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粉状活性炭的再生技术和吸附质的讲解

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粉状活性炭的再生技术和吸附质的讲解

来源:皓泉环保 发布日期:2020-09-08 作者:www.hqhuoxingtan.com 浏览:

粉状活性炭的再生技术和吸附质的讲解

      近年来随着市域的扩大和经济发展,三废治理相对滞后,水厂原水水质日益恶化。严重影响到水源水质,导致常规水处理工艺出水效果不佳,采用高锰酸钾预处理、滤前投加粉状活性炭组合工艺与常规水处理流程相结合,对降解有机物,提高去嗅、脱色能力,效果明显。同时这一组合工艺,对浊度的降低、矾耗的节约也较显著。
    因此对自来水水厂来说,在微污染水源水处理中采用高锰酸钾加粉状活性炭结合工艺是一种佳经济有效的方法。
    高锰酸钾、粉状活性炭的选型及投加量
    (1)高锰酸钾:选用含量99.3%。据水样试验,按反应时间30~35min计,考虑高锰酸钾可能对后续工艺的影响,佳投加量为0.25~0.40mg/L。
    (2)粉状活性炭:就现有工艺而言,滤前投加粉状活性炭,可大限度降低高锰酸钾的负面影响,消除与混凝之间的竞争,但同时导致粉末活性炭接触时间偏短(现场测试为5~8min),且选型不当极易穿透滤层。因此,依据滤料粒径及相应水质状况,选用粉状活性炭。其相应技术指数:筛目为120~150目,碘值≥800mg/L,亚甲兰值≥7~8,比表面积800~1200m2/g。
    投加方式为湿法压力投加,经小样试验表明,在CODMn10mg/L左右时,投加量以20mg/L为宜。
    【活性炭失效后如何再生处理?】
    活性炭失效之后,需要进行再生,再生的方法有下列四种:
    (1)加热至100摄氏度左右,使其中的水汽化;在800摄氏度下熔烤;并加热至800~900摄氏度之间进行活化,使吸附在活性炭上的有机物被氧化而去除,从而使活性炭得到再生。
    (2)用蒸汽吹洗再生。用蒸汽吹洗可使低沸点的挥发性吸附物基本上吹净。此法简单,耗损少。
    (3)用10%酸或者碱来再生,使有机吸附物解析而去除。
    (4)用溶剂四氯化碳、二氯甲烷、丙酮等进行活性炭的再生。
    【活性炭再生系统工艺流程】
    再生炉从炉底排入一个小型急冷罐。急冷罐中有两条单独的泵吸水管,每罐都有几个喷水口和连接管线,而喷口统筹安装在急冷罐中,以便使炭保持流动状态。炭浆从急冷罐送到再生炭储存罐或洗涤罐。用于泵送炭浆的两台泵为隔膜式泥浆泵,没太泵工作能力为10~80升/分钟。泥浆泵通过输送管把炭浆送到储存罐或清洗罐。清洗之后,将洗涤罐加压,并把炭浆状的再生炭通过管子压送到炭塔的顶部。同时,将一定量的新炭加进处理系统,用来补充在再生过程中所损耗的炭。新炭在被放进炭塔之前,需在洗涤罐内洗涤。
    【影响活性炭吸附的因素】
    活性炭的吸附是物理和化学的反应过程,外在因素和和活性碳的本体因素都会影响到它的吸附效果,由于活性炭用于水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂,因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
    一、活性炭的性质
    由于吸附现象发生在吸附剂表面上,所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一,比表面积越大,吸附性能越好。
    因为吸附过程可看成三个阶段,内扩散对吸附速度影响较大,所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
    此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷,也影响吸附的效果。
    用于水处理的活性炭应有三项要求:吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外,主要与活性炭比表面积有关,比表面积大,微孔数量多,可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关,水处理用的活性炭,要求过渡孔(半径20~1000A)较为发达,有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快,但水头损失要增大,一般在8~30目范围较宜,活性炭的机械耐磨强度,直接影响活性炭的使用寿命。
    二、吸附质(溶质或污染物)的性质
    同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
    (一)溶解度
    对同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附。
    如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。
    (二)分子构造
    吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响,吸附质(溶质)分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例,利于吸附。在同系物中,分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
    (三)极性
    活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
    (四)吸附制裁(溶质)
    吸附质的浓度在一定范围时,随着浓度增高,吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化,活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。
    三、溶液pH的影响
    溶液pH值对吸附的影响,要与活性炭和吸附质(溶质)的影响综合考虑。
    溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度,当pH值达到某个范围时,这些化合物就要离解,影响对这些化合物的吸附。
    溶液的pH值还会影响吸附质(溶质)的溶解度,以及影响胶体物质吸附质(溶质)的带电情况。
    由于活性炭能吸附水中氢、氧离子,因此影响对其他离子的吸附。
    活性炭从水中吸附有机污染物质的效果,一般随溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0时,不易吸附,pH值越低时效果越好。在实际应用中,通过试验确定佳pH值范围。
    四、溶液温度的影响
    因为液相吸附时吸附热较小,所以溶液温度的影响较小。
    吸附是放热反应。吸附热,即活性炭吸附单位重量的吸附质(溶质)放出的总热量,以KJ/mol为单位。吸附热越大,温度对吸附的影响越大。
    另一方面,温度对物质的溶解度有影响,因此对吸附也有影响。
    用活性炭处理水时,温度对吸附的影响不显著。

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