污水處理活性炭在液相中的應(yīng)用
污水處理活性炭不僅能夠去除水中的有機(jī)物，還可以改善水質(zhì)，處理后的水透明無色?；钚蕴康娜コ齼艋逝c活性炭添加量和投加點(diǎn)有關(guān)，需要綜合考慮其經(jīng)濟(jì)效益和去除效果。通常，活性炭的添加量為30mg/L,投加點(diǎn)設(shè)置于加藥混凝前30min位置更有利于凈化、提高水質(zhì)。
污水處理活性炭用于處理廢水能夠有效地出水水質(zhì)的穩(wěn)定。同時(shí)，與其他方法聯(lián)合使用可以有效地提高凈化效果，出水甚至可以達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。比如處理焦化廢水時(shí)，使用質(zhì)量濃度為3g/L的活性炭吸附之后，再用
1.5g/L的 H2O2和 0.4g/L的Fe2+進(jìn)行催化處理，COD去除率達(dá)到96.3%;對(duì)含活性艷紅的廢水處理，COD去除率可達(dá) 98.74%。
活性炭水處理中的應(yīng)用實(shí)例
污水處理活性炭凈水
污水處理活性炭在水處理領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有70年左右的歷史。美國使用粉末狀活性炭去除氯酚產(chǎn)生的異味，之后活性炭逐漸成為了水處理過程中去味、除色、除臭的有效措施之一。大量研究表明，活性炭對(duì)水中的二氯苯酚、三氯苯酚、農(nóng)藥中的有機(jī)物以及消毒副產(chǎn)物二氯乙酸和三氯乙酸等都有很好的吸附效果，其凈化作用已經(jīng)得到公認(rèn)。
美國在20世紀(jì)80年代初、每年用于水處理的活性炭為2.5X10°t，并且逐年增加。我國在20世紀(jì)60年末開始關(guān)注水污染防治，且在近些年來逐步重視，相關(guān)科研機(jī)構(gòu)開展了大量的研究工作并取得了大量的成果，同時(shí)也開展了相關(guān)的實(shí)踐應(yīng)用工作。1975年，甘肅白銀金屬有限公司建成了日處理能力為3X10°m?的顆粒活性炭凈水裝置。用于凈化石油化工污染的地面水、目前仍在使用:1985年北京建成供水1.7X10m/b的水廠。目前。在上海浦東自來水廠、安亭自來水廠應(yīng)用活性炭做深度處理。自來水水質(zhì)達(dá)到直接應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn);首鋼采用活性炭處理焦化高濃度污水。處理后本質(zhì)達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。
采用活性炭厭氧流化床處理含酚廢水，可得到高達(dá)99.9%的去酚率和96.4%的CODo,去除率，因?yàn)榛钚蕴繉?duì)酚類的吸附作用與生物降解作用結(jié)合起來，發(fā)揮了兩方面的活性，載體流態(tài)化也解決了氣液分離及介質(zhì)堵塞問題。用碳酸鉀化學(xué)活化的煤矸石制得的活性炭，BET比表面積達(dá)1236m2/g.孔體積0.679cm/g、表面是疏水性的，對(duì)水溶液中酚類污染物有良好的吸附性能?；钚蕴繉?duì)含苯酚的廢水處理是一種實(shí)用的方法，優(yōu)點(diǎn)是無另外的廢物和毒物，無二次污染，又可以有效地再生。研究進(jìn)口活性炭的飽和吸附容量等性能，提出生產(chǎn)脫苯酚的工藝條件及參數(shù)。在生產(chǎn)用于醫(yī)藥、染料等工業(yè)的對(duì)氨基苯酚過程中，會(huì)有大量高濃度有機(jī)廢水，可以采用Fenton試劑法降解，此法具有反應(yīng)迅速、溫度和壓力等反應(yīng)條件緩和的特點(diǎn)，但其缺點(diǎn)是利用率偏低，成本較高，還需加入均相催化劑，易引起二次污染。采用活性炭與雙氧水協(xié)同作用(活性炭作催化劑，雙氧水作氧化劑)，對(duì)降解含有對(duì)氨基苯酚廢水有良好的效果:在H:O:/COD=1.0，活性炭/H2O2=0.5.pH=2的條件下，降解反應(yīng)可在180min內(nèi)結(jié)束，對(duì)氨基苯酚的去除率達(dá)74.0%，與Fenton試劑法相比較，COD去除率提高1.75倍。處理含酚廢水，以活性炭作催化劑，用濕空氣催化氧化酚是有前途的方法。與r氧化鋁上的氧化銅為催化劑作對(duì)比，經(jīng)十天運(yùn)作，用活性炭催化氧化酚的活性要高10倍。
以用過的茶葉制成的活性炭可從廢水中吸附去除苯酚、磷甲酚、間甲酚、對(duì)硝基苯酚、對(duì)氯苯酚、2.4二硝基苯酚、2.4-二氯苯酚，并按以上序次增加吸附量。
1953年發(fā)生在日本的水俁病事件，就是含甲基汞工業(yè)廢氣污染水體，使水俁灣大批居民發(fā)生神經(jīng)性中毒的公害大事，汞害為人們所關(guān)注。
活性炭上引入聚硫脲有利于提高對(duì)汞的吸附能力。將椰殼炭吸附聚胺和二硫化碳后，繼續(xù)反應(yīng)，可獲得固定有聚硫脲的活性炭。當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量為1800的聚胺在活性炭上的固定率為11.8%時(shí)，該活性炭對(duì)汞吸附能力佳。超過11.8%時(shí)，對(duì)汞吸附能力急劇下降，因?yàn)楣潭试礁?，活性炭的比表面積就急劇下降。
某廠含汞廢水經(jīng)硫化鈉沉淀，以石灰調(diào)整pH值，加硫酸亞鐵作混凝劑處理后，含汞量為1~3mg/L，遠(yuǎn)0.05mg/L的允許排放標(biāo)準(zhǔn)。如果再以活性炭處理，采用兩個(gè)40m靜態(tài)間歇吸附池，裝1m厚的活性炭，交換工作。使進(jìn)吸附池的廢水近滿，以壓縮空氣攪拌30min后，靜置2h，該廠每天廢水量約1~2m3，經(jīng)活性炭處理后的出水含汞量符合排放標(biāo)準(zhǔn)，
粉狀活性炭可以用于處理低濃度的含汞廢水，為我國生產(chǎn)水銀溫度計(jì)工廠所采用，通過飽和炭加熱升華、冷凝回收汞。
載有鹽酸的活性炭，好其微孔半徑<80nm，用<30%的水蒸氣活化適用于去除液相碳?xì)浠衔镏泻械墓蚬幕衔铩?br /> 活性炭吸附水溶液中的二價(jià)汞與pH值成反比。pH值在酸性范圍時(shí)，性炭對(duì)汞的吸附較高。pH值從9降到酸性范圍時(shí)，去汞多達(dá)兩倍。

活性炭制備技術(shù)
燒結(jié)封團(tuán)、導(dǎo)致活性炭的各種性能開始下降、活化時(shí)間選擇在1b較好。 Ahoed 等通過氯化鋅活化棗核制備了活性炭、結(jié)果表明、當(dāng)活化時(shí)間由6h增加至3.5h時(shí)，得豐由43%降低至29%，在初的1.25h內(nèi)降低得快、并在此時(shí)達(dá)到了大碘吸附值837.54mg/g、且在前1.25h內(nèi)是有利于中孔增加的、隨著活化時(shí)間的增加、中孔開始塌陷變?yōu)榇罂祝?br /> 活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛、在應(yīng)用過程中發(fā)揮作用的主要是孔結(jié)構(gòu)和表而官能團(tuán)、所以根據(jù)市場的需求有很多科研人員開始關(guān)注組合活化法，包括物理化學(xué)法、化學(xué) 化學(xué)法、微波-化學(xué)法等。
一、物理-化學(xué)活化法
物理化學(xué)活化法是結(jié)合物理法(CO:、水蒸氣法等)與化學(xué)法(磷酸、氯化鋅、氫氧化鉀法等)制備活性炭的一種方法、此類活性炭具有特孔結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)。Dolas等?)采用開心果殼與氯化鋅前期浸清后，通過后續(xù)的高溫CO=活化法制備了BET比表面積為3256m2/g、孔容積為1.36cm'/g的活性炭，而采用氯化鈉溶液浸清的開心果殼采用高溫CO:活化制備了 BET比表面積為3895m/g、孔容積為1.86cm’/g的活性炭。Arami Niya等()采用油棕櫚殼為原料，先采用少量氯化鋅或磷酸法活化制備具備初期窄微孔的活性炭、然后采用高溫CO:活化制備了甲烷吸附用活性炭，此方法可以使得活性炭的孔結(jié)構(gòu)均勻化分布、有利于甲烷的存儲(chǔ)。
二、化學(xué)-化學(xué)活化法
化學(xué)-化學(xué)法是指結(jié)合兩種不同的化學(xué)活化劑進(jìn)行活化制備活性炭的方法。 Heidari等()采用赤桉木為原料，先使用磷酸或氯化鋅活化制備早期活性炭、然后采用氫氧化鉀法進(jìn)行二次化學(xué)活化、制備了具有較高微孔含量(98%)的 CO;存儲(chǔ)用活性炭。
三、微波-化學(xué)活化法
微波-化學(xué)法是指以微波加熱的方式來提供化學(xué)法(磷酸、氧化鋅、氯氧化鉀等)活化所需熱量來制備活性炭的方法，微波加熱相比傳統(tǒng)加熱方式的優(yōu)點(diǎn)是可以大幅度縮短活化時(shí)間，可以控制在10min左右，Lu等“)以竹子為原料，采用微波加熱磷酸活化法制備了比表面積為1432m/g、孔容積為
0.696cm'/g的活性炭產(chǎn)品、得率可達(dá)47.8%，Hesas等通過微波氧化鋅
活性炭失效怎么辦？
活性炭的吸附性能是因?yàn)樗邪l(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)?！熬拖笪覀兯姷降暮＞d一樣，在同等重量的條件下，海綿比其他物體能吸收更多的水，原因就是它具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。”呂長富說，活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)雖然肉眼無法看見，但是孔隙的發(fā)達(dá)程度卻是難以想象的。
呂長富介紹，普通活性炭的比表面積在500～1700平方米/克。若取1克比表面積為1100平方米/克的活性炭，將里面所有的孔壁都展開成一個(gè)平面，這個(gè)面積將達(dá)到1100平方米。這意味著，這樣的活性炭只要1元硬幣大小(約重3g)，內(nèi)部的吸附面積就有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場那么大。
活性炭活化溫度的影響
活化溫度是指活性炭活化時(shí)活化料的高溫度，是活性炭孔性能的重要影響因素之一。采用氯化鋅法活化橡子殼制備活性炭發(fā)現(xiàn)，在活化溫度分別為300℃、400℃、500℃和600℃時(shí)，得到活性炭的比表面積分別為98㎡801m2/g、988m2/g和1289m2/g。Sayg山等[34]采用葡萄工業(yè)加工剩余物為原料，以氯化鋅活化法制備了活性炭，研究表明活化溫度由400℃升到600元比表面積SBET、總孔隙體積Vr、中間層次的孔隙體積Vmes、平均孔徑D,別由819.40m2/g增加至1455m/g，0.556cm3/g增加至2.318cm/g.74.645增加至94.61%，2.71nm增加至6.81nm，但微孔容積Vme由25.36%降低至
5.39%。由以上分析可知，氯化鋅法活性炭制備的較佳溫度為600℃，過高的話化溫度會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)生成的孔塌陷，且氯化鋅的揮發(fā)量也會(huì)增加，不僅造成活就劑的浪費(fèi)，生成成本提高，還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。
活化時(shí)間的影響
活化時(shí)間是指一定的活化溫度下的保溫時(shí)間，是活性炭質(zhì)量的重要影響素之一。Saygh等[35]采用番茄工業(yè)加工剩余物為原料，以氯化鋅活化法制備了活性炭，研究表明活化時(shí)間由0.5h升到1h，SBET、VT、V、D,分融522m2/g增加至1093m2/g，0.662cm/g增加至1.569cm/g.71%增加至92%，5.02nm 增加至5.92nm，但隨著活化時(shí)間的延長，由于已生成孔

活性炭吸附法在水處理中的應(yīng)用

活性炭吸附廣泛應(yīng)用于在城市污水處理、飲用水及工業(yè)廢水處理。

⑴城市污水處理

廢水中的一些有機(jī)物是難于為微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其產(chǎn)品、殺蟲劑、洗滌劑、合成染料、胺類化合物以及許多人工合成有機(jī)物，經(jīng)生化處理后很難達(dá)到對(duì)排放要求較高的水體中排放的標(biāo)準(zhǔn)，也嚴(yán)重影響廢水的回用，因此需要深度處理。

由于活性炭對(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)：

①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1～3mg/L。

②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。

③適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)水量及有機(jī)物負(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。

④粒狀炭可進(jìn)行再生重復(fù)使用，被吸附的有機(jī)物在再生過程中被燒掉，不產(chǎn)生污泥。

⑤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。

⑥設(shè)備緊湊、管理方便。

⑵飲用水深度處理中的應(yīng)用

活性炭吸附是建立在常規(guī)給水處理基礎(chǔ)上，一般設(shè)置在砂過濾之后，也可與砂濾料組成雙層濾料過濾或以活性炭過濾代替砂過濾。

在利用活性炭吸附進(jìn)行飲用水深度處理的過程中，發(fā)現(xiàn)在活性炭濾料上生長有大量的微生物，使出水水質(zhì)提高且再生延長，于是發(fā)展了一種經(jīng)濟(jì)有效的去除水中的微污染物質(zhì)的生物活性炭工藝，流程為原水—（加入混凝劑）—澄清—過濾（加入臭氧）再利用活性炭吸附，后是出水。

⑶工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

很多工業(yè)廢水很難或不能采用生化處理，采用其他方法時(shí)，有的不能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，或運(yùn)行費(fèi)用較高，或操作較麻煩等，例如有毒的有機(jī)化合物和某些金屬及其化合物等。工程實(shí)踐表明，活性炭對(duì)這些物質(zhì)有很強(qiáng)的吸附能力。