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椰壳活性炭在工业废水中的应用领域

来源:中航豫泓 时间:2012-08-06 点击次数:

  椰壳活性炭的处理水质的效率与其处理用量相关,使用初期应该经常观测水质的变化,定量的活性炭被使用后。并留意观测结果,以作为多长时间椰壳活性炭失效而更换的时间判断依据。椰壳活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。物理吸附主要发生在椰壳活性炭丰富的微孔中,用于去除水和空气中杂质,这些杂质的分子直径必须小于椰壳活性炭的孔径。不同的原材料和加工工艺造成活性炭不同的微孔结构、比表面积和孔径,适用于不同的需求。活性炭不仅含有碳元素,而且在其表面含有官能团,与被吸附的物质发生化学反应,从而与被吸附物质常发生在活性炭的表面。介质中的杂质通过物理吸附和化学 椰壳活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面,椰壳活性炭的处理水质的效率与其处理用量相关。如石化行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)乙烯脱盐水(精制填料)催化剂载体(钯、铂、铑等)水净化及污水处理;电力行业的电厂水质处理及保护;化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的

  椰壳活性炭是一种经特殊处理的炭, 具有无数细小孔隙, 表面积巨大,

  每克椰壳活性炭的表面积为 500- 1500m2。椰壳活性炭有很强的物理吸附和化 学吸附功能, 而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面 积, 将毒物吸附在活性炭的微孔中, 从而阻止毒物的吸收。同时, 活性 炭能与多种化学物质结合, 从而阻止这些物质的吸收。

  2.1 活性炭的分类

  在生产中应用的活性炭种类有很多, 一般制 成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强, 制备容易, 价格较 低, 但再生困难, 一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵, 但可 再生后重复使用, 并且使用时的劳动条件较好, 操作管理方便。因此在 水处理中较多采用颗粒状活性炭[2]。

  2.2 椰壳活性炭吸附

  活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中 的一种或多种物质的吸附作用, 以达到净化水质的目的。

  2.3 影响椰壳活性炭吸附的因素

  吸附能力和吸附速度是衡量吸附过 程的主要指标[3]。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的, 而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中, 吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。椰壳活性炭的吸附能力与椰壳活性炭 的孔隙大小和结构有关。一般来说, 颗粒越小, 孔隙扩散速度越快, 活性炭的吸附能力就越强。污水的 pH 值和温度对椰壳活性炭的吸附也有影 响。椰壳活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[4]。吸附反应通常是放热反应, 因此温度低对吸附反应有利。当然, 椰壳活性炭的吸 附能力与污水浓度有关。在一定的温度下, 椰壳活性炭的吸附量随被吸附 物质平衡浓度的提高而提高。

  3.活性炭在污水处理中的应用

  由于椰壳活性炭对水的预处理要求高, 而且活性炭的价格昂贵, 因此 在废水处理中, 活性炭主要用来去除废水中的微量污染物, 以达到深度净化的目的。

  3应用

  随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求, 椰壳活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到 研究表面官能团对椰壳活性炭吸附性能的影响。例如, 活性炭纤维( 简称 ACF) 近年来在处理废水方面受到了科研工作者的重视 , 它的直径一 般为 5~20μm, 其制备原理与传统的活性炭制备相同 , 即将纤维状 碳 在 800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。活性炭纤维是利用炭纤 维技术和活性炭技术相结合发展起来的一种新型炭质吸附材料, 与颗 粒状活性炭相比具有比表面积大、微孔发达、孔径分布窄 、吸 附 速 度 快、吸附能力强和再生容易等特点。还兼有纤维的外型和特性能制成 纱、线、布和毡等 , 给工艺设备的简化和工程上的使用带 来 很 大 的 简 便。所以活性炭纤维广泛应用于空气净化和废水处理、制作化学防毒 服和防毒面具、吸附放射形物质及微生物、回收微量贵重金属等林领 域。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主, 中孔很少, 几乎没有大孔, 比表面积可达 2500m2/g.具有吸附和脱附速率决, 吸附容量大, 导电性 高等特点。

  以椰壳活性炭吸附法处理含量为 50%的含对氯酚废水进行了实验, 在 酸性条件下 , 向废水中加入活性炭 0.75g, 恒温反应 1h, 对氯酚的去 除 率达到 90%。而 ACF 对苯酚的吸附容量为 248mg/g, 吸附饱和后经多 次再生吸附容量几乎不变, 吸附性能比活性炭好。室温时, 在酸性或中 性条件下, 向 100mL 浓度为 282mg/L 的含酚模拟废水投加活性炭纤 维 0.5g, 恒温振荡 30min, 苯酚去除率可达 92%。实验表明, 用椰壳活性碳 或活性炭纤维处理某些工业废水简单可行, 成本较低, 处理效果非常 理想。

  3.2 活性炭处理含氰废水

  在工业生产中, 金银的湿法提取、化学 纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副 产氰化物[7], 因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。活性 炭用于净化废水已有相当长的历史, 应用于处理含氰废水的文献报道 也越来越多。但由于 CN、HCN 在活性炭上的吸附容量小, 一般为 3 mgCN/ gAC~8 mgCN/ gAC ( 因品种而异) [8], 在处理成本上不合算。

  3.3 活性炭处理含汞废水

  活性炭有 吸 附 汞 和 含 汞 化 合 物 的 性 能, 但吸附能力有限, 只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高, 可以先用化学沉淀法处理, 处理后含汞约 1mg/L, 高时可达 2- 3 mg/L, 然后再用活性炭做进一步的处理。

  3.4 活性炭处理含酚废水

  含酚废水广泛来源于石油化工厂、树 脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明: 椰壳活性炭对苯酚的吸附性能好, 温度升高不利于吸附, 使吸附容量减小; 但升高温度达到吸附平衡 的时间缩短。椰壳活性炭的用量和吸附时间存在最佳值, 在酸性和中性条件下, 去除率变化不大; 强碱性条件下, 苯酚去除率急剧下降, 碱性越 强, 吸附效果越差。

  3.5 椰壳活性炭处理含甲醇废水

  活性炭可以吸附甲醇, 但吸附能力 不强, 只适宜于处理含甲醇量低的废水。工程运行结果表明, 可将混合液的 COD 从 40mg/ L 降至 12mg/L 以下, 对甲醇的去除率达到 93.16%~100%, 其出水水质可以满足回用到锅炉脱盐水系统进水的水质要求[9]。

  3.6 炼油厂的深度处理

  炼油厂含油废水, 经隔油、气浮和生物处 理后, 在经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量从 0.1mg/L( 经 生 物 处 理 后 ) 降 至 0.005mg/L, 氰 从 0.19mg/L 降 至 0.048mg/L, COD 从85mg/L 降至 18mg/L。

  3.7 活性炭处理含对氯苯酚的废水

  对氯苯酚 ( P—chlorophenol)别名对氯酚, 4—氯苯酚,相对分子量为 128.56,对氯苯酚为白色针状晶 体, 工业品带黄色或粉红色。具有不愉快的刺激性气味, 相对密度为 ( 40℃/4℃)1.2651, 沸点为 217℃, 熔点为 42—43℃, 闪点为 121℃, 微溶 于水, 在水中溶解度为( 20℃) 27.1g/l, 易溶于苯、乙醇、乙醚、氯仿、碱溶 液等, 1%的水溶液为酸性。对氯苯酚毒性强烈, 当皮肤吸收或吸入、吞 咽后都具有高毒性。对生物体组织有强烈刺激、易燃。对氯苯酚是严重的水源污染物质。如若不能合理处理含对氯苯酚的废水将对人们及其 他生物构成极大危害。因此, 该废水的处理一直是水处理研究中被受 关注的课题。现实工业中含酚废水的处理方法有化学法物化法及生化 法 , 吸附法等 , 如酚醛缩聚法、化学氧化法、溶剂萃取法、络合萃 取 法 等。由于吸附法设备简单、操作方便、净化率高、吸附量大、可以得到纯 度较高的回收物, 并且再生容易能耗低等诸多优点在工业上广泛应 用。

  从环境和经济效益两个角度出发, 水处理技术应考虑兼顾资源回 收与废水处理达标排放两个方面的问题。吸附是一种操作简便、可实 现废水中有用资源回收利用、对高低浓度废水均适用的物理化学方 法, 但是如果吸附剂再生性能差、价格贵, 则很难在实际废水处理中被 普遍应用。