飲用水深度處理活性炭的應用技術，活性炭詳情

飲用水深度處理活性炭的應用技術，活性炭詳情活性炭深度處理技術 活性炭生產制備技術
1）連續化、無公害化制造技術
歐美等發達國家在活性炭制造技術方面已完成大型化、自動化、連續化、無公害化制造體系：如美國的卡爾崗公司、維斯特維公司、荷蘭的諾力特公司、年產活性炭均超過萬噸，員工僅100多人。而且對制造新工藝的研究與活性炭微孔結構和表面化學基團的關系研究，做到了品種的專用化和多樣化。如美國、日本的活性炭產品品種達到數百種。
2）活化劑低消耗制造工藝
傳統化學法制造活性炭的缺點是活化劑消耗大，回收率低，產生的廢水廢氣對環境造成危害。隨著工藝技術的進步，日本氯化鋅法活性炭生產技術采用回轉爐兩段法，較低溫活化，其氯化鋅消耗量極低。美國磷酸法生產活性炭，磷酸消耗在20%(每噸活性炭的酸耗)以下，生產環境清潔。磷酸的低消耗不僅大大降低生產成本，最主要保護了環境，實現了清潔生產。
3）原料預處理
活性炭原料的預處理包括脫灰和預氧化。活性炭生產原料為木質、煤質等天然產物，均含有一定量的雜質，如Si、Al、Ca、Mg等元素，這些成分在活性炭制備過程中有極敏感的阻止微孔形成的作用通過對原料脫灰預處理，能顯著提高活性炭性能。以煤質原料為例，國內外研究采用新的研磨技術結合化學洗滌法，可獲得灰分為1%的精煤，但是成本相對較高。
活化前對原材料進行適當的氧化處理，可以提高活性炭的吸附性能和產率。原料預氧化對活化過程有兩點較為明確的優點：一是能降低活化溫度和縮短活化時間；二是通過原料的預氧化后增加了原料的表面活性，使得活化作用更容易深入到原料顆粒內部。原料預氧化處理一般有干和濕兩種方法干法為在一定加熱條件下，用空氣、氧氣等氣體作為氧化劑，濕法則常用硝酸、硫酸等作氧化劑。研究表明，氧化預處理可獲得煤質活性炭比表面積3 000m2/g,碘吸附值1 500mg/g,亞甲基藍吸附值300 mg/g,苯酚吸附值250 m g/g的性能，對于木質活性炭的亞甲基藍吸附值可達到760 mg/g。
3）使用催化活化劑
當利用物理活化法制備超級活性炭時，添加催化劑進行催化活化可成倍提高反應速率，降低活化溫度，并且孔徑分布集中。例如，國內專利以采用鈣催化物理活化法，C-H2O反應活化能從185 kJ/mol降低到164～169 kJ/mol，孔徑集中于5～10 nm。日本專利采用過渡金屬元素作催化劑，不僅減少了反應時間，而且獲得比表面積達到2 500～3 000m2/g的超級活性炭，有代表性的過渡金屬化合物有Fe2 (NO3)3、Fe(OH)3、FePO4、FeBr3、Fe2O3等。但過快的反應速度可能會使微孔壁面被燒穿，破壞微孔結構。
4）使用模板
在無機物模板內很小空間(納米級)中引入有機聚合物并使其炭化，然后用強酸將模板溶掉后即可制得與無機物模板的空間結構相似的多孔炭材料，該方法可制得孔徑分布窄、選擇吸附性高的中孔活性炭。美國、日本有利用硅凝膠微粒(75～147μm,比表面積470m2,孔徑4.7 nm)作為模板,制成比表面積1 100～2 000m2/g,孔徑為1～10 nm,并集中在2 nm的窄孔徑分布的活性炭材料。利用模板法制備活性炭的優點是可以通過改變模板的方法控制活性炭的孔分布，但該方法的缺點是制備工藝復雜需用酸去掉模板，使成本提高。

今后,隨著各項新技術的交叉使用,傳統的活性炭生產工藝與新的技術相結合形成新的生產工藝有針對性地研制具有特殊吸附性能的活性炭將成為重要的研究方向之一。
內容：     以下簡單介紹兩種活性炭深度處理技術。

    一、氧-活性炭聯用深度處理技術

    活性炭是一種由大孔、中孔、微孔組成的多孔性物質,對有機物的去除主要靠中孔和微孔的吸附作用。臭氧活性炭聯用深度處理技術采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又繼續氧化的方法。其基本原理是在炭層中投加臭氧，使水中的大分子轉化為小分子,改變其分子結構形態，提供了有機物進入較小孔隙的可能性，使大孔內活性炭表面的有機物得到氧化分解，從而使活性炭可以充分吸附末被氧化的有機物，達到水質深度凈化的目的。當然臭氧活性炭聯用技術也有其局限性，如臭氧在破壞一些有機物結構的同時也可能產生一些有毒有害的中間產物。研究結果表明，水源經臭氧2活性炭吸附深度處理,氯化后出水水質可能仍具有致突變性。

    二、臭氧-生物活性炭技術

    臭氧-生物活性炭工藝是采用活性炭物理化學吸附、臭氧化學氧化、生物氧化降解及臭氧滅菌消毒四種技術合為一體的工藝。首先利用臭氧預氧化作用，初步氧化分解水中的有機物及其它還原性物質，降低生物活性炭濾池的有機負荷，同時臭氧氧化能使水中難以生物降解的有機物斷鏈、開環，轉化成簡單的脂肪烴，改變其生化特性。臭氧除了自身能將某些有害有機物氧化變成無害物外，在客觀上還可以增加小分子的有機物，使活性炭的吸附功能得到更好的發揮。活性炭能夠迅速地吸附水中的溶解性有機物，同時也能富集微生物，使其表面能夠生長出良好的生物膜，靠本身的充氧作用，炭床中的微生物就能以有機物為養料大量生長繁殖好氣菌，致使活性炭吸附的小分子有機物充分生物降解。臭氧-生物活性炭工藝能夠有效地去除水中的有機物和氨氮，對水中的無機還原性物質、色度、濁度也有很好的去除效果，并且能有效地降低出水致突變活性，保證了飲用水的安全。但該法對污染源水的指標（如氨氮含量）及原處理工藝（如預氯化）部分有一定的要求。

    臭氧-生物活性炭工藝是目前世界上公認的去除飲用水中有機污染物最為有效的深度處理方法之一。該工藝是在活性炭吸附的基礎上發展起來的，綜合了臭氧、活性炭兩者的優點。若單獨使用臭氧，成本高，且水中可生物同化有機碳（AOC）增加，導致水的生物穩定性變差；單獨使用活性炭，其吸附及微生物降解協同作用效果減弱，吸附的飽和周期縮短，為保持水質目標，必須經常再生。臭氧-活性炭聯用工藝則有效地克服了以上兩者單獨采用的局限性，又充分發揮了兩者的優點，使水質處理效果大為改善。此外，采用臭氧-活性炭聯用工藝還能有效地降低AOC（生物可同化有機碳）值，使出水的生物穩定性大為提高，活性炭上附著的微生物使其能長期保持活性，有效延長活性炭的再生周期。
 
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