巩义市元杰净水材料有限公司
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随着原水有机物污染的日益严重,活性炭在给水处理中的应用越来越普遍。目前,活性炭在给水处理中的应用方式主要有:混凝过程中投加粉末活性炭和滤后水再接粒状活性炭滤池过滤。前面一种方法虽然不能充分发挥活性炭的吸附特点以及活性炭不能再生回用,但不需要再增添水处理构筑物,投资少,见效快,尤其对于水质季节性变化比较大的原水,更见其优点。但许多水厂混凝过程中投加粉末活性炭的效果不理想,并且对混凝去浊可能还产生一些负面影响。那么，哪些因素会影响活性炭的吸附性能呢？
影响活性炭吸附的主要因素
1.活性炭的类型
1.1活性炭按照其制造原料的不同,主要有果壳活性炭、木质活性炭和煤质活性炭。木质活性炭孔隙半径比较大,其孔隙有效半径可达1000nm左右;煤质活性炭一般具有大量的中孔,这些中孔的有效半径介于20nm～1000nm之间,其中褐煤制的活性炭的孔径比烟煤大;果壳活性炭一般具有发达的微孔,这些微孔的半径大多在20nm以下。
1.2温度
活性炭对有机物的吸附主要是高度发达的孔隙表面积的物理吸附,吸附力是分子间力,不象化学吸附要求被吸附分子达到一定的活化能才能被吸附,因此活性炭对有机物的吸附能力并不是随着温度的增加而增大。相反,温度的增加会导致被吸附分子能量的增加,使被吸附分子的脱附能力增加,不利于活性炭的吸附,使活性炭的吸附容量下降。
1.3有机物的性质
对选定的活性炭而言,有机物分子的大小和水溶性对其本身的可吸附性影响很大。
总的说来,活性炭对有机物的吸附具有以下特点:
①当有机物分子的尺寸与活性炭的孔隙尺寸相比接近甚至超过时,难以被活性炭吸附;
②当有机物分子尺寸与活性炭的孔隙尺寸相比比较小时,分子量大、沸点高的有机物的可吸附性优于分子量小、沸点低的有机物;
③有机物如果分子大小相同,活性炭对芳香族化合物的吸附优于脂肪族化合物,对支链化合物的吸附优于直链化合物;
④对分子极性与水差异越大、水溶性越小的有机物的吸附优于极性与水接近、水溶性大的有机物的吸附。
因此,活性炭对有机物的吸附是有选择性的,并不是对任何有机物都有良好的吸附性能,某些分子量小、沸点很低的有机物(如CCl4)和分子量很大、分子尺寸很大的有机物(如腐植酸)都不易被活性炭吸附。
1.4pH值
pH较高时,水中典型有机污染物的一些基团容易水解以及活性碳孔隙内部可能发生某些无机盐类的沉积而降低活性炭对有机物的吸附性能,所以一般在较低的pH值下,有利于活性炭对有机物的吸附。
2.原水中的有机污染物
原水中的有机污染物种类很多,按其来源可分为两类。一类是水体中微生物的代谢产物和水体中植物、生物细胞的分解产物,是造成原水色度和不良气味的重要因素,如腐植酸、富里酸、土臭素、2-甲基茨醇等。另一类是人类在生活、生产中直接排放的污染物,常见的有芳香族化合物、有机氯化物、表面活性剂等。一般湖泊、水库中比较突出的是第一类有机污染物,而河流中占优势的常常是第二类有机污染物。水体中的有机污染物分子尺寸基本上在10nm以上,大多在35nm～100nm之间,有些有机物的分子尺寸可能很大,如腐植酸,有些很小,如CCl4。造成原水色度的某些有机物具有一定的亲水性,但很多有机物的水溶性并不好。有些有机物的沸点比较低,易挥发,但很多有机物的沸点远高于常温,如酚类。
因此原水中的有机物有一些是不能被活性炭直接吸附的,有一些能被活性炭直接吸附。因此混凝过程中投加粉末活性炭能够去掉一部分有机物。但不同的原水所含的有机物的组成可能差别比较大,活性炭的使用效果可能不一样。
3.混凝过程中粉末活性炭的投加点粉末活性炭的投加点的选择主要要考虑以下因素:
①避免可通过混凝去除的有机物的竞争吸附;
②使活性炭与水体能较好地混合;
③保证一定的吸附时间;¼活性炭与水的分离;
④避免活性炭颗粒被包裹进絮体中。
在炭型选择正确的前提下,从避免竞争吸附和避免被悬浮絮体包裹的角度来看,粉末活性炭不宜投加在混凝前,也不宜与混凝药剂一道投加,投加点应尽量后移。但从活性炭与水体混合、保证足够的吸附时间以及活性炭与水分离的角度来看,投加点应尽量前移。
从加药混凝的角度来看,混合完成以后,胶体已经脱稳,并形成微絮凝体,经过几分钟的反应,就会形成比粉末活性炭颗粒大的絮体,这时可通过混凝去除的有机物基本上已经结合进絮体中去了,此时以后的反应时间只不过是为了使絮体进一步结成比较大的矾花,以利分离。这时投加粉末活性炭,可基本上避免竞争吸附,此外也可避免活性炭颗粒被结合进絮体中,投加的粉末活性炭在反应的中后段通过附着在絮体上在沉淀池中可被去除。此外,反应池中的水流速度梯度也基本上能满足活性炭的混合要求,反应中后段所剩下的十几分钟的时间,也基本上满足吸附时间的要求。因此,一般说来,粉末活性炭应在混凝反应3～5min钟后投加。
但应注意的是,投加粉末活性炭对后面的反应沉淀有一定的干扰作用。因为此时混凝过程中的胶体脱稳过程已经完成,粉末活性炭颗粒本身并不具有凝聚的性能,粉末活性炭的加入会干扰形成的絮体进一步相互凝聚。这在一些水厂的运行实践和有关的研究中都发现了这一问题。提高混凝剂的投加量可减弱这种干扰作用。
小结：
①对于水质季节性变化比较大的原水,采用季节性投加粉末活性炭是一种可选择的方案;
②选用何种类型的活性炭取决于原水水质,但一般来说,宜选用孔隙尺寸比较大的木质活性炭和褐煤质活性炭;
③活性炭投加点的选择要考虑到协调影响活性炭使用诸因素的关系,一般应在混凝加药后3～5分钟投加;但在有些情况下,泵前投加可能效果更好;
④活性炭的投加量应通过实测确定,但一般不超过20mg/L。
巩义市元杰净水材料有限公司专业生产各种净水活性炭，主要产品有：粉状活性炭、椰壳活性炭、果壳活性炭、柱状活性炭、煤质颗粒活性炭等，专业服务净水、空气治理等行业！欢迎广大新老顾客来电洽谈业务！服务热线：0371-64465885 15939002151 赵经理 15890053672 李经理
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