阳泉活性炭.doc

1、由 于 活 性 炭 对 水 的 预 处 理 要 求 高 ， 而 且 活 性 炭 的 价 格 昂 贵 ， 因 此 在 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 处 理 含 铬 废 水 。 铬 是 电 镀 中 用 量 较 大 的 一 种 金 属 原 料 ， 在 废 水 中 六 价 铬随 pH 值 的 不 同 分 别 以 不 同 的 形 式 存 在 。 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 ，

2、 能 有 效 地 吸 附 废 水 中 的 Cr（ ） .活 性 炭 的 表 面 存 在大 量 的 含 氧 基 团 如 羟 基 （ -OH） 、 羧 基 （ -COOH） 等 ， 它 们 都 有 静 电 吸 附 功 能 ， 对Cr（ ） 产 生 化 学 吸 附 作 用 。 完 全 可 以 用 于 处 理 电 镀 废 水 中 的 Cr（ ） ， 吸 附 后 的废 水 可 达 到 国 家 排 放 标 准 。 试 验 表 明 ： 溶 液 中 Cr（ ） 质 量 浓 度 为 50mg/L， pH=3， 吸 附 时 间 1.5h 时 ， 活 性 炭 的 吸 附 性 能 和 Cr（ ） 的 去 除 率 均

3、达 到 最 佳 效 果 。 因 此， 利 用 活 性 炭 处 理 含 铬 废 水 的 过 程 是 活 性 炭 对 溶 液 中 Cr（ ） 的 物 理 吸 附 、 化 学 吸附 、 化 学 还 原 等 综 合 作 用 的 结 果 。 活 性 炭 处 理 含 铬 废 水 ， 吸 附 性 能 稳 定 ， 处 理 效 率 高 ，操 作 费 用 低 ， 有 一 定 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 。 2. 性 炭 处 理 含 氰 废 水 。 在 工 业 生 产 中 ， 金 银 的 湿 法 提 取 、 化 学 纤 维 的 生 产 、 炼 焦、 合 成 氨 、 电 镀 、 煤 气 生 产 等 行 业

4、 均 使 用 氰 化 物 或 副 产 氰 化 物 ， 因 而 在 生 产 过 程 中 必 然要 排 放 一 定 数 量 的 含 氰 废 水 。 活 性 炭 用 于 净 化 废 水 已 有 相 当 长 的 历 史 ， 应 用 于 处 理 含 氰废 水 的 文 献 报 道 也 越 来 越 多 .但 由 于 CN_、 HCN 在 活 性 炭 上 的 吸 附 容 量 小 ， 一 般 为 3mgCN/gAC 8mgCN/gAC 因 品 种 而 异 ， 在 处 理 成 本 上 不 合 算 。 3. 活 性 炭 处 理 含 汞 废 水 。 活 性 炭 有 吸 附 汞 和 含 汞 化 合 物 的 性 能 ，

5、但 吸 附 能 力 有 限， 只 适 宜 于 处 理 含 汞 量 低 的 废 水 。 如 果 含 汞 的 浓 度 较 高 ， 可 以 先 用 化 学 沉 淀 法 处 理 ， 处理 后 含 汞 约 1mg/L， 高 时 可 达 2-3mg/L， 然 后 再 用 活 性 炭 做 进 一 步 的 处 理 。 4. 活 性 炭 处 理 含 酚 废 水 。 含 酚 废 水 广 泛 来 源 于 石 油 化 工 厂 、 树 脂 厂 、 焦 化 厂 和 炼油 化 工 厂 。 经 实 验 证 明 ： 活 性 炭 对 苯 酚 的 吸 附 性 能 好 ， 温 度 升 高 不 利 于 吸 附 ， 使 吸 附 容量 减

6、 小 ； 但 升 高 温 度 达 到 吸 附 平 衡 的 时 间 缩 短 。 活 性 炭 的 用 量 和 吸 附 时 间 存 在 最 佳 值 ，在 酸 性 和 中 性 条 件 下 ， 去 除 率 变 化 不 大 ； 强 碱 性 条 件 下 ， 苯 酚 去 除 率 急 剧 下 降 ， 碱 性 越强 ， 吸 附 效 果 越 差 。 5. 活 性 炭 处 理 含 甲 醇 废 水 。 活 性 炭 可 以 吸 附 甲 醇 ， 但 吸 附 能 力 不 强 ， 只 适 宜 于 处理 含 甲 醇 量 低 的 废 水 。 工 程 运 行 结 果 表 明 ， 可 将 混 合 液 的 COD 从 40mg/L 降

7、至 12mg/L 以 下 ， 对 甲 醇 的 去 除 率 达 到 93.16% 100%， 其 出 水 水 质 可 以 满 足 回 用 到 锅 炉 脱盐 水 系 统 进 水 的 水 质 要 求 。第 一 件 大 事 使 活 性 炭 防 毒 面 具 ， 在 20 世 纪 20 年 代 在 第 一 次 世 界 大 战 中 的 应 用 。可 以 次 作 为 划 分 活 性 炭 应 用 历 史 的 第 一 阶 段 和 第 二 阶 段 的 界 限 。 活 性 炭 在 初 期 主 要 应 用 使 粉 炭 在 糖 业 中 逐 步 代 替 了 原 来 的 骨 炭 。 在 20 世 纪 20年 代 的 第 一

8、次 世 界 大 战 中 出 现 的 颗 粒 大 量 应 用 于 防 毒 面 具 。 这 是 工 业 化 学 史 辉 煌 的 一 页。 当 时 荷 兰 的 Norit 和 捷 克 斯 洛 伐 克 、 德 国 =法 国 =瑞 士 等 国 的 制 造 商 和 批 发 商 曾 成 立一 个 联 合 公 司 ， 说 明 在 欧 洲 萌 芽 的 活 性 炭 也 是 广 为 看 好 的 新 兴 产 业 。 通 过 防 毒 面 具 应 用 的 推 动 ， 活 性 炭 历 史 进 入 了 第 二 阶 段 ， 活 性 炭 市 场 不 断 扩 大 ， 活性 炭 的 吸 附 和 催 化 功 能 在 众 多 行 业 的

9、 精 制 、 回 收 、 合 成 上 的 应 用 陆 续 开 发 ， 美 国 等 的 活性 炭 厂 陆 续 开 设 。 在 20 世 纪 中 叶 不 断 拓 展 应 用 面 的 活 性 炭 ， 被 视 为 “万 能 吸 附 剂 ”。 第 二 件 大 事 是 活 性 炭 除 臭 作 用 ， 在 20 世 纪 40 年 代 数 以 百 计 的 自 来 水 厂 中 采 用 了活 性 炭 除 臭 。 以 此 作 为 划 分 活 性 炭 应 用 历 史 的 第 二 阶 段 与 第 三 阶 段 的 界 限 。 1927 年 美 国 芝 加 哥 自 来 水 厂 发 生 了 广 大 居 民 难 以 接 受 的

10、 自 来 水 恶 臭 事 故 ， 这 是 由于 原 水 中 的 苯 酚 和 消 毒 用 的 氯 生 成 异 臭 所 致 。 德 国 等 地 的 自 来 水 厂 也 发 生 了 同 样 的 事 故， 这 些 事 故 都 是 用 活 性 炭 来 解 决 的 。 此 后 ， 随 着环 境 保 护 日 益 受 到 重 视 ， 政 府 法 令 的 日 趋 严 格 。 活 性 炭 不 仅 在 净 水 方 面 ， 而 且 在 净 气 等方 面 的 用 量 剧 增 ， 使 得 在 20 世 纪 的 后 半 叶 ， 环 保 产 业 成 为 活 性 炭 应 用 的 大 户 。 由 此 活性 炭 历 史 进 入 了

11、 第 三 阶 段 ， 即 发 展 阶 段 。 我 国 活 性 炭 在 应 用 历 史 简 分 为 三 个 阶 段 。 (1)第 一 阶 段 使 20 世 纪 40 年 代 以 前 ， 我 国 制 药 工 业 、 化 学 工 业 中 使 用 活 性 炭 量 大， 都 用 进 口 货 ， 例 如 用 Carboraffin 牌 的 活 性 炭 。 (2)第 二 阶 段 自 20 世 纪 50 年 代 初 开 始 ， 国 产 活 性 炭 上 市 。 1951 年 沈 阳 和 抚 顺 的单 管 炉 厂 、 青 岛 的 反 射 炉 闷 烧 法 厂 、 上 好 的 电 热 活 化 法 厂 ， 接 着 有

12、氯 化 锌 活 化 法 厂， 1958 年 福 建 、 杭 州 、 广 州 、 烟 台 、 东 北 等 地 纷 纷 建 厂 ， 1966 年 太 原 开 创 斯 列 普 活化 法 厂 ， 随 后 我 国 陆 续 开 设 数 以 百 计 的 斯 列 普 炉 厂 。 此 外 ， 还 有 不 少 的 转 炉 、 粑 式 炉 等工 厂 。 总 生 产 能 力 从 1951 年 的 三 五 十 吨 猛 增 到 20 世 纪 80 年 代 的 近 十 万 吨 。 活 性 炭 是 一 种 非 常 优 良 的 吸 附 剂 ， 它 是 利 用 木 炭 、 竹 炭 、 各 种 果 壳 和 优 质 煤 等 作为 原

13、 料 ， 通 过 物 理 和 化 学 方 法 对 原 料 进 行 破 碎 、 过 筛 、 催 化 剂 活 化 、 漂 洗 、 烘 干 和 筛 选等 一 系 列 工 序 加 工 制 造 而 成 。 它 具 有 物 理 吸 附 和 化 学 吸 附 的 双 重 特 性 ， 可 以 有 选 择 的吸 附 气 相 、 液 相 中 的 各 种 物 质 ， 以 达 到 脱 色 精 制 、 消 毒 除 臭 和 去 污 提 纯 等 目 的 。活性炭是一种多孔性的含炭物质, 它具有高度发达的孔隙构造, 是一种极优良的吸附剂, 每克活性炭的吸附面积更相当于八个网球埸之多. 而其吸附作用是藉由物理性吸附力与化学性吸附

14、力达成. 其組成物质除了炭元素外，尚含有少量的氢、氮、氧及灰份，其結构则为炭形成六环物堆积而成。 由于六环炭的不规则排列，造成了活性炭多微孔体积及高表面积的特性。 活性炭可由许多种含炭物质制成，这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。其中煤及椰子壳已成为制造活性炭最常用的原炓。活性炭的制造基本上分为两过程，第一过程包括脱水及炭化，将原料加热，在 170 至 600 的温度下干燥，並使原有的有机物大約 80炭化。第二过程是使炭化物活化，这是经由用活化剂如水蒸汽与炭反应来完成的，在吸热反应中主要产生由 CO 及 H2 组成的混合气体,用以燃烧加

15、热炭化物至适当的溫度（800 至 1000） ，以烧除其中所有可分解的物质，由此产生发达的微孔結构及巨大的比表面积，因而具有很强的吸附能力。 活性炭的孔隙按孔径的大小可分為三类。 大 孔：半径 1000 - 1000000 A。 过渡孔：半径 20 - 1000 A。 微 孔：半径 - 20 A。 由不同原料制成的活性炭具有不同大小的孔径。由椰壳制的活性炭具有最小的孔隙半径。木质活性炭一般具有最大的孔隙半径，它们用於吸附较大的分子，並且几乎专用于液相中。在都市給水处理领域中使用的第一种类型之粒状活性炭即是用木材制成的，称为木炭。煤质活性炭的孔隙大小介於两者之间。 在煤质活性炭中，褐煤活性炭比无

16、烟煤活性炭具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径，因此能有效地除去水中大分子有机物。一般在水处理中使用的活性炭，其表面积不一定过大，但是应具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔徑。日本市埸售一些液相用的活性炭具有以下特性：比表面积为 850 至 1000m2/g，孔隙容积为 0.88 至1.5lg，平均孔隙半径為 40 至 50A。 活 性 炭 处 理 含 铬 废 水 。 铬 是 电 镀 中 用 量 较 大 的 一 种 金 属 原 料 ， 在 废 水 中 六 价 铬 随 pH值 的 不 同 分 别 以 不 同 的 形 式 存 在 。 活 性 炭 有 非 常 发 达 的 微 孔 结 构 和 较 高 的 比

17、 表 面 积 ， 具有 极 强 的 物 理 吸 附 能 力 ， 能 有 效 地 吸 附 废 水 中 的 Cr（ ） .活 性 炭 的 表 面 存 在 大 量 的含 氧 基 团 如 羟 基 （ -OH） 、 羧 基 （ -COOH） 等 ， 它 们 都 有 静 电 吸 附 功 能 ， 对Cr（ ） 产 生 化 学 吸 附 作 用 。 完 全 可 以 用 于 处 理 电 镀 废 水 中 的 Cr（ ） ， 吸 附 后 的 废水 可 达 到 国 家 排 放 标 准 。 试 验 表 明 ： 溶 液 中 Cr（ ） 质 量 浓 度 为 50mg/L， pH=3，吸 附 时 间 1.5h 时 ， 活 性 炭 的 吸 附 性 能 和 Cr（ ） 的 去 除 率 均 达 到 最 佳 效 果 。 因 此 ，利 用 活 性 炭 处 理 含 铬 废 水 的 过 程 是 活 性 炭 对 溶 液 中 Cr（ ） 的 物 理 吸 附 、 化 学 吸 附 、化 学 还 原 等 综 合 作 用 的 结 果 。 活 性 炭 处 理 含 铬 废 水 ， 吸 附 性 能 稳 定 ， 处 理 效 率 高 ， 操 作费 用 低 ， 有 一 定 的 社 会 效 益 和 经 济 效 益 。