活性炭知识.ppt

第4章活性炭在水处理中的应用4.1.2活性炭的分类2、按形状：圆柱体、球体、空心圆柱体、空心球体、大比表面积的纤维状活性炭；
3、按应用：气相吸附炭、液相吸附炭；
4、按用途：脱色炭、水处理炭、气体吸附炭、吸碘炭、脱硫炭、防毒面具炭、溶剂回收炭。4.1.3活性炭的生产水处理用活性炭材质
粉状活性炭：一般用木屑、煤为原料，经炭化、活化、磨粉等工艺制成，主要应用于静态吸附操作(间歇式操作)处理给水除臭、除味以及规模较小的工业或城市污水处理。
颗粒活性炭：按不同的材质可分为椰壳活性炭、果壳活性炭和煤质活性炭。
椰壳活性炭是公认的最好的一种活性炭，不论是吸附速度、吸附能力、强度等各项指标。按照水处理工艺不同可选择不同材质的活性炭产品。2、生产过程
炭化过程：也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热。原材料放入炭化装置（如管式转炉、多段炉和沸腾炉等）中，温度低于700度条件下吹入惰性气体（常用水蒸气或烟道气）。一般是600度以下。
炭化有两个作用，一是使原材料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳及氢等气体，去除大部分挥发性成分；二是使原材料分解成碎片，并重新集合成稳定的结构。
活化过程：是在有氧化剂的作用下，将炭化成品高温烧除炭化时吸附的碳氢化物和原有孔隙附近的碳原子，使之成为孔隙发达的活性炭。高温炭化活化,800~900℃
木材、煤、果壳炭渣活性炭
隔绝空气，600℃活化剂：ZnCl2
4.2活性炭的吸附机理
4.2.1吸附、吸收
1、吸附：是指物质在二相之间界面上的积聚或浓缩，是一种建立在分子扩散基础上的物质表面现象。
1）吸附剂：活性炭作为固体吸附物，称吸附剂。
2）吸附质或溶质：被吸附的物质称吸附质或溶质。
3）溶剂：水是液相介质，称溶剂。
4）静态吸附：吸附质与吸附剂处于静止状态时发生的吸附；
动态吸附：吸附质与吸附剂相互移动的条件下发生的吸附。
5）解吸：被吸附分子离开固体表面进入液相。
2、吸收：吸收质分子不停留在吸附剂的表面上，而是近乎均匀地渗进固体的结构内部，有时甚至进入固体晶格的原子之间。4.2.2物理吸附和化学吸附物理吸附4.2.3吸附平衡和吸附等温线3、吸附容量的测定对于不同种类的活性炭，所得到的平衡浓度是不同的，因而吸附容量也不同；对于同一种活性炭来说，吸附容量是吸附平衡浓度和温度的函数。4、吸附等温线用表观测定法对液相吸附测得的一系列吸附容量与平衡浓度的对应数据，点绘在坐标纸上，得到的曲线。6、吸附等温线式BET吸附式：代表吸附剂上有多层溶质分子被吸附的吸附模型。Freundlish吸附式：4.2.4影响液相吸附的主要因素1）活性炭的孔径分布微孔：孔隙有效半径小于20埃，微孔的表面积占比表面积的95%以上，对吸附量的影响最大，在吸附中起主要作用，但对于液相来说，水中的大分子污染物难以进入微孔，而对小分子物质的吸附主要是靠微孔来实现的。2）活性炭的表面化学性质糖蜜值：反映过渡段孔径的表面积。4、溶液的pH值4.2.5液相吸附的速度控制4.3.1水处理用活性炭的选择及吸附特性4.3.2活性炭吸附工艺的选用3、考虑到吸附容量及经济因素，颗粒活性炭适宜于处理水质受微量有机污染且污染比较稳定的水源；4.3.3粉末活性炭在饮用水处理中的应用2、粉末活性炭设计要点与注意事项
1）粉末活性炭常用粒径为200-300目，越细处理效果越好，但不易调制投加与扩散；
2）粉末活性炭的投加点：为充分发挥粉末炭的吸附作用，须与水充分混合，并保证足够的接触时间和避免干扰降低吸附作用。其要点如下：
投加点的初步选择应采用模拟静态选炭试验；
由于氯和活性炭能相互作用，粉末炭的投加点必须尽可能远离氯和二氧化氯的加注点，通常在投加粉末炭时，不进行预氯化处理；
3）混凝剂能吸附在活性炭的表面，降低其吸附作用，因此不宜将混凝剂和粉末炭同时加到水中；采用高分子絮凝剂时，一般条件下，原水与高分子絮凝剂充分混合后，经过20-30s流程长度的位置可作为粉末活性炭的投加点；滤前投加：不存在吸附与混凝竞争问题，应该是粉末活性炭发挥作用的最佳位置。但应注意粉末活性炭进入滤池后，会堵塞滤料层使工作周期显著缩短，此外，活性炭还常有穿透滤层现象；3、粉末炭的加注量1）粉末炭的加注量随要求去除有机物的种类、数量的不同而异，最佳加注量应通过试验决定；2）活性炭的吸附作用随水温变化有很多差异，要求测定不同温度时的最佳加注量，给出不同温度下的最佳吸附等温线进行比较；3）通常粉末炭的加注量为5-30mg/L，当遇有特殊情况，作为应急处理时，短期内可达100mg/L。4.3.3颗粒炭净化生活饮用水2、活性炭床形式3、吸附柱的泄漏与耗竭过程图中表示了出水有机物浓度从零开始逐渐增加的过程。
★允许的最高出水浓度则称为吸附柱的泄漏浓度。
★相应的运行时间称为吸附周期。
★出水浓度达到时称为