活性炭废水处理的应用华南师范大学化学与环境学院Sch

活性炭废水处理的应用王景华华南师范大学广州510006摘要:本文主要从网络上查询及收集2004-2005年间学者们发表关于固体吸附剂在环境保护方面的文章，选取了活性炭在处理污水方面应用的课题，并举例说明，如：城市污水深度处理、活性炭吸附法处理染料废水、生物活性炭技术在水处理中的应用、草浆漂白废水活性炭处理法。综述活性炭应用现状及发展前景。关键词：活性炭固体吸附剂废水处理1.活性炭吸附法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70万吨,其中的2%直接进入水体以废水的形式排出,10%在随后的纺织染色过程中损失.染料废水成分复杂,水质变化大,色度深,浓度大,处理困难.染料废水的处理方法很多,主要有氧化、吸附、膜分离、絮凝、生物降解等.这些方法各有优缺点,其中吸附法是利用吸附剂对废水中污染物的吸附作用去除污染物.吸附剂是多孔性物质,具有很大的比表面积.活性炭是目前最有效的吸附剂之一,能有效地去除废水的色度和COD.活性炭处理染料废水在国内外都有研究,但大多数是和其它工艺耦合,其中活性炭吸附多用于深度处理或将活性炭作为载体和催化剂,单独使用活性炭处理较高浓度染料废水的研究很少.本文采用活性炭吸附法直接处理三种模拟染料废水,探求最佳处理工艺条件,为寻求活性炭吸附法处理染料废水的新途径提供相关研究基础.1-1活性炭量对染料废水脱色率的影响为了确定最佳活性炭用量,取50mL初始浓度为250mg/L的酸性品红、碱性品红和活性黑B2133染料废水在室温下分别处理3.5、6、17h.染料废水脱色率和活性炭量之间的变化曲线如图4所示.当在50mL酸性品红、碱性品红和活性黑B2133染料废水中分别加入0.4、0.5、1.0g活性炭时,废水的脱色率均达到97%以上,色度稀释倍数不超过50倍,达到国家一级排放标准,继续增加活性炭用量,废水的脱色率增加很少.因此,浓度为250mg/L的酸性品红、碱性品红、活性黑B2133染料废水在室温下的最佳活性炭用量分别为0.8%、1.0%、2.0%.在最佳脱色条件下进行活性炭吸附实验,测定吸附前后染料废水的CODCr值.浓度为250mg/L的酸性品红、碱性品红和活性黑B2133染料废水吸附前的CODCr分别为102.36mg/L、467.81mg/L和181.13mg/L,吸附后三种染料废水的CODCr均小于50mg/L,达到国家一级排放标准.酸性品红废水CODCr的去除率较差,为63.28%;碱性品红和活性黑B2133废水CODCr的去除率较高,分别为95.66%和84.62%.可见活性炭对染料废水有良好的脱色效果.酸性品红废水的脱色最容易,碱性品红废水次之,活性黑B2133废水最难.染料废水的脱色率随温度的升高而增加,pH值对染料废水的脱色效果没有太大的影响.活性炭量是影响染料废水脱色率的主要因素,对浓度为250mg/L的酸性染料、碱性染料、活性黑B2133染料废水,室温下的最佳活性炭用量分别为0.8%、1.0%、2.0%.在最佳的吸附工艺条件下,酸性品红、碱性品红和活性黑B2133染料废水的脱色率均超过97%,出水的色度稀释倍数不大于50倍,COD小于50mg/L,达到国家一级排放标准.考虑到分离出的活性炭仍具有部分吸附能力,而且活性炭价格贵.因此,可以利用这些活性炭处理染料废水使其达到较低的中间浓度,然后再用新的活性炭使处于中间浓度的染料废水达到排放标准,以便减小成本.染料废水的脱色是急待解决的难题,因此对染料废水脱色的研究具有现实意义.本文可以为染料废水的脱色研究提供参考.目前,活性炭的再生存在一定的局限性,限制了活性炭的应用,如果再生问题得到解决,活性炭在处理染料废水中的应用会更加广泛.2.城市污水深度处理方法城市污水深度处理也称高级处理或三级处理,一般是污水回用必须的处理工艺。它是将二级处理出水再进一步进行物理化学和生物处理,以便有效去除污水中各种不同性质的杂质,从而满足用户对水质的使用要求。深度处理有多种方法,活性炭法应用常见的有以下几种。2-1活性炭吸附法由于活性炭具有极大的比表面积,在水的深度处理中是应用最广泛最有效的方法。活性炭可有效地去除色度、臭味,能除去水中大多数的有机污染物和某些无机物,包括某些有毒的重金属,消毒副产物及其前质,许多脂类和芳烃化合物。活性炭处理技术占地少,易于自动控制,对水量、水质、水温变化适应性强,饱和炭可再生使用,是一种具有广阔应用前景的深度给水处理技术。但是活性炭吸附对大部分极性短链含氧有机物不能去除,同时再生活性炭很难就近迅速处理,这就需要有备用设备或材料进行循环使用。焦2-统2射臭氧毕生物晓活性渴碳吸级附法渠利用冻臭氧大预氧销化作芹用师,腾初步悼氧化裕分解才水中夏有机良物及扭其他郊还原虑性物惰质虚,钓以降饮低生僚物活鞋性炭撞滤池蜘的有精机复吐合窗,接同时去臭氧宏氧化烦能使廊水中拾单一天生物哑降解戏的有诊机物济断链浴、开猛环渣,双使它晴能够升生物服降解牌。另驴外淡,俗臭氧路还能绍起到戚冲氧匙作用多,咏使生煤物活趣性炭损滤池举有充要足的蝴溶解器氧用霉于生冠物氧锤化。狗同时油它又贿有自慰己的慈局限冒性狂,闸由于古活性巷炭在没净水隔技术廉中主顺要表畏现为峰物理蛙吸附宾,夫所以游进水剃浓度共浊度摄较高脆时活拾性炭鸟微孔煮极易锋被堵忆塞。蜓如果间进水叔中有凉机物遮过高毁会缩灾短活遭性炭祝运行价周期源,肚同时严去除普率下不降。糟生物枣活性从炭一态般采转用自弯然挂隐膜方体式陈,州所需答时间况较长辅,养最佳亭工作巴温度侦为宪20胸～滤30界况℃宇,漏进水裙pH腔值对吉大多绑数细愿菌、拌藻类开、原态生生炉物的院生长朱极为稿重要休,虫一般叔其最教佳盛pH续翁值为粪6.鄙5猪～纠7.气它5叮,却消化牢单包哲菌求pH荷为劣7.陆5红～牲8戚。这妇些条柿件增马加了膏预处已理的据强度千。败3怠.而草浆属造纸白厂废耐水错总有会机氯福的去筑除和短控制尘--欠--潮-猫活性杰污泥刷法买对以益麦草裹为原枕料的秘某造语纸厂冲废水宫处理锁设施馆进行填研究够,吹其废黑水处袭理流副程下醋图。确某麦梅草浆酒造纸郊厂废扁水处配理流叛程声该厂祖的处真理流免程采援用的猪是传香统的稳活性狂污泥提法伤,怠曝气驶池为暴完全信混合撕流体到。研性究期漠间程,葬废水剧量控萌制在沸25夏0m搞3叮/码h工左右泻,掩曝气需池水巾力停摘留时爆间赶15些h虚,杰筒曝气嘉池污夜泥负宵荷为失BO芹D烘5倘0辰1薄12玻～暴0拜1小25凳kg再/投k台g腐·醒d尼(M客LS炉S)者,遮D塘O肥为巡1匀1讽5哄～爸3附mg慎/福L谎。研叠究期腿间锅,奇取样艳点颜1舱的梁CO势D卖Cr恒浓度纯在找10僻00兴～斤20痕00口m盯g/偶L袜,阿B险OD意5捏在拒28校0楚～您45绪0词mg区/青L传;令取样沿点件2课的辩CO虎D位Cr节浓度舱在贱39惯0靠～话80座0订mg访/劣L哭,裹BO坟D嘉5土在尾8毅～么22语m坦g/像L集;鞋CO童D快Cr含和狼BO晃D县5医去除路效率缺分别旨达到慢55热%妨和填95楚%桥。处随理后福,惊AO恒X患含量耳见表担5株。钟从表胀5腊的数伴据分谁析可消知刻,两活性津污泥栋法对堤AO鼓X宫的去学除效增率可稀达盯50阳%韵。诱St坦ut闪hr报id丑ge室岗等螺[4族]验黑对造葡纸废昂水活油性污意泥法拌的研钟究发章现并,趴被去色除的磁AO絮X筛只有饱少量鸡留在间污泥佳里奇,信而谅99跑%睡独的黑AO峰X筑被转歇化成绕无机挖氯。吐Ja阔n押A只1虎Ol骗es北zk死ie境wi婶cz甚[5咽]什等的世研究泄表明虎,锹活性暮污泥包法在倾短的辫HR郊T傲和长心的维SR伟T脆能提经高袄AO锐X叫的去歉除率抓。疗4.这活使性炭总吸附崇性能杀的有员效途剪径及丝其在明净水绸处理臂、废蹲水处乎理方年面的底应用唱研究恰活性锹炭的嫩应用洗活性天炭作孟为优垦良的象吸附煮剂在耕饮水裤的净国化、挽废水嫂的深漠度处拍理、服净化供方面太有着距广泛然的应沉用。疯研究奶表明届，活引性炭灯主要御对相足对分汇子质兽量小回于缺30透00惰，尤求其是况50桥0-林-1构00赵0返的有者机物配吸附娃作用尚较强撇。匆4-取1尸水质厚净化套活性授炭在群净化就给水责方面竿不仅宣对色苗、嗅懒去除机效果须良好趣，而崭且对石合成珠洗涤紫剂片AB焦S烈、三焰卤甲冰烷（谢TH呼Ms聚）、袜卤代丑烃、丧游离球氯也逃有较构高的以吸附边能力策，也沟能有着效地秋去除卷几乎孤无法盘分解科的氨暑基甲般酸酯找类杀湿虫剂链等。确活性猜炭能镇有效律地去烦除水微中的冈游离颈氯和狂某些庭重金苗属（刘如劲Hg财、气Sb糠、柜Sn踩、异Cr箭）且纵不易康产生挎二次切污染古，常挠用于鲜家庭填用水尚及饮头用水梅的净色化处恢理工坊艺中酿。蹄4-瓶2柏污水苏处理趣活性呜炭在能废水川处理惰方面清的主谢要优成点是多处理果程度裹高、缺出水碗水质热稳定袜。与貌其他氧方法念配合谨使用滔可获篇得质某量很秆高的哄出水腹水质执，甚剥至达倡到饮猴用水尘标准眉。奶刘红套等充〔断1缴〕老发现路，饱Fe咐2+掌的催适化效朱果明嘱显优喇于章Cu霉2+锡，焦既化废附水在像经移3g兼/L慢的活矿性炭凤吸附贱后，默再以量.(蛛1丧.5谣g/签L叶的嫌H工2表O塔2通、累0.折4g养/L木的岔Fe而2+阅进行朝催化猾氧化寒，阅CO锋D向总去喜除率勾可达昌96概.3边%缠。宋撤志文宜等菠〔或2券〕视采用胸生物魄活性达炭法瘦处理棵低浓座度甲舍醇废骑水，凶利用抽活性畅炭的旷吸附莲作用绳和生登物膜宋的降战解作交用，现处理阵效果均明显潮好于裁树脂夫和单义纯活萝性炭疼吸附桶。在总其最假佳运尤行条都件下揭，当峰甲醇屯的质壁量浓精度为员11大.1乔-2窝3.太1m而g/突L平时，委去除怒率大宿于贼90趴%轨。陈衔颖等聚〔肌3专.宵〕摧用载右镍活闯性炭确对含辉活性护红雁产X-想3B细废水笋进行夸处理饼，去胡除率趁能达钻到滚98劳.7物4%吴以上胳，较掀不加甩金属阳的活蚂性炭细去除磁率提抹高粱30腿%上。肺Xi粗e祝Qi型an匙g塘等辟〔肺4运〕肝也研斑究发花现，众活性捞炭经贝硝酸米改性叛后再赏负载化硝酸秘铜进愿行二勇次活琴化制形备高软性能联活性仁炭，梢可使亦硝酸驶铜的孔催化慧性能仗得到晌进一关步的创提升袭。活辩性炭绘单独烧使用哀也有岁特殊舞的效巾用。惰A.止Fo鉴rt辰un名y氧等虎〔依5絮〕燃研究钱发现赶，活嘉性炭足在催衬化湿皂式氧剑化传届统污济水厂夸不能冻处理哨的含作酚废片水方链面是运有希暑望的遣替代爷品。微在与致其他前金属亚催化通剂的南24趁0h什对比祖测试幼中，梨不负盏载任析何金诱属的非活性剖炭表糟现出所最高重的酚勤转化馅能力恢。研奴究表桑明，六低灰排分（穷质量蜓分数截3.椅75究%势）活磁性炭铜在酚店的湿苗式氧串化中结有催牢化效剪应。系在转爆化酚反的过济程中拒，炭兴因烧镇失而意逐渐予消耗醋且炭逗表面侵积也丝减少喊了，键这是灶其酚鼻转化联能力探从毅10孙0%仅下降水到唇10涂d管后的逮48社%挡的原沸因。轿目前耻科学键家正秧重点润研究秩寻找禽合适片的酚荡氧化粘条件烟，以缸避免谢炭的撤消耗侦。楼5.缓存在山的问然题及算今后舟的发言展方踪向姥活性辅炭在世环保圆方面顶继续赏发挥宗重要扔作用攀的同尸时，完人们迁已将昏活性麦炭与栏储气掌（夏CH副4刚/竿、祝H肯2商）、亲膜分炸离、雁化工泻分离绪、分赔析传柳感器狠和生妻物机为体联延系起垂来，钉这些系研究唤领域孟的开盐发为隔活性堵炭产桨品提抽供了鬼新的进生命沟力，春也为抓活性剃炭的涛研制寄提出匀了新口的要棋求。颗活性瞎炭的态研制违应适婆应于败应用位领域情的扩翁大，枝所以敞有针帜对性绢地研部制具桑有特势殊吸呈附性巷能的羽活性侵炭成择为重角要的萍研究碑方向率之一洲。活握性炭专吸附除机理叹还有隔待深划入研衬究。慌表面凡官能裹团或鸭微晶强晶格跨缺陷搂与其软吸附亿能力嫌的关广系的乖研究撑还没腔有突扶破性旱进展由。目族前，眠关于讲活性承炭对俱水中膏无机舅物吸趣附机订理的息研究成还很秤少，随对有染机物顷的吸价附机纵理也泉不完填善，遭应进泪一步辨研究风。生饱产规管模小撤、产纪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