连续活性炭过滤

1、1、活性炭介绍2、活性炭吸附原理3、活性炭再生原理4、活性炭应用5、小结2 活性炭在元素组成方面，80%-90%以上由碳组成，这也是活性炭为疏水性吸附剂的原因。活性炭中除了碳元素外，还包含有两类掺和物：一类 是化学结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外 来的非碳元素与活性炭表面化学结合，如用水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化;另一类掺和物是灰分，它是活性炭的无机部分，几种活性炭的元素组成 。随着活性炭行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了活性炭，也有一些企业进入了活性炭行业。1.11.1、活性炭成分、活性炭成分1.21.2、活性炭的、

2、活性炭的特性特性 活性炭是一种暗黑色含炭物质，具有发达的微孔构造和巨大的比表面积。它化学性质稳定，可耐强酸强碱，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附剂。活性炭最初用于制糖业，后来广泛用于去除受污染水中的有机物和某些无机物。它几乎可以用含有碳的任何物质做原材料来制造，其制备过程主要包括炭化和活化两步2：碳化也称热解，是在隔绝空气的条件下对原材料加热，一般温度在600oC以下；活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料加热，以生产活性炭产品。1.31.3、活性炭的分类、活性炭的分类按原料来源分按原料来源分按制造方法分按制造方法分按外观形状分按外观形状分按孔径分按孔径分大孔 孔径500A中孔 孔径20

3、 500A微孔 孔径 20A活性炭的表面积主要是由微孔提供的1. 木质活性炭2. 兽骨 / 血活性炭3. 矿物质原料活性炭4. 其它原料的活性炭5. 再生活性炭1. 化学法活 性炭（化学炭）2. 物理法活 性炭（物理炭）3.化学物理法或物理化学法活性炭1. 粉状活性炭2. 颗粒活性炭3. 不定型颗料活性炭4. 圆柱形活性炭5. 球形活性炭6. 其它形状的活性炭1.31.3、活性炭的生产流程、活性炭的生产流程 活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。 活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成，它具有巨大的比表面积（500

4、-1700m2/g）。水处理过程中使用的活性炭有粉末炭和粒状炭两类。粉末炭采用混悬接触吸附方式，而粒状炭则采用过滤吸附方式。活性炭吸附法广泛用于给水处理及废水二级处理出水的深度处理。其主要优点是处理程度高，效果稳定。缺点是处理费用高昂 。2.12.1、原理、原理 活性炭是一种很细小的炭粒，有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与（杂质）充分接触。当这些（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。2.22.2、吸附特性、吸附特性 活性炭的吸附主要是物理吸附，还有化学吸附。所以活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。 活性炭不

5、仅含碳 ，而且含少量的化学结合、功能团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的氧化物和络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。2.32.3、活性炭活性炭吸附的影响因素吸附的影响因素活性炭吸附的影响因素如下。1 1、吸附质的化学性状、吸附质的化学性状 吸附质的极性越强，则被活性炭吸附的性能越差。2 2、吸附质的分子大小、吸附质的分子大小 即吸附质分子大小与活性炭吸附孔径的匹配问题。活性炭中

6、起吸附作用的孔直径（D）与吸附分子直径(d）之比的最佳吸附范围在D/d=1.76。3 3、平衡浓度、平衡浓度 活性炭吸附的机理主要是物理吸附，物理吸附是可逆吸附，存在吸附的动态平衡，一般情况下，液相中平衡浓度越高，固相上的吸附容量也越高。4 4、温度、温度 在吸附过程中，体系的总能量将下降，属于放热过程。因此温度升高，吸附容量将会下降。但温度影响对气象吸附影响较大，对液相吸附过程中水温一般会发生显著变化，所以对液相吸附影响较小。3.13.1、传统活性炭再生方法、传统活性炭再生方法1.1.热再生热再生法法 热再生法是应用 最多，工业上最成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中，根

7、据加热到不同温度时有机物的变 化，一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段，主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来，残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段，温度将达到800900C,为避免活性炭的氧化，一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中，往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能，活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点，但在再生过程中,须外加能源加热，投资及运行费用较高。2.2.生物再生法生物

8、再生法 生物再生法是利用经驯化过的细菌，解析活性炭上吸附的有机物，并进一步消化分解成H2O和CO2的过程。生物再生法与污水处理中的生物法相类似，也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小，有的只有几纳米，微 生物不能进入这样的孔隙，通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象，即细胞酶流至胞外，而活性炭对酶有吸附作用，因此在炭表面形成酶促中心，从而促进污染物分解，达到再生的目的。生物法简单易行，投资和运行费用较低，但所需时间较长，受水质和温度的影响很大。3.3.湿式氧化再生法湿式氧化再生法 在高温高压的条件下，用氧气或空气作为氧化剂，将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处

9、理方法，称为湿式氧 化再生法。实验获得的活性炭最佳再生条件为：再生温度230C,再生时间1h,充氧pO20.6MPa，加炭量15g，加水量300mL。再生效率达到(455)%，经5次循环再生，其再生效率仅下降3%。活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。4.4.改进新型再生法改进新型再生法 传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外，通常还有三点共同的缺陷：再生过程中活性炭损失往往较大；再 生后活性炭吸附能力会有明显下降；再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。因此，人们或对传统的再生技术进行改进，或探索全新的再生技术。包括：溶剂再生法、电化学再生法、超临界流体再生法、超声波再生法、微波辐照

10、再生法、催化湿式氧化法、物理活化法、化学活化法等。3.23.2、. .活性炭再生工艺与设备活性炭再生工艺与设备脱脱水水罐罐（一）多（一）多段耙式再生段耙式再生炉再生炉再生系统的组成单元系统的组成单元 再生系统包括的核心组成单元： 1、与多段耙式炉直接相连的定量给料装置，包括螺旋给料机、气密性进料装置等。 2、多段耙式炉本体，包括：炉筒、耐火材质内衬层、耐火材质自支承式炉床结构及落料孔、尾气引出管道（有耐火材料内衬层）、中轴、耙臂、耙齿及驱动装置、燃烧机及燃气（或燃油）和助燃空气的及自控阀门-管道系统、工艺参数在线检测用传感器及仪器仪表系统、卸料及产品/产物强制冷却装置等。 3、后燃烧室，包括：

11、经过计算及精确设计的燃烧腔室结构、燃烧机及燃气（或燃油）和助燃空气的及自控阀门-管道系统、事故紧急排空自控系统、工艺参数在线检测用传感器及仪器仪表系统等。 4、余热回收及烟气污染物排放控制系统，包括：余热回收蒸汽锅炉、烟气洗涤净化装置等。 ( (二二) ) 活性炭热再生过程（多段耙式炉系统活性炭热再生过程（多段耙式炉系统) ) 排炭槽内的饱和炭洗涤后，通入加压水以形成“炭浆”，炭浆被泵送至再生炉的给料槽(Furnace Feed Tank)，饱和炭经螺旋脱水机(Dewatering Screw Feeder)提升并加入多段再生炉进行“再赋活”操作。15采用多段炉（采用多段炉（MHFMHF）装置

12、对饱和后的）装置对饱和后的GACGAC进行再生进行再生/ /复活，与其复活，与其它同用途的工业炉型相比，具有以下几方面的独特优势：它同用途的工业炉型相比，具有以下几方面的独特优势：（1 1）可对再生工艺参数进行严格控制，尤其在炉膛气氛）可对再生工艺参数进行严格控制，尤其在炉膛气氛蒸汽比率和燃气用量蒸汽比率和燃气用量的控制方面更是如此；的控制方面更是如此；（2 2）可降低由气化反应引起的炭损耗率，该项损失率一般在）可降低由气化反应引起的炭损耗率，该项损失率一般在3%3%到到5%5%范围内，比其它类型的再生炉炭损失率（一般在范围内，比其它类型的再生炉炭损失率（一般在5%5%到到10%10%范围内）

13、要低得多；范围内）要低得多；（3 3）可降低因机械磨耗导致的炭损失率；）可降低因机械磨耗导致的炭损失率；（4 4）单位产品的能耗较低，通常在）单位产品的能耗较低，通常在1380 1380 到到2500kcal/kg2500kcal/kg再再生炭范围内；生炭范围内；（5 5）固相活性炭与气相活化剂的相接触几率高（反应速率）固相活性炭与气相活化剂的相接触几率高（反应速率快），故炉子的最小设计容量比率可允许降低到快），故炉子的最小设计容量比率可允许降低到35%35%的水平，的水平，装置系统更加紧凑；装置系统更加紧凑；（6 6）结构简单、坚固，使用寿命长，保养维修容易；）结构简单、坚固，使用寿命长，保

14、养维修容易；（7 7）运转操作简单，最适合自动化，易于管理；）运转操作简单，最适合自动化，易于管理；（8 8）装置系统占地面积小；）装置系统占地面积小；（9 9）对负荷波动安定性好。）对负荷波动安定性好。活性炭活性炭石化石化环保环保黄金黄金食品食品化工化工电力电力无碱脱 臭（精制脱硫醇） 重催的精制装置乙烯脱盐水（精制填料）乙烯装置催化剂载体（钯、铂、铑等）苯乙烯、连续重整装置电厂水质处理及保护 锅炉装置对NO、NOx等有害气体的吸附锅炉尾部烟道化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制饮料、 酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯、除臭黄金提取适用炭浆法、堆浸法提金工艺尾液回

15、收金矿的废物利用及环境保护用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化4 4、活性炭的应用、活性炭的应用 由于活性炭能有效地去除水的臭与味、以及大部分有机物和某些无机物，活性炭吸附技术已成为污染水源净化和城市污水、工业废水深度处理的有效手段。以下是介绍活性炭吸附技术在国内外水处理中的应用和发展，总结其应用中的优缺点。 水处理中的活性炭主要有粉末炭和粒状炭两类。粉末炭采用混悬接触吸附方式，主要以搅拌池吸附的形式应用；而粒状炭则采用过滤吸附方式，通常采用固定床的形式，如活性炭滤池等。粒状炭较之粉末炭具有可再生性好和抗干扰力强的优点。最近发展起来的另外一种叫做活性炭纤维，它是一种性能优于粉状炭和粒状

16、炭的高效活性吸附材料。活性炭纤维可方便地加工为毡、布、纸等各种不同的形状，制造的净水装置高效可靠、处理量大、结构紧凑，但价格较高。4.14.1、活性炭吸附法在污染水源净化中的活性炭吸附法在污染水源净化中的应用应用 普通的给水净化工艺，对一些污染物如病毒、有机化合物不能有效去除。由于活性炭对水中微量有机物具有卓越的吸附特性，所以早在20年代末30年代初欧美国家就开始用粉状活性炭去除水中的臭、味等。4.24.2、活性炭、活性炭吸附法在城市污水中的吸附法在城市污水中的应用应用 由于常规的二级污水处理工艺处理后仍有些杂质不能被生物分解，出水达不到排放标准。并且在一些水资源极度缺乏的地区，需要考虑到污水

17、的回用，对排放水质的要求进一步提高。因此用活性炭吸附技术去除污水中剩余的溶解性有机物和其他杂质，已成为城市污水、工业废水深度处理的有效手段。由二沉池流出的二级处理水一般经过砂滤-活性炭吸附-氯消毒的处理流程，即可达到回用的标准。用活性炭吸附法处理二级处理水的操作，一般在吸附塔内进行。其运行方式有静态运行单塔、多塔串联运行、多塔并联运行、连续运行单塔等。4.34.3 活性炭活性炭吸附法在工业废水处理中的应用吸附法在工业废水处理中的应用工业废水的种类繁多、成分复杂，因此工业废水的处理方法应该因处理对象的不同而异。活性炭在工业废水处理中，主要作为固体吸附剂，一般应用于含油污水、印染废水、含铬、汞废水

18、、含氰废水等含重金属或大分子有机物废水处理中。4.44.4、活性炭、活性炭吸附组合工艺的吸附组合工艺的应用应用 活性炭吸附技术能够有效去除水中污染物，但其制水成本相对较高，而且其微孔结构不利于大分子有机污染物的去除，其广泛应用受到了一定的限制。因此，活性炭吸附与其他水处理技术的联合应用，往往能够产生更好的处理效果。下面将介绍几种常见的活性炭吸附组合工艺：4.4.14.4.1 、臭氧、臭氧- -活性炭活性炭组合工艺组合工艺 臭氧作为强氧化剂，能使水中大分子有机物分解为小分子有机物，提高有机物进入活性炭微孔内部的可能性，充分发挥活性炭的吸附表面，延长活性炭的使用周期。同时臭氧还发挥了活性炭所不具备

19、的杀菌作用。而活性炭则能有效吸附臭氧氧化过程中产生的大量中间产物，包括解决臭氧无法去除的三卤甲烷及其前驱物质，并保证了最后出水的生物稳定性。因此，臭氧-活性炭组合工艺自1961年开始使用以来，在世界发达国家得到了广泛应用。4.4.24.4.2 、高锰酸钾、高锰酸钾- -活性炭活性炭组合组合工艺工艺 高锰酸钾也是强氧化剂，能降解有机物、抑制藻类生长，随着投加量的增加和接触时间的延长，其水处理效果较为理想。而粉末活性炭对水中小分子有机物(分子量3000)有很好的吸附作用，有利于净水过程中去除色味。故常将两者组合用于常规净水工艺流程中。4.4.34.4.3 、生物活性、生物活性炭炭法法 生物活性炭技

20、术是以粒状活性炭为载体，通过富集或人工固化微生物，在活性炭表面形成生物膜，利用活性炭的吸附作用和生物膜的生物降解作用共同去除水中污染物。与普通生物法相比，在相同的HRT下污染物停留时间更长，因而处理效果更好。同时，微生物的降解也能使活性炭再生，再生率高达20左右。而活性炭也可减轻废水中有害物质对微生物的影响，从而消除微生物降解的不利影响。但是，在使用该技术进行饮用水深度处理时应避免预氯化处理，否则微生物不能在活性炭上生长。4.4.44.4.4 、粉末活性炭、粉末活性炭- -活性污泥活性污泥组合组合工艺工艺 该工艺是将粉末活性炭投加到活性污泥曝气池中，形成生物活性炭，利用吸附、降解协同作用去除有机污染物。它一方面可去除活性污泥法难以去除的有机物，提高活性污泥的去除效率；另一方面使活性污泥具有优良的压密性，从而克服了污泥