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粉状活性炭的吸附性能评价研究

来源:正达环保材料 手机:15038051185 时间:2014-09-29 点击次数:

对于吸附剂粉状活性炭,其内表面化学结构、比表面积可以影响吸附能力。在实际生产应用中还有吸附速率的问题,活性炭颗粒的孔隙大小、粒径分布决定了溶质分子向碳粒内部扩散的速度。所以活性炭的吸附能力和吸附速率两方面决定了活性炭的质量。因此如何评价选择活性炭的种类和质量,如何根据水源水质选择合适的碳种和投加量,成为生产中亟待研究解决的重要课题。
  国内一般主要采用碘值、亚甲蓝值来评价活性炭的吸附性能。但是生产实践和经验都证明仅采用这两个指标不能全面评价活性炭,与实际的吸附效果有所差距。因此采用这些指标判断活性炭的效能只有部分理论意义,不能全面、准确地反应实际吸附状况。
  (一)目前评价水处理粉状活性炭的指标存在的问题
  经过研究发现:碘值、亚甲蓝值只能够表明活性炭颗粒中细小孔径的比表面积大小,但是在实际生产中有吸附速率的问题,即净水工艺中吸附时间是有限的,水处理中应用的粉状活性炭远未达到完全吸附平衡。活性炭颗粒内部中等孔隙是有机物分子的进入通道,一般认为活性炭的中等孔隙越发达越有利于吸附动力学平衡,所以中孔是否发达决定了吸附速率。为了结合实际应用,我们不仅考虑粉状活性炭的总吸附比表面积(也就是碘值、亚甲蓝值等指标),还要判断粉状活性炭颗粒内部的孔径分布是否容易达到快速吸附,即明确转化为如何评价活性炭的孔径分布是否合理。
  进一步研究发现,采用一些具有特定立体空间结构的有色大分子可以表征活性炭的孔径分布。同时这些物质可以采用一定的分析方法精确定量。采用这一系列的分子量阶梯排列的吸附质来评价粉状活性炭的综合性能,与水厂生产情况和实际水样吸附效果相一致。
  (二)通过研究分析寻找水体特定的污染表征物,制定相应的评价方法。
  随着试验深入,采用某水源广泛存在的一种典型有机污染化学工业产品标样来作为吸附质进行试验。这种酚类物质分子量适中,中等极性,分子空间结构较大,所以可以很好地代表水中的较复杂有机分子。
  采用综合评价方法来衡量活性炭的性能:采用碘值、亚甲蓝吸附值评价粉末活性炭的微孔比表面积;采用一些具有特定结构的大分子表征活性炭的中孔发达情况;采用一种酚类标样作为复杂有机物质的代表来确定活性炭的吸附能力,通过三方面综合评判可以更加准确和客观。
  吸附特定大分子有机物,对于木质碳而言,250目的吸附效果比200目提高10.1%,325目的比200目提高25.3%;对于煤质而言,250目的吸附效果比200目提高66.2%,325目的比200目提高101.5%。对于木质和煤质活性炭吸附特定大分子有机物效果比较,木质远远优于煤质。
   吸附特定天然有机物,对于木质碳而言,250目的吸附效果比200目提高49.2%,325目的比200目提高61.9%;对于煤质而言,250目的吸附效果比200目提高48.0%,325目的比200目提高56.0%。以这两种木质和煤质活性炭吸附特定天然有机物比较,木质远远优于煤质,吸附数量超过1-2倍。
  试验结果表明:以木材、果核为原料生产的活性炭与无烟煤为原料生产的活性炭相比,中孔数量较多,从吸附性能角度看,一般木质、果核类活性炭较适合于某重污染水源,去除以酚类为主的致臭污染物水处理应用。煤质碳由于比重较大,相对用于助凝去除有机物和价格上有优势,尤其是对于不是以酚类为主的污染源的吸附流程较短的水厂。通过研究认为粉状活性炭的吸附能力与粒径相关,粒径越小,比表面积越大,吸附越强;但粒径过小,易于穿透滤层,引起用户不满。根据生产应用经验认为,如在吸水口投加的水厂,为了充分利用粉状活性炭的吸附能力,宜采用目数大于250目的粉状活性炭;但同时必须严格控制沉淀池出水浊度为1NTU左右,严格控制好滤池滤速。投加量较大的和在混凝沉淀后投加的水厂,宜采用小于200目的粉状活性炭,以确保自来水水质。

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