活性炭在污水处理中的应用

一、活性炭处理污水的特点

班级：化工06-1 姓名：年里珂 学号：06062583

目前在生活饮用水的深度处理和工业污水回收利用项目中，经常会碰到如何简单、有效、经济地去除原水中的重金属离子、有机和无机污染物，降低原水中的COD及异味等问题。活性炭是水处理吸附法中广泛应用的吸附剂之一，它是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大．每克活性炭的表面积为500平方米～1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微 L中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。

1． 活性炭对水中有机物有卓越的吸附特性。由于活性炭具有发达的细孔

结构和巨大的比表面积，因此对水中溶解的有机污染物，如苯类化合物、酚

类化合物、石油及石油产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法和其它化学法难以去除的有机污染物，如色度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物及许多人工合成的有机化合物等都有较好的去除效果。

2．活性炭对水质、水温及水量的变化有较强的适应能力。对同一种有

机污染物的污水，活性炭在高浓度或低浓度时都有较好的去除效果。

3．活性炭水处理装置占地面积小，易于自动控制，运行管理简单。 4活性炭对某柴重金属化合物也有较强的吸附能力。如汞、铅、铁、镍、

铬、锌、钴等，因此，活性炭用于电镀废水、冶炼废水处理上也有很好的效果。

5 饱和炭可经再生后重复使用，不产生二次污染。

6 可回收有用物质，如处理高浓度含酚废水，用碱再生后可回收酚钠盐。

二、活性炭在污水处理中的应用举例

由于活性碳对水的预处理要求高，活性炭的价格昂贵，因此往废水处理中活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。

1 活性炭对Cr(VI)的吸附

随着电镀业的迅猛发展，大量的电镀废水对人类环境造成越来越严重的危害。在含铬电镀废水中，含有大量Cr(VI)， 如不经处理直接排放，将严重污染人类赖以生存的环境。活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的CrfV1)；同时活性炭的表面存在大量的含氧

基团如羟基(一OH)、羧基(一COOH)等，它们都有静电吸附功能，对Cr(V1)产生化学吸附作用，完全可以用于处理电镀废水中的Cr(V1)?。研究表明， 对于pH值为4～5，5O mLCr(VI)浓度为100 mg几的废水， 当活性炭用量为2 g时，通过1 h的振荡吸附， 出水Cr(VI)浓度为0．38 mg／L，达到污水排放标准(GB8978．1996)中Cr(V1)的最高允许排放浓度要求忙。

2 活性炭处理含氰废水

电镀工业、焦化工业、高炉煤气的洗涤、金银选矿等行业都排放含氰废水。氰化物为剧毒物质，对人类和鱼类的危害极大。由于活性炭具有很大的比表面积，故对含氰废水也有较好的吸附处理效果。经试验表明：对于某金矿含氰废水， 废水中的总氰化物(以CN’计)为389．90 m2／L，当处理水量为26．3 mL，g活性炭时，CN。吸附量为10．24 m2／2， 出水CN’浓度在O．5 m2／L以下，吸附去除率达~1J99．9％ 131。另有研究表明，用3％氯化铜或5％硫酸铜浸泡活性炭后，水洗晾干后再装柱， 可提高除氰效率2倍~3倍：当控制进水pH值在6~9之间时，CN’大部分呈络合状态，而活性炭对络合氰化物的吸附能力比对简氰化物的吸附能力强。

3 活性炭处理含汞废水

在氯碱工业中， 以汞为阴电极，制造氯气和苛性钠；聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯的合成工业均以汞作为催化剂； 电子仪表工业也常用到汞， 故这些行业均排放含汞废水 J。汞对人体有严重的毒害作用， 其中甲基汞在人体脑组织内积累，侵入中枢神经系统，破坏神经功能，严重时可导致死亡。活性炭能有效地吸附废水中的汞，一些工厂已经采用此法处理含汞废水，但该法更适用于处理低浓度的含汞废水。废水含汞浓度高时， 可先进行一级处理， 降低废水中的汞浓度后再用活性炭吸附。将含汞量在l mg／L~2 mg／L以下的废水通过活性炭滤塔，排出水含汞量可下降到0．Ol m2／L~0．05 mg／L，J亘I收汞后活性炭可再生并重复使用。如某电解工厂的废水中汞浓度为5 mo／L~10 mWL，处理时先加入硫酸亚铁和硫化钠进行反应，在沉淀槽中分离沉淀后，上清液中汞浓度降为0．1 mg／I_~1．0 mg／L，然后再通过粒状活性炭槽，吸附后废水中汞含量降No．01 m L~0．05 mg／L。活性炭对有机汞的吸附去除能力高于无机汞。活性炭对汞的吸附在pH值降低时，去除率将有所提高。据报道，用二硫化碳溶液预处理活性炭可以大幅度提高去除汞的能力。研究表明，二硫化碳浸润过的活性炭可将废水含汞量由初始1 0．0 g／L降No．2 1．t g／L， 当pH=10时， 二硫化碳体系的处理效果最佳 。

4 活性炭处理含酚废水

含酚废水广泛来源于石油化工厂、塑料厂、合成纤维厂、焦化厂、纺织厂、制氮厂和炼油化工厂等。活性炭对酚的吸附性能较好， 可成功地处理含酚废水。对于高浓度含酚废水， 当进水中的酚浓度为1950 mg／L时， 通过三柱串联的活性炭吸附柱可使出水酚浓度低于0．1 m L，但吸附柱在不长的时间内即被酚所穿透。故活性炭更适用于处理中、低浓度的含酚废水， 当酚进水浓度在0．12 m2／L~44 mg／L时，对酚的去除率均可高达99％ 以上， 出水酚的浓度小于0．1 mg／L。试验表明，对于进水酚浓度为427 mg／I_~547 mg／L的焦化废水， 当粉末活性炭投加量为4O 2，L时， 曝气2 h可使焦化废水酚含量降到0．5 mg／L以下， 达到排放标准 I； 活性炭在酸性和中性条件下对酚进行吸附， 在碱性条件下进行

再生。

5 活性炭处理染料废水

纺织工业的发展带动了染料生产的发展，调查表明，全世界每年生产的染料超过700000 t，其中2％ 以废水的形式直接进入水体排出，10％在随后的纺织染色过程中损失博l。染料废水成份复杂，水质变化大，色度深，浓度大， 处理困难，水中的色度影响水生植物的光合作用，从而破坏水中的生态平衡。活性炭巨大的比表面积使其能有效地去除废水的色度。研究表明：对初始浓度为30 mg／L的甲基橙、结晶紫、直接耐晒黑G和活性翠蓝溶液，在pH=7、曝气量为1 m3／h、粉末活性炭的投加量为6 g／L、吸附时间为2O min时，4种染料的去除率均在97％-99％l9I；对于初始浓度为250 m2／L的酸性品红、碱性品红和活性黑B一133染料废水，当椰壳活性炭投加量分别为0．8％ 、1．O％和2．0％ ，吸附时间分别为3．5 h、6 h和1 7 h时，脱色率均超过97％， 出水色度稀释倍数不大于50倍，CODdx于50 mg／L，达到污水排放综合标准(GB8978—1996)中的一级排放标准”?：在pH值在 7．5～12．5间，对相当一部分染料来说，pH值的变化对活性炭的吸附率不产生明显的影响¨”。活性炭吸附染料后再生也比较容易。试验表明：处理活性艳红X一3B模拟染料废水的活性炭纤维、粒状活性炭和椰壳活性炭经120℃ 烘干l2 h，600 W微波再生10 s后，粒状活性炭和椰壳活性炭的吸附性能恢复到原来的100％ ，而活性炭纤维的吸附量可达原来的2．4倍。

6 活性炭处理农药废水

农药生产过程中步骤多， 原材料、合成工艺、产品化学结构之间差异大，生产过程中有大量的废水排出，农药废水有机物浓度高、毒性大、可生化性差，而且废水成份复杂。活性炭可有效地对农药废水进行吸附处理。研究表明，活性炭可用于有机氯农药废水的处理，对异狄氏剂、毒杀芬、艾氏剂、狄氏剂、DDT的吸附量分别为100 mg／g、42 mg／g、30 mR／R、15 mg但和11 mtz／tZ；杀菌剂邻苯基苯酚的生产废水，当浓度为100 m2／L时， 活性炭的用量为2．5 L， 可达 N99．6％ 的去除率；活性炭还可以吸附除草剂废水中含有的2，4一二氯酚及少量的3，4一二氯酚、2，5．二氯酚和2,6一二氯酚” 。

7 活性炭处理废水中的COD

活性炭主要对相对分子质量小于3000， 尤其是500～1000的有机物吸附作用较强。在各种改善水质效果的深度处理技术中， 活性炭吸附是完善常规处理工艺去除水中有机污染物最成熟有效的方法之一，并且在使用中活性炭对水量、水质、水温变化适应性强。试验表明， 对COD 浓度为50．04 mg／L的生活废水，在pH值为3， 活性炭吸附时间为1 h时， 处理后废水COD 浓度为12．41 ing／L，去除率达78．6％ll ：某机械厂废水处理站隔油池出水的COD 原为89．46 mg／L，当活性炭投加量为2．0％ ， 吸附时问l h时， 出水的COD 则降为21．87 ml~／L：某城市污水处理厂沉砂池出水的COD ．原为61．36 mg／L，当活性炭投加量为2．0％ ，吸附时间1 h时，出水的COD 降为为l8．84 m2／L。