22粉末活性炭作用，粉末活性炭?jī)r(jià)格，粉狀活性炭廠家粉末活性炭在凈水處理上的發(fā)展和應(yīng)用
國(guó)外利用粉末活性炭去除水中有機(jī)物、除色、除嗅味物質(zhì)己取得成功的經(jīng)驗(yàn)與較好的去除效果。如上世紀(jì)20年代美國(guó)芝加哥，已成功利用粉末活性炭與慢砂過(guò)濾工藝相結(jié)合，防預(yù)了飲用水的氯酚污染；在東普魯士早已利用粉末活性炭消除季節(jié)性的原水藻類異味等。認(rèn)為雖然顆粒活性炭能保證良好的工藝性，但吸附迴圈的較短時(shí)間仍是粉末活性炭的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)利用粉末活性炭去除污染物正處?kù)堆芯恐?，目前?shí)際的應(yīng)用仍然不多。粉末活性炭的投加量與水的濁度、臭味物質(zhì)的濃度有關(guān)，投加量應(yīng)根據(jù)水質(zhì)的特點(diǎn)試驗(yàn)確定。研究的關(guān)鍵是如何根據(jù)自身企業(yè)的實(shí)際情況，致突變污染物的組成，不同水源水廠不同工藝配置的特點(diǎn)，進(jìn)行大量的室內(nèi)外試驗(yàn)，尋找相適應(yīng)的投加工藝和投加碳的品種，以期建立相對(duì)經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單易行的投加粉末活性炭工藝。
一、粉末活性炭的凈水效能研究
粉末活性炭吸附水中溶質(zhì)分子是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是幾種力綜合作用的結(jié)果，包括離子吸引力、范德華力、化學(xué)雜和力。根據(jù)吸附的雙速率擴(kuò)散理論認(rèn)為，吸附是一個(gè)由迅速擴(kuò)散和緩慢擴(kuò)散兩階段構(gòu)成的雙速過(guò)程，迅速擴(kuò)散在數(shù)小時(shí)內(nèi)即完成，發(fā)揮了60%-80%活性炭的吸附容量、迅速擴(kuò)散是溶質(zhì)分子在碳粒內(nèi)沿徑向均勻分佈的阻力小的大孔隙中擴(kuò)散的過(guò)程。這些大孔隙產(chǎn)生徑向的擴(kuò)散阻力，當(dāng)分子從大孔進(jìn)一步進(jìn)入與大孔相通的微孔中擴(kuò)散時(shí)，由於受到狹窄孔徑所產(chǎn)生的很大阻力，從而極為緩慢。微孔也是在碳粒內(nèi)均勻分佈，但不構(gòu)成徑向的擴(kuò)散阻力。影響粉末活性炭吸附的因素涉及溶質(zhì)分子極性，分子量大小，空間結(jié)構(gòu)，這一點(diǎn)取決於水源水質(zhì)的特徵?；钚蕴繉?duì)不同的物質(zhì)分子具有選擇吸附性。
(一)投加工藝的選擇
國(guó)外專家曾對(duì)粉末活性炭的應(yīng)用情況進(jìn)行分析研究，認(rèn)為粉末活性炭對(duì)人工合成化學(xué)物的吸附去除主要取決於該化合物的類型。在選擇投加點(diǎn)時(shí)，必須考慮混合程度和處理接觸時(shí)間，儘量減少水處理藥劑對(duì)吸附的干擾。根據(jù)國(guó)內(nèi)某水廠近年應(yīng)用粉末活性炭的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，對(duì)於有生活污水，工業(yè)污水的排放，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水體藻類等微生物急劇繁殖等，屬於污染較嚴(yán)重，較為復(fù)雜的水源；枯水期時(shí)常散發(fā)成分復(fù)雜的異臭，異味，再加上取水河段為潮感河流，污水回蕩時(shí)間長(zhǎng)，污染造成的危害較大。選取投加粉末活性炭工藝時(shí)，主要考慮: (1)投加點(diǎn)要有充足的攪拌條件，使粉末活性炭能快速與處理水有良好的混合接觸； (2)儘量延長(zhǎng)粉末活性炭與水體接觸吸附時(shí)間，充分利用粉末活性炭的吸附能力，提高吸附率；(3)儘量選取粒徑小的粉末活性炭，使同等重量的活性炭吸附面積相對(duì)大；選取中孔較發(fā)達(dá)的木質(zhì)活性炭，力求提高活性炭對(duì)有機(jī)物的吸附效能；(4)儘量減小水處理過(guò)程中的化學(xué)藥品干擾，如氯，高錳酸鉀，混凝劑等；(5)要根據(jù)投加量的多少，場(chǎng)地條件選取干式或濕式投加；(6)根據(jù)水質(zhì)污染狀態(tài)確定投加量。投加量從5-30mg/L不等。
(二)投加粉末活性炭明顯改善出水水質(zhì)
(1)投加粉末活性炭對(duì)去除色度有明顯效果。色度的去除有報(bào)導(dǎo)可達(dá)70%，色度低表明去除有機(jī)物的效率高，除鐵，錳的效果好。但去除色度的效果并沒(méi)有和投加活性炭量成正比，其復(fù)雜的機(jī)理，還有待下一步研究。
(2)投加粉末活性炭對(duì)去除嗅味有明顯效果。目前臭味的檢測(cè)一般是用人的感官去鑒定，人為的誤差較大。除臭是粉末活性炭去除污染物的一個(gè)重要的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，也是供水行業(yè)目前面臨的確保飲用水安全的極其重要，難度相當(dāng)大的感官指標(biāo)。
(3)投加活性炭有助於去除陰離子洗滌劑。國(guó)內(nèi)外化工行業(yè)早已有利用粉末活性炭，來(lái)凈化去除工業(yè)廢水中的洗滌劑的工藝。也是粉末活性炭去除較大分子合成有機(jī)物的一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
(4)投加活性炭有助於對(duì)藻類的去除。投加了粉末活性炭阻隔了藻類的光吸收，同時(shí)在濁度較低的水源中有明顯的助凝作用，有助於在混凝沉淀中去除藻類。如應(yīng)用投加粉末活性炭，聚丙烯醯胺助凝，高錳酸鉀氧化的聯(lián)合協(xié)同作用，嚴(yán)格控制沉淀池出水濁度為1NTU以下，則藻類的去除率可高達(dá)95%-98%。
(5)投加粉末活性炭使化學(xué)耗氧量(CODmn和CODcr)，五日生化需氧(BOD5)量大大降低，這些與水體有機(jī)污染程度正相關(guān)的表徵指標(biāo)的下降，表明了水體有毒有害物質(zhì)的去除程度。
(6)投加粉末活性炭對(duì)酚類的去除有良好的效果。上世紀(jì)30年代，國(guó)外已有採(cǎi)用粉末活性炭吸附焦化廠廢水中苯酚的工藝。根據(jù)水廠的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在原水揮發(fā)性酚在0.005mg/L以下，投加粉末活性炭20mg/L以下，可以有效地去除；若原水揮發(fā)性酚在0.005mg/L以上，0.01mg/L以下，可明顯減低出廠水揮發(fā)性酚含量；但原水揮發(fā)性酚大於0.01mg/L時(shí)，單靠投加粉末活性炭，難以得到良好的去除效果。粉末活性炭對(duì)酚類的去除效果，是綜合評(píng)價(jià)吸附能力的重要指標(biāo)，對(duì)於酚類污染嚴(yán)重的水體尤為重要。
(7)投加活性炭粉時(shí)出水濁度的影響。投加活性炭后由於活性炭比重大，并具有良好吸附性能，吸附在絮狀物上，增加絮狀物的比重，使水中相當(dāng)部分有機(jī)物得到去除，具有良好的助凝性能。對(duì)於某濁度低，絮狀物由於有機(jī)膠體過(guò)多而輕浮的水體，助凝效果較顯著。投加粉末活性炭后，沉淀池，濾池出水濁度大幅度下降，自來(lái)水水質(zhì)大幅度提高。沉淀池出水濁度下降近60%，出廠水出水濁度下降近70%。但粉末活性炭投量大時(shí)，會(huì)發(fā)生微小碳粒穿透濾池的現(xiàn)象，影響出水濁度，所以當(dāng)投加量大時(shí)，要嚴(yán)格控制好濾速和濾池出水濁度。
(8)投加粉末活性炭對(duì)水體致突變性的影響。水體致突變性用Ames試驗(yàn)檢驗(yàn)，試驗(yàn)菌種為TA98，TA100，用XAD樹脂吸附水樣中致突變有機(jī)物，洗脫物用平皿滲入法作三個(gè)濃度檢驗(yàn)，用突變菌落數(shù)和對(duì)應(yīng)的受試物濃度作回歸曲線，以突變菌落數(shù)為自發(fā)回變菌落數(shù)兩倍時(shí)的對(duì)應(yīng)水樣體積作為該水樣的最低致突變劑量。比較各水樣的最低致突變劑量可知其所含致突變有機(jī)物的多少。
某水廠水源常年致突變?cè)囼?yàn)呈陽(yáng)性，常規(guī)處理加氯消毒后致突變性一般會(huì)增加；投加粉末活性炭后，首次出現(xiàn)出廠水致突變?yōu)殛幮?。這不得不歸功於粉末活性炭對(duì)有機(jī)污染物的有效去除，從而證明投加粉末活性炭，是常規(guī)工藝改善飲用水水質(zhì)的簡(jiǎn)捷途徑。投加粉末活性碳后，水體相當(dāng)部分有機(jī)物得到去除，水體中膠狀物質(zhì)含量減少，表面粘度下降。粉末活性碳吸附在絮凝物上，有利於絮體的架橋，能改善絮體的結(jié)構(gòu)。所以對(duì)濁度較低，污染嚴(yán)重的水體，投加粉末活性炭除有良好的去除有機(jī)污染能力，同時(shí)還具有良好的助凝作用，使出水水質(zhì)得到大幅度提高，是一種投資相對(duì)小，收效快，尤其是對(duì)於規(guī)模較大的舊水廠，是處理污染水源的一種可靠的凈化工藝。
二、粉末活性炭的吸附性能評(píng)價(jià)研究
另一方面，對(duì)於吸附劑粉末活性炭，其內(nèi)表面化學(xué)結(jié)構(gòu)，比表面積可以影響吸附能力。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中還有吸附速率的問(wèn)題，活性炭顆粒的孔隙大小，粒徑分佈決定了溶質(zhì)分子向碳粒內(nèi)部擴(kuò)散的速度。所以活性炭的吸附能力和吸附速率兩方面決定了活性炭的品質(zhì)。因此如何評(píng)價(jià)選擇活性炭的種類和品質(zhì)，如何根據(jù)水源水質(zhì)選擇合適的碳種和投加量，成為生產(chǎn)中亟待研究解決的重要課題。國(guó)內(nèi)一般主要採(cǎi)用碘值，亞甲藍(lán)值來(lái)評(píng)價(jià)活性炭的吸附性能。但是生產(chǎn)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)都證明僅採(cǎi)用這兩個(gè)指標(biāo)不能全面評(píng)價(jià)活性炭，與實(shí)際的吸附效果有所差距。因此採(cǎi)用這些指標(biāo)判斷活性炭的效能只有部分理論意義，不能全面，準(zhǔn)確地反應(yīng)實(shí)際吸附狀況。
(一) 目前評(píng)價(jià)水處理粉末活性炭的指標(biāo)存在的問(wèn)題
經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn):碘值，亞甲藍(lán)值只能夠表明活性炭顆粒中細(xì)小孔徑的比表面積大小，但是在實(shí)際生產(chǎn)中有吸附速率的問(wèn)題，即凈水工藝中吸附時(shí)間是有限的，水處理中應(yīng)用的粉末活性炭遠(yuǎn)未達(dá)到完全吸附平衡?；钚蕴款w粒內(nèi)部中等孔隙是有機(jī)物分子的進(jìn)入通道，一般認(rèn)為活性炭的中等孔隙越發(fā)達(dá)越有利於吸附動(dòng)力學(xué)平衡，所以中孔是否發(fā)達(dá)決定了吸附速率。為了結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，我們不僅考慮粉末活性炭的總吸附比表面積(也就是碘值，亞甲藍(lán)值等指標(biāo))，還要判斷粉末活性炭顆粒內(nèi)部的孔徑分佈是否容易達(dá)到快速吸附，即明確轉(zhuǎn)化為如何評(píng)價(jià)活性炭的孔徑分佈是否合理。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，採(cǎi)用一些具有特定立體空間結(jié)構(gòu)的有色大分子可以表徵活性炭的孔徑分佈。同時(shí)這些物質(zhì)可以採(cǎi)用一定的分析方法精確定量。採(cǎi)用這一系列的分子量階梯排列的吸附質(zhì)來(lái)評(píng)價(jià)粉末活性炭的綜合性能，與水廠生產(chǎn)情況和實(shí)際水樣吸附效果相一致。
(二) 通過(guò)研究分析尋找水體特定的污染表徵物，制定相應(yīng)的評(píng)價(jià)方法。
隨著試驗(yàn)深入，採(cǎi)用某水源廣泛存在的一種典型有機(jī)污染化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品標(biāo)樣來(lái)作為吸附質(zhì)進(jìn)行試驗(yàn)。這種酚類物質(zhì)分子量適中，中等極性，分子空間結(jié)構(gòu)較大，所以可以很好地代表水中的較復(fù)雜有機(jī)分子。採(cǎi)用綜合評(píng)價(jià)方法來(lái)衡量活性炭的性能:採(cǎi)用碘值，亞甲藍(lán)吸附值評(píng)價(jià)粉末活性炭的微孔比表面積；採(cǎi)用一些具有特定結(jié)構(gòu)的大分子表徵活性炭的中孔發(fā)達(dá)情況；採(cǎi)用一種酚類標(biāo)樣作為復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)的代表來(lái)確定活性炭的吸附能力，通過(guò)三方面綜合評(píng)判可以更加準(zhǔn)確和客觀。吸附特定大分子有機(jī)物，對(duì)於木質(zhì)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%；對(duì)於煤質(zhì)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%。對(duì)於木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭吸附特定大分子有機(jī)物效果比較，木質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)於煤質(zhì)。吸附特定天然有機(jī)物，對(duì)於木質(zhì)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%；對(duì)於煤質(zhì)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%。以這兩種木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭吸附特定天然有機(jī)物比較，木質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)於煤質(zhì)，吸附數(shù)量超過(guò)1-2倍。試驗(yàn)結(jié)果表明:l)木材，果核為原料生產(chǎn)的活性炭與無(wú)煙煤為原料生產(chǎn)的活性炭相比，中孔數(shù)量較多，從吸附性能角度看，一般木質(zhì)，果核類活性炭較適合於某重污染水源，去除以酚類為主的致臭污染物水處理應(yīng)用。煤質(zhì)碳由於比重較大，相對(duì)用於助凝去除有機(jī)物和價(jià)格上有優(yōu)勢(shì)，尤其是對(duì)於不是以酚類為主的污染源的吸附流程較短的水廠。通過(guò)研究認(rèn)為粉末活性炭的吸附能力與粒徑相關(guān)，粒徑越小，比表面積越大，吸附越強(qiáng)；但粒徑過(guò)小，易於穿透濾層，引起用戶不滿。根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，如在吸水口投加的水廠，為了充分利用粉末活性炭的吸附能力，宜採(cǎi)用目數(shù)大於250目的粉末活性炭；但同時(shí)必須嚴(yán)格控制沉淀池出水濁度為1NTU左右，嚴(yán)格控制好濾池濾速。投加量較大的和在混凝沉淀后投加的水廠，宜採(cǎi)用小於200目的粉末活性炭，以確保自來(lái)水水質(zhì)。
產(chǎn)品規(guī)格︰粉狀物理法活性炭---表1（采用美國(guó)或歐洲標(biāo)準(zhǔn)）
糖漿系數(shù)2.5，3.0
碘值(mg/g,min)600-1100(選擇）
鐵鹽(%,max)0.05
氯化物(%,max)0.05
灰分(%,max)3-12(選擇）
水分(%,max)5-10(選擇）
PH8-11
粒度(mesh)-200，90%
包裝(kg)20/500
有關(guān)指標(biāo)可依據(jù)用戶使用需要調(diào)整
化學(xué)法粉狀活性炭（磷酸法，氯化鋅法可選）
型號(hào)：G-A、PGA、SC-GA、LA、LA2、TLA
糖漿系數(shù)0.9-1.0 0.6-0.8 0.8-1.0 1.0
焦糖脫色（％，min）95-100（選擇）
亞甲基蘭（ml／g，0.12％）200-270（選擇）
碘值（mg／g，min）1000-1400（選擇）
鐵鹽（％，max）0.05-0.1（選擇）
氯化物（％，max）0.05-0.2（選擇）
灰分（％，max）2－7（選擇）
水分（％，max）5-10（選擇）
PH 3-5
粒度（mesh）-200，90％
包裝（kg）：20400
有關(guān)指標(biāo)可依據(jù)用戶使用需
產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)︰1.木質(zhì)物理法粉狀活性炭
嚴(yán)格篩選高品質(zhì)的木質(zhì)原料，采用水蒸氣法賦活。具有吸附容量大、吸附迅速的顯著特征。主要用于水處理及食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)產(chǎn)品的精制、脫色、脫臭。
2.化學(xué)法粉狀炭
嚴(yán)格篩選高品質(zhì)的木質(zhì)原料，采用化學(xué)法賦活。具有吸附容量大、吸附迅速的顯著特征。主要用于食品、醫(yī)藥、化工等行業(yè)產(chǎn)品的精制、脫色、脫臭。
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