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　　活性炭過濾原理及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)概述

　　活性炭的吸附能力與水溫的高低、水質(zhì)的好壞等有一定關(guān)系。水溫越高，活性炭的吸附能力就越強(qiáng);若水溫高達(dá)30℃以上時(shí)，吸附能力達(dá)到極限，并有逐漸降低的可能。當(dāng)水質(zhì)呈酸性時(shí)，活性炭對陰離子物質(zhì)的吸附能力便相對減弱;當(dāng)水質(zhì)呈堿性時(shí)，活性炭對陽離子物質(zhì)的吸附能力減弱。所以，水質(zhì)的PH不穩(wěn)定，也會影響到活性炭的吸附能力。

　　活性炭的吸附原理是：在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。如果水族箱中水質(zhì)混濁，水中有機(jī)物含量高，活性炭很快就會喪失過濾功能。所以，活性炭應(yīng)定期清洗或更換。

　　活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來說，活性炭顆粒越小，過濾面積就越大，粉末狀的活性炭很容易隨水流入水族箱中，難以控制，很少采用。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動，水中有機(jī)物等雜質(zhì)在活性炭過濾層中也不易阻塞，其吸附能力強(qiáng)，攜帶更換方便。

　　活性炭的吸附能力和與水接觸的時(shí)間成正比，接觸時(shí)間越長，過濾后的水質(zhì)越佳。注意：過濾的水應(yīng)緩慢地流出過濾層。新的活性炭在第一次使用前應(yīng)洗滌潔凈，否則有墨黑色水流出?；钚蕴吭谘b入過濾器前，應(yīng)在底部和頂部加鋪2～3厘米厚的海綿，作用是阻止藻類等大顆粒雜質(zhì)滲透進(jìn)去，活性炭使用2～3個(gè)月后，如果過濾效果下降就應(yīng)調(diào)換新的活性炭，海綿層也要定期更換。

　　活性炭具有較強(qiáng)的吸附性和催化性能，原料充足且安全性高，耐酸堿、耐熱、不溶于水和有機(jī)溶劑、易再生等優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)境友好型吸附劑?；钚蕴孔鳛橐环N優(yōu)良的吸附劑在給水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，是去除水中有機(jī)物、嗅、特別是合成有機(jī)物的有效手段。活性炭具有很大的吸附性能主要是由其特殊的表面結(jié)構(gòu)特性和表面化學(xué)特性所決定，同時(shí)活性炭的電化學(xué)性質(zhì)對吸附性能也有很大影響。

　　隨著城市生活飲用水水源受污染程度日益加劇，為提升飲用水水質(zhì)，需要改造水廠常規(guī)水處理工藝，臭氧-活性炭深度水處理技術(shù)的應(yīng)用將日益普及，活性炭的選型將直接影響深度水處理的效果和投資建設(shè)資金。

　　2 活性炭

　　活性炭廣泛用于工業(yè)三廢治理、溶劑回收、食品飲料提純、載體、醫(yī)藥、黃金提取、半導(dǎo)體應(yīng)用、電池和電能貯存等。調(diào)整活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)，對表面基團(tuán)進(jìn)行改性，對提高其特殊性能和特定吸附催化作用具有十分重要的作用[1]。

　　絕大部分含碳物質(zhì)都可制備活性炭，如木材、鋸末、煤類、泥炭類、果殼、果核、蔗渣及稻殼、石油廢料、廢舊塑料、廢舊皮革、廢輪胎、造紙廢料、城市垃圾等廢棄物。目前普遍認(rèn)為果殼是制備活性炭的優(yōu)質(zhì)原料，但我國果殼資源十分有限，且不易集中、貯存，價(jià)格昂貴。近年來，國內(nèi)外對各種價(jià)格較低、來源廣泛的廢棄物相繼進(jìn)行了制備活性炭的試驗(yàn)[1]。目前由廢棄物制得的活性炭性能并不高，實(shí)際應(yīng)用還較少，但因其價(jià)格低廉、含碳率高、材料易得、原料充足且綠色無毒而日益受到青睞。有效地利用廢棄物生產(chǎn)活性炭，不僅可節(jié)約資源且有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

　　在環(huán)保產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，活性炭用量較多的是城市水源凈化工程和污水處理工程，約占環(huán)保產(chǎn)業(yè)活性炭總用量的70%以上;其次是空氣凈化，活性炭用量也在逐年上升。然而，活性炭生產(chǎn)過程卻存在著一定程度的環(huán)境污染。在國家環(huán)保政策越來越嚴(yán)的情況下，解決好活性炭生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)保問題，是活性炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大課題。有專家指出：未來10-20年，我國的活性炭需求將進(jìn)一步加大，中國活性炭產(chǎn)業(yè)將向著低消耗、低污染和高品質(zhì)、高科技的方向發(fā)展[2]。

　　活性炭作為優(yōu)良的吸附劑在飲水的凈化、廢水的深度處理、凈化或儲存氣體等方面有著廣泛的應(yīng)用。研究表明，活性炭主要對相對分子質(zhì)量小于3000，尤其是500-1000的有機(jī)物吸附作用較強(qiáng)。影響活性炭性能的主要因素有比表面積大小、孔容和孔徑分布。一般比表面積、孔容越大，其吸附能力越強(qiáng)。

　　3 活性炭在凈水技術(shù)中的應(yīng)用

　　目前,城市飲用水處理工藝以去除懸浮物、濁度和病原微生物的混凝→沉淀→過濾→消毒常規(guī)處理工藝為主，并根據(jù)水源水的特性選擇適當(dāng)?shù)奶幚順?gòu)筑物類型,組合成飲用水處理工藝流程。消毒方式主要以氯消毒為主，也有少數(shù)水廠采用二氧化氯、臭氧或紫外線消毒。

　　為了改善和提高飲用水水質(zhì)，有效地去除飲用水中微量有機(jī)物以及鐵、錳、重金屬離子等有害物質(zhì)，防止THMs等致畸、致癌物質(zhì)的產(chǎn)生，世界上眾多的國家都開展了這方面的研究，并采取了相應(yīng)的措施。從現(xiàn)有的資料來看,飲用水深度凈化主要采取預(yù)氧化、活性炭吸附和臭氧氧化等措施[6]。

　　活性炭在凈化給水方面不僅對色、嗅去除效果良好，而且對合成洗滌劑ABS、三鹵甲烷(THMs)、鹵代烴、游離氯也有較高的吸附能力，也能有效地去除幾乎無法分解的氨基甲酸酯類殺蟲劑等?；钚蕴磕苡行У厝コ械挠坞x氯和某些重金屬(如Hg, Sb, Sn, Cr)且不易產(chǎn)生二次污染，常用于家庭用水及飲用水的凈化處理工藝中[7]在凈水技術(shù)中，一般分為預(yù)處理和深度處理技術(shù)。。活性炭在廢水處理方面的主要優(yōu)點(diǎn)是處理程度高、出水水質(zhì)穩(wěn)定。與其他方法配合使用可獲得質(zhì)量很高的出水水質(zhì)，甚至達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

　　3.1 吸附預(yù)處理技術(shù)

　　吸附預(yù)處理技術(shù)是指利用物質(zhì)的吸附性能或交換作用來去除水中污染物的方法。目前用于水處理的吸附劑有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化鋁、沸石等[8]。近年來又研制開發(fā)了一些新型吸附材料，如多孔合成樹脂、活性炭纖維等。其中用的最多的是對水中有機(jī)污染物和臭味有較強(qiáng)吸附作用的疏水性物質(zhì)-活性炭。但是粉末活性炭參與混凝沉淀過程后，殘留于污泥中，目前尚無很好的回收再生方法，致使處理費(fèi)用較高,難以推廣應(yīng)用。粘土礦物類吸附劑雖然貨源充足、價(jià)格便宜，具有很好的吸附性能，但大量粘土投入混凝劑中增加了沉淀池的排泥量，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來了一定困難[8][9]。

　　3.2 深度處理技術(shù)

　　以下簡單介紹兩種活性炭深度處理技術(shù)。

　　一、氧-活性炭聯(lián)用深度處理技術(shù)

　　活性炭是一種由大孔、中孔、微孔組成的多孔性物質(zhì), 對有機(jī)物的去除主要靠中孔和微孔的吸附作用。臭氧活性炭聯(lián)用深度處理技術(shù)采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又繼續(xù)氧化的方法。其基本原理是在炭層中投加臭氧，使水中的大分子轉(zhuǎn)化為小分子,改變其分子結(jié)構(gòu)形態(tài)，提供了有機(jī)物進(jìn)入較小孔隙的可能性，使大孔內(nèi)活性炭表面的有機(jī)物得到氧化分解，從而使活性炭可以充分吸附末被氧化的有機(jī)物，達(dá)到水質(zhì)深度凈化的目的[8]，如臭氧在破壞一些有機(jī)物結(jié)構(gòu)的同時(shí)也可能產(chǎn)生一些有害的中間產(chǎn)物。研究結(jié)果表明，水源經(jīng)臭氧2活性炭吸附深度處理,氯化后出水水質(zhì)可能仍具有致突變性。。當(dāng)然臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)也有其局限性

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活性炭過濾原理及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)概述