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大型污水處理怎樣使用活性炭?供應水處理活性炭
活性炭作為一種優良的物理、化學吸附劑,越來越受到人們的重視。隨著活性炭用途的增加,活性炭的檢測方法也越來越多。但不同的檢測方法有可能會產生不同的性能指標。給活性炭行業之間的信息交流帶來困難,同時也給活性炭的出口帶來一定的損失。這就急迫需要活性炭專家及權威機械制定出一套比較完整、規范的活性炭檢測方法,以使活性炭行業得到規范。
活性炭是利用木炭、各種果殼和優質煤等作為原料,通過過篩、活化、炭化、烘干和篩選等一系列工序加工制造而成的外觀呈黑色,內部孔隙結構發達,比表面積大,吸附能力強的一類微晶質碳素材料。它是一種吸附劑、催化劑或催化劑載體,具有物理吸附、化學吸附的雙生特性,可以有選擇的吸附氣相、液相中的各種物質,以達到脫色、精制、消毒、除臭和去污、提純的目的。主要應用于糖、藥、味精工業、水處理、溶劑回收、食品飲料提純、空氣凈化、脫硫、載體、醫藥、黃金提煉、防毒面具、防毒服裝、半導體領域等等。
活性炭工業自20世紀建立以來,現擁有各種活性炭生產廠家達300多家。年生產能力已突破20萬噸。中國具有各種豐富的煤炭資源和較為豐富的木材及果殼資源,它為活性炭的生產提供了一定的物質基礎。隨著活性炭用途的增大,應用范圍的擴大,活性炭的種類也越來越多。評價一種活性炭的優劣主要看它的各項性能指標但目前存在的問題是活性炭的檢測方法不統一。這就大大增加了我們的評價工作量。因為不同的檢測方法有可能會產生出不同的性能指標,而且缺乏一個具有權威的促裁機構。這就要求我們針對同一種活性炭,進行多種方法的測定,從而使得檢測數據的利用率不高,并且增加了活性炭的檢測費用。同時給活性炭本行業企業之間的信息交流也帶來了困難。
果殼活性炭吸附能力的強弱不但取決于它的孔隙結構,而且取決于其表面化學性質,表面化學性質決定了果殼活性炭的化學吸附。表面化學性質的不同對果殼活性炭的酸堿性、吸附選擇性、催化特性及電化學性質等都會產生很大的影響。因此果殼活性炭的表面化學性質的研究也受到了人們的高度重視。
由于碳固體表面原子不飽和性的存在,它們將以化學形式結合碳成分以外的原子和原子基團,形成各種表面功能基團,因而使果殼活性炭產生了各種各樣的吸附特性。果殼活性炭中主要存在的、對其吸附性能產生有影響的化學基團主要是含氧官能團和含氮官能團。
含氧官能團的來源一般為原料的炭化不完全或者是在活化過程中果殼活性炭與活化劑進行化學反應結合在表面上而形成的。Boehm等[14]經過研究指出:在果殼活性炭材料表面可能存在下面含氧官能團:羧基、酸酐、酚羥基、羰基、醌基、內酯基、乳醇基、醚基。Kienle等[15]已經成功地測定了這些官能團的化學結構。
表面化學性質的改性
果殼活性炭材料的表面化學性質改性就是指通過一定的方法改善果殼活性炭材料表面的官能團及其周邊氛圍的構造,使其成為特定吸附過程中的活性點,可以控制其親水/憎水性能以及與金屬或金屬氧化物的結合能力。目前,果殼活性炭表面化學性質的改性主要在氧化改性、還原改性和負載金屬改性等方面進行。
表面氧化改性
表面氧化改性主要是在適當的條件下利用合適的氧化劑對果殼活性炭材料表面的官能團進行處理,從而提高表面含氧官能團的含量,增強表面對極性物質的吸附能力。目前的熱點主要集中在通過氧化提高表面酸性基團上,特別是通過HNO3等氧化劑對果殼活性炭表面進行氧化改性,提高表面酸性氧化物的含量,從而相應提高其親水性即極性。
果殼活性炭等采用硝酸對酚基合成炭進行處理。結果表明:處理后的果殼活性炭對三鹵甲烷(THMs)的吸附性能大幅度提高。
果殼活性炭等采用硝酸、次氯酸和氨對果殼活性炭進行改性處理。HNO3是最強的氧化劑,可產生大量的酸性表面基團,而次氯酸的氧化性比較溫和,可調整果殼活性炭的表面酸性至適宜值。經氧化改性的果殼活性炭再經較低溫度下(200 ℃)的氨處理,可得到具有較強離子交換性能的堿性表面。
果殼活性炭等利用由橄欖石為原料制備的果殼活性炭進行硝酸和次氯酸鈉氧化改性。經DTP-MS檢測表明,氧化改性引入了大量的含氧官能團。使用原料果殼活性炭、氧化改性果殼活性炭和經除氣處理的改性果殼活性炭對P-硝基酚(PNP)進行吸附實驗。結果表明,在低濃條件下具有很好的吸附效果。經分析表明對于苯酚取代物,果殼活性炭表面羰基官能團是首要的化學吸附位。
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