吸水口投加的水廠,為了充分利用粉狀活性炭的吸附能力,宜采用目數大于250目的粉狀活性炭;但同時必須嚴格控制沉淀池出水濁度為1NTU左右,嚴格控制好濾池濾速。投加量較大的和在混凝沉淀后投加的水廠,宜采用小于200目的粉狀活性炭,以確保自來水水質。

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