硕士论文-上海饮用水深度处理用煤质GAC筛选技术研究

1、申请同济大学工学硕士学位论文上海饮用水深度处理用煤质筛选技术研究（国家高技术研究发展计划资助项目编号：国家科技攻关计划重大项目编号：）培养单位：一级学科：二级学科：研究生：指导教师：环境科学与工程学院土木工程市政工程曾文慧高乃云教授二六年三月摘要反冲洗强度为（），反冲洗历时；而且有机物替代参数、玎、和的去除效果与值得到的结果基本致。表明单宁酸和腐殖酸吸刚值可以合理表征用于一海黄浦江水源饮用水深度处理的煤质颗粒活性炭性能，在此基础上建立的评价指标值可用来评价活性炭的性能。关键词：煤质颗粒活性炭，饮用水，评判指标，单宁酸，腐殖酸】，“（】“】譬，打懿“盯虹曲，。、，曲砌唧时岫山】“行百矗出，“九币

2、，劬撕卸”【畸“心，佑“忧】船币嘶】掣九厅幽心印“，蛐如“印，柚吼，一，一，唧；伊甜枷锄，；，（）忙、，黜甜啪印唧埘肫“砌】叩印船协：“，学位论文版权使用授权书本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。学位论文作者签名：嗨复萼年；月

3、十日经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。指导教师签名：学位论文作者签名：堵尊年月日讪。年月毕日同济大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究丁作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。签名：嗜女辣。年月日第章概述饮用水处理技术第章概述饮用水处理技术的发展饮用水的净化技术与工程设旅是人类在与水源污染及由此引起的疾病所作的长期斗争中产生

4、，并随着水源污染及由此引起的疾病变化而不断发展和完善。从年在英国建成世界上第一座城市慢砂滤池水厂至今年来，饮用水净化技术可分为以下几个显著不同的阶段。：第一阶段，从世纪初到世纪年代。欧美一些城市由于排出的污水、粪便、垃圾等严重污染了地表和地下水源，导致霍乱、伤寒、痢疾等水生传播疾病的大规模爆发和蔓延，从而促进了饮用水去除和消灭细菌技术的发展。其代表性的工艺流程是混凝一沉淀一砂滤一投氯消毒，成为普通净水技术，其目的是去除浑浊度和灭杀水传染细菌。第二阶段，从世纪年代到世界年代。随着工业和城市的迅速发展，饮用水水源受到日趋广泛和严重的污染。在美国的、及其它调查研究中【，从各种自来水中检测出的有机化台

5、物多达余种，其中有些是致癌或被怀疑致癌的物质。根据英国、美国及荷兰的一些流行病学家的调查研究，证明长期饮用含多种微量有机物（尤其是致癌、致畸和致突变污染物）水的居民群体，其消化道的癌症死亡率明显高于饮用洁净水的居民群。因此从饮用水中去除这些微量污染物已成为第二阶段净水的首要任务。为此，从二十世纪六十年代丌始，美国、西欧、日本等国家或地区广泛开展饮用水除污染新技术的试验研究，对活性炭吸附、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾和过氧化氢等氧化刺氧化除污染方法及由其组成的净化系统进行了大量的试验研究，并形成了以臭氧氧化和生物活性炭为代表的深度净化工艺。第三阶段，从世纪年代至今。饮用水中不断出现新的病原微生物因子

6、，同时饮用水中化学成分的数量急剧增加，水污染进入第三时期。与国外发达国家相比，我国对饮用水净化技术的研究起步较晚，一直延续使第章概述用着传统的净水工艺。建国以来，特别是改芊开放以后，我国在经济高速发展的同时，也带来了严重的环境污染问题。提高饮用水水质已经成为一个关系国计民生的火问题。因此自八十年代初，我国就开始大规模开发和引进新型的饮用水深度净化技术。饮用水处理技术的研究为了适应经济发展和科技进步的大环境，饮用水处理技术发展的方向应该是：有利于节能降耗；有利于提高水质；有利于减少污染；有利于简化操作。针对微污染水源水处理问题，国内外进行了大量的研究和实践。按照作用原理，可以分为物理、化学和生物

7、净水处理：按照处理工艺的流程，可以分为预处理、常规处理和深度处理；按照工艺特点，可以分为传统工艺强化技术和新型组合工艺处理技术”。围绕处理工艺的流程和特点的不同对饮用水处理技术研究现状进行分析。）预处理技术预处理通常是指在常规处理工艺前面，采用适当物理、化学和生物的处理方法，对水中的污染物进行初级去除，同时可以使常规处理更好地发挥作用，减轻常规处理和深度处理的负担，发挥水处理工艺整体作用，提高对污染物的去除效果，改善和提高饮用水水质。预处理方法根据对不同污染物的去除可分为氧化和吸附法。氧化法又可分为化学氧化和生物氧化法【。（）化学氧化预处理技术该处理技术是依靠氧化剂的氧化能力，破坏水中污染物的

8、结构，转化或分解污染物，有效降低水中的有机物含量提高有机物的可生化降解性，杀灭影响给水处理工艺的藻类，改善混凝效果，降低混凝剂的用量，去除水中三卤甲烷前体物，有利于后续处理。化学氧化预处理常用种方法】：预氯化氧化。预氯化是应用最早的和目前应用最为广泛的方法。为了解决微污染水给净水处理所带来的困难，保证供水水质一般采用预氯化的描施。但是在水源水中过量加氯会产生的三卤甲烷类（），对人体有致癌的潜在危险且不易被后续的常规处理工艺去除。目前已普遍认识到应当尽量减少在净水：艺中氯的投加量【。臭氧氧化。臭氧由于其氧化能力强（氧化电位吐），对水质的占第章摄述应能力强，是在国际上研究得较多的类氧化剂口。研究表

9、明臭氧对水中一些常见优先污染物如三氯甲烷、四氯化碳、多氯联苯等物质的氧化性很差。在含溴离子的水中，臭氧氧化可产生，溴代卤乙酸等；臭氧还会与水中腐殖质反应生成醛类、酮类及有机酸。可见，臭氧氧化增加了水中生物可同化有机碳（）和生物可降解溶解性有机碳（）浓度，但氧化后的生物稳定性较差。因此臭氧很少单独使用，而是与其它工艺如活性炭等同时使用，以达到去除有机物的目的。高锰酸钾及高锰酸盐复合剂氧化高锰酸钾是一种强氧化剂，其氧化还原电位在酸性条件下为，在碱性条件下为。高锰酸钾很早就被用于水的消毒，可应用于控制氯酚、的生成，并能去除水中一定的色、嗅、味，抑制藻类生长。试验结果表明，只使用高锰酸钾时，可去除原水

10、中的氨氮，硝酸盐氮，以上的色度。而高锰酸钾复合剂是以高锰酸钾为主，添加一些活性炭粉以及其它一些辅助剂组成，可有效去除原水中的污染物。研究表明，该工艺虽然能有效降低水的致突变活性，对移码突变物前体物也有较好的去除效果，但有机物经高锰酸钾氧化后的产物中，有些是碱基置换突变物，它们不易被后续常规处理工艺去除。同时高锰酸钾的投加量控制不当会引起水的色度和浑浊度增加。另外，反应中生成的产生额外的污泥等均限制了其应用，“。（）生物氧化预处理技术生物预处理是指在常规工艺之前增设生物处理工艺，借助于微生物群体的新陈代谢活动，对水中的可生化有机物特别是低分子可溶解性有机物、氨氮、皿硝酸盐及铁、锰离子等无机盐氧化

11、分解进行初步净化。年代初，日本小岛贞男博。首先采用“管式接触氧化”装置，在日本的玉川水厂用于富营养化水源水预处理使水厂出厂水水质得到明显改善。此后，饮用水生物预处理技术在欧洲得到普遍应用。在日本、前苏联、美国也都进行了许多的生物预处理受污染原水的应用研究。包括生物活性炭、生物塔滤、生物接触氧化、生物流化床、生物转盘等几种形式，“。（）吸附法利用活性炭等吸附剂强大的吸附性能、交换作用或改善混凝和沉淀效果来去除水中污染物。使用的吸附剂主要有活性炭、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸而和粘等。粉末活性炭（）吸附是强化常规处理。艺阻去除水中有机污第誊概述染物最成熟的方法之一”。颗粒活生炭（）与臭氧联用所

12、发挥的臭氧生物活性炭作用正在被以微污染水源为原水的自来水厂广泛采用。）传统工艺强化处理技术改进和强化传统净水处理工艺是目前控制水厂出水有机物含量晟经济最具实效的手段。对传统净化：【艺进行改造和强化，可以进一步提高处理效率，降低出水浑浊度，提高水质“。（）强化混凝强化混凝是指向原水中投加过量的混凝剂或各种不同的混凝剂，或助凝剂或改变值，从而提高常规处理对天然有机物（）的去除效果，最大限度地去除消毒副产物的前体物，保证饮用水消毒副产物符合饮用水标准的方法”】。常用的方法主要有以下儿种，）：改变混凝剂种类和混凝荆投加量，压缩有机物的水化层，消除有机物对无机颗粒脱稳的影响；投加有机或无机絮凝荆，采用具

13、有絮凝作用的新型混凝剂（如聚硅酸盐等），增强吸附和架桥作用，馒有机颗粒被絮凝体粘附而下沉；调整值。水的值对有机物去除影响明显，试验表明，当水中有机物较多时，调整在的条件下有利于有机物的去除投加氧化剂，如高锰酸钾复合药剂等，氧化水中的有机成份以促进混凝剂的混凝效果，达到净化水中有机污染物的目的。完善混合、絮凝等设施，从水力条件上加以改进，使混凝剂能够充分发挥作用。如优化混合、絮凝反应时间，选用新型高效澄清工艺等。（）强化沉淀沉淀分离是常规给水处理工艺的重要组成部分。传统的沉淀分离机理是絮凝体借助接触碰撞等作用，表面吸附、截留水中大量悬浮物和胶体以及部分天然有机物，絮凝体以单体颗粒沉降模式从水中分

14、离去除。新的强化沉淀分离技术主要有目：采用新型高效高分子絮凝剂，强化和增加絮凝体的净化特征：改善沉淀水流状态，撼小沉降距离，提高沉淀效率；提高絮凝颗粒的有效浓度，促进絮凝体整体网状结构的快速形成。强化混凝和沉淀虽然能在一定程度上提高有机物的去除率，但对原水中的氩第章概述氮、亚硝酸盐氮和影响厂水生物稳定性的小分子有机物却无能为力。（）强化过滤在不预加氯的条件下，导致滤料表面微生物繁殖，利用生物作用去除水中有机物。强化过滤使滤料既能除浊，又能降解有机物、氨氮和亚硝酸盐氮等。目前，强化常规工艺中的过滤过程的研究主要体现在以下几个方面【”：替换滤料或采用多层滤料，即从过滤运行操作入手，强化过滤效果。如

15、用活性炭、沸石和陶粒等多孔性滤料替换石英砂，将活性炭与硅藻土联用，活性炭与石英砂联用等。采用改性滤料。近年来，国内外己先后开发成功了各种改性滤料，如活性氧化铝滤料（从）和惰性氧化铝滤料（），改性石英砂，改性沸石等，在增加滤料比表面积的同时，强化其吸附氧化功能，以达到大量吸附和氧化水中各种溶解性有机物，改善水质的目的。在沉淀水进入滤池之前，投加助滤剂，增加水的可过滤性。如高锰酸钾复合药剂等。强化普通滤池的生物作用。在保证普通滤池除浊效果的前提下，强化滤池的生物活性，借助滤料上微生物的生物降解作用来强化滤池对氨氮、亚硝酸盐和溶解性有机物的去除。）深度处理技术深度处理通常是指在常规处理工艺以后，采用

16、适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以去除，提高和保证饮用水质。应用较广泛的深度处理技术有：活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭和膜技术等。（）活生炭吸附【，在各种改善水质处理效果的深度处理技术中，活性炭（）吸附是完善常规处理工艺以去除水中有机污染物最成熟有效的方法之一。活性炭原材料来源丰富，比表面积大，对色、嗅、味、农药和氯化物等其它有机物具有良好的去除作用，而被广泛重视。主要用于饮用水的深度处理，能够有效地去除水中的致突变物质，使水的试验阳性变为阴性，活性炭是控制合成有机物、兰卤甲烷和卤乙酸的有效方法。（）臭氧组合工艺第章概述臭氧是一种强氧化剂，在给水处理中

17、有着很长的历史。最初用来作为消毒剂，控制色度或嗅味，现又用来去除水中有机物。于投加量的限制，臭氧不能将水中有机物全部无机化，但可将大分子有机物分解成分产较小的中间产物口”。但臭氧在或的协同作用下可以产生大最的，并将水溶液中的浓度稳定地维持在较高的水平。对有机物几乎无选择性反应高效迅速，反应速率常数可达到，可将有害物质彻底氧化分解。卫和他的合作者在试验中首先发现了系统可显著加快有机物的降解速率，大大降低其。和的含量口。实验证明，使用工艺可以使一些通常单独使用氧化难以降解的化合物，诸如乙酸和乙醇等迅速转化成和。该工艺还可以成功地氧化水中的多氯联苯、七氯环氧化物、六氯苯、三氯甲烷和四氯化碳等，而常规

18、处理对这些化合物一直难以去除口”。体系是饮用水中应用最广泛的高级氧化技术。日本早在二十世纪七十年代末就已经开始研究，美国在八十年代也开始将其用于城市污水处理巾。该工艺应用于饮用水方面主要集中在对地下水中卤代烃处理的研究。年等人对受三氯乙烯（）和四氯乙烯（）污染的地下水进行的中试表明，和的联合使用可提高进入水中的质量迁移，而且对和去除率为时所需的量仅为单独使用处理时的口”。对去除地下水中苯化合物，邻二氯硝基苯，一甲基异丁醇，三氯乙烯和四氯乙烯进行了试验，均取得了较好的效果。（）生物活性炭生物活性炭是多年来活性炭在饮用水处理的应用实践中产生的。通常，生物活性炭的前提条件是应避免预氯化处理，否则微生

19、物就不能在活性炭上生长，因而失去生物恬性炭的生物氧化作用。根据欧洲一些国家饮用水处理的运行结果【”和本课题组在阂行水厂和杨树浦水厂的试验结果表明采用生物活性炭比单独采用活性炭吸附具有以下优点：提高了出水水质，可以增加水中溶解性有机物的去除效率；延长了活性炭的再生周期，减少了运行费用；水中氨氮可以被生物转化为硝酸盐，从而减少后氯化的投氯量，降低三卤甲烷的生成量。（）膜技术膜过滤技术用于给水处理消毒副产物前体物质的去除，是近年来的新发展。它可以有效地去除水中的嗅味、色度、消毒副产物前体物质及其它有机物和微生第章概述物。其中反渗透技术主要用于脱盐和苦咸水淡化，纳滤主要是用于水的软化；超滤用于截留分子

20、量在道尔顿的有机物，微滤常用于去除颗粒和细菌。膜过滤被推荐为水处理最佳工艺之一。随着膜科学与技术的不断开发和应用，膜分离技术作为给水去除有机物和微生物的新工艺，将具有广阔的应用前景。目前，美国、法国、英国、日本、澳大利亚、南非和荷兰都已相继建立了生产性膜技术水厂“。活性炭处理技术活陛炭的种类和性质）活性炭分类【】根据活性炭的制造原料、外形、制造方法和使用用途等不同，活性炭可形成许多品种和类别。（）按外部形状分类活性炭按其外形不同，通常分为粉末状炭和颗粒状炭两大类。颗粒状活性炭按形状不同，又可制成圆柱形、球形、空心圆柱形、空心球形和不规则形状的破碎炭等。近些年来还出现了大比表面积的纤维状活性炭（

21、）。我国目前作为批量生产供应的商品颗粒炭，则仅有圆柱形炭、球形炭和不规则形颗粒炭。按活性炭的形状特征分类见表。表按活性炭的形状分类叠皇们妯形状特征粉状福性嵌除以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外还包括颗粒恬生炭的糟化产物。颖粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状和中空微球状等几种。纤维状活眭炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭，有丝状、布状及毡状几种蜂巢状活性炭挤压成型为蜂巢状的活性炭，压力损失小，活炭成型物有将活性炭粉末附着在纸、不织布或海绵之类基材上的产品以及将话性炭单独地或者与其他材料一同复台加工成各种形状的成型物（）按用途分类活性炭按具体用途可分为脱色炭、吸碘炭、脱硫炭、水处理炭、气体

22、吸附炭、防毒面具炭和溶剂回收炭等。其中，气相吸附炭主要是微孔炭，用椰壳生产的活第章概述性炭通常具有这种特性。用于液体吸附炭的特征是微孔、中空和大孔种孔径分布较均匀，煤质炭和纤维炭通常具有这种孔径分布，多用于液相吸收。（）按制造方法分类按活性炭的制造方法分类见表，。表按活性炭的制造方法分类商鹉佃活化方法活化剂化学药品活化法活性炭氯化锌、磷酸、氢氧化钾和氢氧化钠等化学药品强碱活化法活性炭氢氧化钾和氢氧化钠等气体括化法话性裳承蒸汽、二氧化破和空气等水蒸汽活化杰活性炭水蒸汽（）按原料分类所有制造活性炭的原料均为含碳物质。目前，国内外所选用的制造活性炭的原料分为：煤炭原料、植物原料（木质原料）、石油原料

23、、塑料类以及动物骨、蔗糖等其他原料。（）按活性炭机理分类按活性炭的机理分类见表。表按活性炭的机理分类五恤卸伽活性炭机理高比表面积活性炭比表面积为，以上的高比表面积活性炭用强碱活化法制造分子筛活性炭径非常小，用于分离气体添载活性炭在活性炭上添载了金属盐之类各种化学药品，用于脱皇，触蝶等场台生物活性炭水处理的方法之使活性炭表面彤成微生物膜，通过微生物的分解作用进行净化，与臭氧处理配合，用于净水的高度处理）活性炭性质（）一般性质活性炭外观为暗黑色具有良好的吸附性能，化学稳定性好，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，比重比水轻，是多孔性的疏水性吸附剂。（）活性炭的孔隙结构活性炭具有多种机能的最主要原因在

24、于其多孔性结构。活性炭是用含碳为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭的细孔是在原料进行活化过程中，合碳有机物去除后使基本品格问生成空隙，形成很多各种形状第章概述和大小的细孔。活性炭具有发达的微孔结构和巨大的比表面积，比表面积高达一，使活性炭具有较强的吸附能力，但比表面积相同的活性炭其吸附量不一定相同。这是由细孔构造和分布不同所致”。活性炭的细孔构造随原料、活化方法和活化条件不同而异，一般活性炭的孔隙可分为三类：小孔（微孔），半径在以下，其表面积占比表面积的以上，对吸附量的影响最大，呈现出很强的吸附作用；中孔（过渡孔），半径为，其表面积占比表面积的以下，它不仅为吸附质提供扩

25、散通道，影响扩散速度，而且有利于大分子物质的吸附。能用于添载触媒及脱臭用化学药品，随着所添载的化学药品种类的不同，能具有不同的机能；大孔，半径为，表面积只有蚀，占比表面积的比例不足，它主要为吸附质提供扩散通道，活性炭的结构如图】所示，大孔主要作用是溶质到达活性炭内部的通道，对液相物理吸附，大孔的作用不大，但作为触媒载体时大孔的作用甚为显著。中孔同时起到吸附和通道的作用，因此吸附质的扩散速度又受过渡孔的影响；微孔占活性炭表面积的主要部分，是活性炭吸附微污染物的主要作用点阢鄞。大孔（微生物、吸附质和溶剂可到达的表面）中孔（吸附质和溶剂可到达的表面）微孔（小分子吸附质和溶剂可到达的表面）图活性炭的孔

26、径分布示意图咄恤酞懿晰水含有的污染物分子要比气体分子大得多，通常只能进入到过渡孔和较大的微孔区，活性炭的孔隙不会容纳和通过超过孔隙直径的污染物分子。因而微孔区较小孔隙的吸附表面积在液相吸附时很难得到充分利用，有些活性炭，即使有大的孔隙容积和大的比表面积，如果其孔隙被不大于吸附分子，也不会产生良好的吸附效果。（）活性炭表面化学性质”“活性炭的吸附不仅受其孔隙结构的影响，也受其表面化学性质的影响。第章概述活性炭除碳元素外，还含有两种混合物，是以化学键结合的元素，如氧和氢；另一种是灰分，其灰分随活性炭种类不同而异，椰壳炭灰分小于，而煤质活性炭灰分高达左右，活性炭中含硫量比较低，质量好的活性炭不应检出

27、硫化物。氧和氧的存在对活性炭的性质有很大的影响，因为这些元素与碳以化学键结合，而使活性炭的表面上有了各种有机官能团形式的氧化物及碳氢化物，这些氧化物和碳氢化物使活性炭与吸刚质分子发生化学作用，显示出活性炭在吸附过程中的选择吸附特性。（）活性炭的吸附特性“引起物质在两相界面上浓度自动发生变化的原因是吸附剂和吸附物质之间存在着种不同的作用力，即分子问力、化学键力和静电引力，这种不同作用力形成种不同类型的吸附，物理吸附分子力产生的吸附称为物理吸附，它的特点是被吸附的分子不是附着在吸附剂表面固定点上，而稍能在界面上作自由移动，它是一个放热过程，吸附热较小，一般为，不需要活化能，在低温条件下即可进行。可

28、逆，即在吸附的同时，被吸附的分子由于热运动还会离开固体表面，这种现象称为解吸附，物理吸附可以形成单分子层吸附又可形成多分子层吸附，由于分子力的普遍存在，一种吸附剂可以吸附多种物质，但由于吸附物质不同，吸附量也有所差别，这种吸附现象与吸附剂的表面积和细孔分布有着密切关系，也和吸附剂表面力有关。化学吸附活性炭在制造过程中炭表面能生成一些功能团如羧基、羟基和羰基等，所以活性炭也能进行化学吸附。吸附剂和吸附质之间靠化学键的作用，发生化学反应，使吸附剂与吸附质之问牢固地联系在一起，这种联接过程是放热过程。由于化学反应需大量的活化能，般需要在较高的温度下进行，吸附热较大，在】范围内，为选择性吸附，一种吸附

29、剂只能对某种或特定几种物质有吸附作用，因此化学吸附只能是单分子层吸附，吸附是较稳定的，不易解吸，这种吸附与吸附剂的表面化学性质有关，与吸附质的化学性质有关。活性炭在制造过程中，由于制造工艺不一样，活性炭表面往往有碱性氧化物易吸附溶液中酸性物质，若活性炭表面氧化物呈酸性易吸附溶液中碱性物质。交换吸附第章概述一种物质的离子由于静电引力聚集在吸附剂表面的带电点上，这种吸附称为交换吸附。在吸附过程中，伴随着等量离子的变换，离子的电荷是交换吸附的决定因素，被吸附的物质往往发生了化学变化，改变了原来被吸附物质的化学性质，这种吸附也是不可逆的，因此仍属于化学吸附，若活性炭经再生也很难恢复到原来的性质。在水处

30、理过程中，活性炭吸附过程多为几种吸附现象的综合作用，但每种作用所起作用的大小受水质和操作条件的影响。（）影响活性炭吸附的主要因素【”活性炭性质活性炭的物理及化学性质决定其吸附效果，而活性炭的性质又与活性炭制造时使用的原料和加工方法及活化条件有关。用于水处理的活性炭应有项要求，吸附容量大、吸附速度快及机械强度好，活性炭的吸附容量除其他外界条件外，主要与活性炭的比表面积有关，比表面积大，说明细孔数量多，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，对于水处理的活性炭，要求中孔（过渡孔）半径较为发达，有利于吸附质向细孔中扩散，活性炭粒度越细，吸附速度越快，但水头损失要增加，一般在目

31、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。吸附质的性质及浓度活性炭吸附溶质的量与溶质在溶剂中溶解度有关，如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸、乙酸、丙酸和丁酸顺序增加，溶解度越小，活性炭越易吸附，有机物在水中溶解度随分子链增加而减小。而吸附容量是随分子量增加而增加。活性炭是非极性的吸附剂，可以在极性溶液中吸附非极眭或极性小的溶质。溶液值的影响由于活性炭能吸附水中和，因此影响对其它离子的吸附，因值控制某些化合物的离解度和溶解度。不同溶质吸附的最佳值应通过实验来确定，一般情况下值高时，吸附效果就差。溶液温度的影响吸附剂吸附单位重量吸附质放出的总热量称为吸附热。吸附热越大，则温度对吸

32、附的影响越大。对于液相吸附，在水处理时主要为物理吸附，吸附热较小，温度变化对吸附容量影响较小。水温越低，吸附效能越好。对有些溶质，温度高时，溶解度变大，对吸附不利。第章概述多组分溶质的共存活性炭通常不是吸附单一品种污染物，往往是多种污染物同时存在于液相中。由于性质不同，它们可以互相促进，干扰或互不干扰，活性炭对混合溶质的吸附较纯溶质的吸附为差，当溶液中存在其他溶质州，会导致另一种溶质的吸附很决穿透，但有时活性炭对混合溶质的总吸附效果较单一组分要高。下述条件下将发生吸附容量的相互抑制：）吸附作用发生在单一或极少的分子层内：）溶质的吸附亲和性相差不大；）溶质之间不会发生特定的相互反应去诱发吸附。竞

33、争性被吸附物的相互抑制程度，与被吸附分子的相对尺寸和相对吸附亲和性以及溶质的相对浓度等因素有关。国内外活陛炭技术的发展和应用迄今为止，可查到的最早使用炭作水处理的记载源自曼特尔（）所译的公元前约年的梵语原文：“在阳光下，用制制容器中保存水并经炭过滤。”此法可以认为早期广为应用的处理技术之一：铜浸碳微动力学作用处理工艺。世纪英国曾经用过内部炭化的木质容器来盛水。自年奥斯特雷杰科发明制造活性炭开始，年被认为是活性炭应用史上特别重要的时期。世纪年代初水的再净化实践中就已包括了从焦化厂的废水中吸附苯酚的过程。后来由于粒状活性炭的出现，活性炭在水处理方面的用量逐年增大。目前，以活性炭为代表的吸附艺是去除

34、饮用水中有机污染物的首选工艺之一。活性炭不仅对色、嗅、昧、农药、消毒副产物和微量有机污染物等都具有定的吸附能力，还可以通过氧化、催化还原、螯合或络合和吸附等机理有效去除铁、锰、铜、汞、铬和砷等重金属。世界上利用活性炭处理水的主要国家有美国、德国、英国、瑞典及日本瑚。活性炭在饮用水处理方面的用途极为广泛，它常用于，】：（）生活饮用水的嗅、味、酚、卤代甲烷等和余氯的去除。（）用于制备高纯水的预处理，使自来水进行离子交换前，预先去除水中的有机物、微生物、胶体与余氯，以防离子交换树脂被有机物等污染。（）用臭氧与活性炭结合使用，可以去除合成有机物，如烷基苯磺酸盐（）、滴滴涕及三卤甲烷的前体物质。第章概述

35、）粉末活性炭在国内外水处理中的发展过程与应用（）粉木活性炭粉末活性炭的主要特点是设备投资省，价格较便宜，吸附速度快，对短期及突发性水质污染处置能力强。投加点灵活，很适合老厂改造和偶发或季节性短期高峰负荷的污染水源的净化，适合于含低浓度有机物和氨氮的污染水源的除嗅和除味，同时对去除和去除等也有较好的效果。在自来水发生突发性水源污染之际使崩的粉末活性炭大都采用目。一般以的悬浮液投加。投加粉末活性炭需备有专用设备，将粉末炭与水搅拌调成浆状液体，然后经计量设备投加到规定的投加点，有时单纯加净水，有时辅以其他药剂”。国外在给水处理中使用活性炭的历史已很久，早在世纪中期就已经开始，但当时因炭的吸附能力低，

36、费用昂贵，没有得到推广【“。粉末活性炭在给水处理中的使用大约有年左右的历史，本世纪年代起，欧美各国即在给水处理中广泛应用粉末活性炭去除水中的嗅味，投加量一般约为叽。欧洲经济共同体各国，常在水源临时受污染时应急投加适量的粉末活性炭。去除水中某些有机物时，粉末活性炭用量常达【”。粉末活性炭在欧、美、日等国应用很普遍，美国八十年代初期每年在给水处理中所用粉末活性炭约在吨，且有逐年增加的趋势。目前，国外对粉末活性炭的研究已经深入到其对各种具体污染物的吸附能力的研究。粉末活性炭对产生气味的土臭素和甲基异冰片具有良好的吸附能力，对杀虫刹和除莠剂也有良好的去除效果，对三氧苯酚、二氯苯酚、农药中所含有机物，三

37、卤甲烷及前体物以及其他消毒副产物三氯乙酸、二氯乙酸和二卤乙腈等等也均有很好的吸附效果“。我国六十年代末期开始注意污染水源的除嗅和除昧问题。粉末活眭炭在昆明、上海、哈尔滨、广州和合肥都曾用过，但深入研究不够，技术和经济效果均不理想，故未能广泛应用。近年来，我国对粉末活性炭的研究和应用给予了一定的重视，同济大学和哈尔滨建筑大学等都作了较为深入的研究。粉末活性炭的研究历经由实验室、中试和生产应用等过程，以及由表观处理效果到分子微观级的理论基础研究，均已取得了进展，为粉末活性炭吸附技术的应用提供了充足的理论依据和应用范例“。（）粉末活性炭的使用单纯投加粉末活性炭自来水厂投加粉末活性炭要注意选择好投如点

38、。经研究认为在混合池后和絮第章概述凝池的中部投加为宜，既避免炭与絮体之间的吸附竞争，又保证了吸刚时间，炭附着于絮体表面，炭与水的分离效果也好。投加量视所处理的水质而定，一般可用叽，污染较严重时可加至或更多。粉末活性炭与硅藻土联用硅藻土为一种非晶体无定形物质，是古代硅藻遗骸形成的多孔疏松的土状化石，年代即用于水处理，近十几年来，将其与粉末活性炭混合使用，进一步提高其去除有机物污染物的能力。同济大学研究使用的粉末活性炭与硅藻土联用过滤技术，是将硅藻土先在过滤池（罐）中预涂一层硅藻土预涂膜，然后，粉末活性炭以助滤剂的形式投加。这样在没有增加任何设备的情况下，粉末活性炭充分发挥其去除有机物、嗅、味及的

39、同时，硅藻土形成的预涂层又能降低出水的浑浊度。它不仅可以用于传统饮用水净化工艺，同时也可以用于浑浊度低于度的微污染水的直接处理。但是粉末活性炭难以吸附产生三卤甲烷的前体物质等大分子有帆物，并且无法再生。粉末活性炭（）膜技术在膜组合工艺中，不仅可以吸附溶解性的有机物，而且的投加也能大大减轻膜污染，阻止通量的急剧下降”。虽然投加粉末活性炭所需设备较简单，但炭的吸附能力不易充分利用，所需投炭量较大，难以适应原水所含污染物的数量变化。而且加粉末活性炭对微量污染物的去除率难以保证，劳动条件差，且用过的炭处置困难，般是用后即丢弃，不加再生。当投加量达到以上时很不经济。在不断的实践中颗粒活性炭的优点越来越明

40、显。当需要连续、大量地投加活性炭，以消除嗅、昧和有机污染的情况下，使用粒状活性炭比粉末状活性炭进行吸附处理更经济有效。因此，鉴于经济、管理和再生等方面考虑，以及为更有效地去除水中微量污染物的原因，许多水厂正逐渐用颗粒活性炭代替粉末活性炭”。）颗粒活性炭在国内外水处理中的发展过程与应用（）颗粒活性炭年，美国密执安州贝城建成第一座颗粒活性炭滤池，以去除水中氯的嗅昧。年，在美国萨默塞特建成第一座先后经砂滤和活性炭过滤的水厂，过滤水量为万，。年，瑞典哥德堡建成的水厂，是欧洲最早的附设再生炉的颗粒活性炭过滤水厂。在年代末年代初，由于煤质颗粒炭第章概述的大量生产和再生设备的问世，发达国家开展了利用活性炭吸

41、附去除水中微量有机物的研究工作，对饮用水进行深度处理。颗粒活性炭净化装置在美国、欧洲和日木等国陆续建成投产。美国以地面水为水源的水厂已有以上采用了活性炭吸附工艺。目前世界上有成百座用颗粒炭吸附的水厂正在运行。国外目前在给水处理中最常用的是降流式话性炭吸附池，据报道最大单池面积达，单层炭层厚度为，空床接触时间，大多数采用压缩空气和水联合冲洗方式。我国在世纪年代末期，开始利用活性炭去除受污染水源中的臭和味。年沈阳自来水公司用活性炭吸附去除由于工业废水污染引起的地下水的嗅味，取得了较好的效果。由于黄河水源受工业污水污染，水中油、汞、酚和硝基化合物等有害物质含量超过国家规定的卫生标准，年月建成了处理能力为万，的颗粒活性炭吸附饮用水中污染物的深度净化装置和活性炭再生装置，净水效果良好，运行基本正常。年代初北京市市政工程设计院在北京市第一座带有深度处理的地面水水厂田村山水厂进行了炭吸附试验口“。（）颗粒活性炭的使用活性炭由于其优异的吸附特性，在国外很早的时候就开始将其应用于饮用水处理，美国环保总署饮用水标准及污染物去除的最有效技术（）中，对于项有机物指标，颗粒活性炭（）似乎是一种普遍适用的技术，有项将指定为技术。我国在上个世纪六十年代开始采用活性炭深度处理技术的研究，已发展至活性炭吸附技术与臭氧联合的臭氧活性炭技术、与