活性炭吸附法具备物理方法处理废水的优点,对废水中游离的汞和铬等重金属有毒离子和微小杂质进行直接的吸附作用,补血加入额外的化学助剂,这在一定程度上减少了工业废水处理的成本,并避免了投放化学助剂有可能带来的危害。除了上述优点以外,活性炭生产制造成本低也是人们选择它来处理工业废水的很关键的一点,活性炭来源于生活中的有机废料,经过简单的炭化和气体处理以后,就成为工业用途的活性炭。在活性炭的处理废水过程中,活性炭的结构和性质都没有改变,这就使得活性炭的回收再利用成为可能,通过简单的用水冲刷和洗剂晾干,活性炭就又可以用来处理废水。这种成本低、效果好的工业废水处理方法一直以来被很多工厂使用。
活性炭吸附法在工业废水处理中的应用介绍活性炭吸附法处理工业含油污水
对于含油污染的工业废污水,比如油轮泄露造成的海水污染,工厂的油污废料等,都需要经过多级处理才能够达到标准。由于石油是有机物质,只有与之相容性很好的物质才能吸附并除去它,而活性炭的亲水性比较好,相应的它的亲油性就比较差,就造成了活性炭对油污的吸附量有一定的上限。这就需要对含油工业废水先进行有机物吸附以及多级处理以后,再用活性炭进行最后处理,以吸附完全废水中的油污。
2、活性炭吸附法处理工业含重金属离子的污水
工业废水多为化学反应的废液,其中就包含了大量未反应完全的汞、铬等有毒重金属,这类金属若不经过处理就排放进河流,会对植物的生长以及动物体内蛋白质的代谢和呼吸道造成致命的危险。活性炭对于工业废水中含毒性的低浓度汞的吸附作用很强,能够有效的除净其中的汞离子;但是,汞的浓度很大以后,就必须要先经过化学方法来使汞沉淀,然后再用活性炭来彻底吸附其中的残留汞离子。活性炭处理含铬工业废水的机理虽然很复杂,包括对铬的物理吸附,化学还原以及物理化学吸附等,但是效果却很好,一般的含铬废水只用活性炭吸附就可以除干净其中的铬离子。
3、活性炭吸附法处理含颜料工业废水
纺织工业尤其是近年来服装工业和造纸业的发展以及生产过程中产生的废水处理的不彻底,导致了颜料工业废水的排放量越来越大,由于该类型工业废水中的成分十分复杂,并且浓度论,只有当活性炭的孔隙直径大于吸附质分子直径时,吸附质分子才能进入到活性炭的孔隙中[46]。研究发现吸附剂吸附效率时,吸附剂的孔径与吸附质分子直径的比值为1.7~3.0[47]。大部分气态污染物的分子尺寸小于2nm[48],因此适合VOCs吸附的活性炭的内孔道要以微孔为主,大于有效孔径的孔吸附作用甚微。等[49]的研究发现小于0.7nm的微孔对和有很强的吸附能力。冀有俊等[50]研究发现0.60~1.15nm范围内的微孔为CH4吸附的有效区间,大于此范围的孔在吸附过程中主要起通道作用。吸附质物性的影响还表现在分子量、饱和蒸气压、沸点等方面。活性炭身有效吸附点位数量有限,当活性炭吸附分子数量相近的不同物质时,分子量大的表现出活性炭对其饱和吸附量大。由于沸点高的气态物质在吸附过程中容易产生毛细凝聚现象[51],因此易于被吸附。饱和蒸气压和活性炭饱和吸附量显著相关,在一定温度下,饱和蒸气压越大的VOCs越容易脱附。陈良杰等[52]研究了6种VOCs的饱和蒸气压与活性炭饱和吸附量的关系,发现饱和蒸气压越大的VOCs,活性炭的饱和吸附量越小。李立清等[53]研究了、及二3种VOCs物性对其在活性炭上吸附行为的影响,结果表明:活性炭对有机气体的饱和吸量随着吸附质的分子动力学直径、分子量、沸点的增大而增大,随着吸附质极性、蒸气压的增大而减小。
显著。周剑锋等[59]研究发现活性炭在处理烷类非水溶性VOCs时,气体中水分的含量对吸附效果有很大的影响,甚至能够使烷脱附;而对于乙醇类水溶性VOCs,水分的影响并不大,这与乙醇有较大极性且与水能混溶有关。工业排放的有机废气往往含有多种组分,多组分VOCs在活性炭上吸附时,各组分间会发生竞争吸附。一种组分的存在,常常会对另一种组分有,吸附过程还存在置换作用。TEFERA等[60]建立二维数学模型研究固定床吸附器上多组分VOCs的吸附竞争,该模型可以准确的预测多组分混合物间的吸附竞争和吸附平衡。曹利等[61]研究了VOCs在活性炭上的二元吸附过程,发现高沸点组分能置换低沸点组分,二元体系的吸附量较同等条件时的单组分吸附量均有不同程度的降低。
4、结语 活性炭吸附法是工业中最为广泛使用的VOCs治理方法,但活性炭在实际应用中还存在一些问题,如吸附容量不高、吸附后活性炭的再生能力差、吸附性能受水气等环境因素影响较大等。为了进一步优化活性炭的吸附性能,要加强对活性炭吸附过程影响因素的研究,寻找行之有效的活性炭孔结构调控和表面改性方法,开发具有更佳吸附性能或满足特定需求的高效吸附材料(如特种用途活性炭、高强度活性碳纤维、活性碳布等)。在综合考虑活性炭吸附治理VOCs的影响因素的础上,改进和研制VOCs回收及综合利用设备,设计的工艺操作条件,使活性炭在VOCs的治理方面得到更广阔的应用。
活性炭吸附法广泛使用于在城市活性炭除臭设备、饮用水及工业废水处理。城市活性炭除臭设备废水中的一些有机物是难于为微生物或通常氧化法所氧化分解的,如酚、、石油及其商品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物,经生化处理后很难到达对排放请求较高的水体中排放的标准,也严重影响废水的回用,因而需要深度处理。
活性炭对有机物的吸附才能大,在废水深度处理中得到广泛的使用,活性炭吸附法具有以下优点:处理程度高,城市污水用活性炭进行深度处理后,BOD可下降,TOC可降到1~3mg/L.使用范围广,对废水中绝大多数有机物都有用,包含微生物难于降解的有机物。惯性强,对水量及有机物负荷的变化有较强的惯功能,可得到安稳的处理作用。粒状炭可进行再生重复使用,被吸附的有机物在再生进程中被烧掉,不发生污泥,可回收有用物质。例如用活性炭处理含酚废水,用碱再生吸附饱满的活性炭,能够回收酚钠盐,设备紧凑、便利。
活性炭吸附法是使用多孔性的活性炭,使水中一种或多种物质被吸附在活性炭表面而去掉的方法,去掉目标包含溶解性的有机物质,合成洗涤剂、微生物、毒和一定量的重金属,并能够脱色、除臭。