問答：果殼活性炭過濾處理的原理及過濾方法

問答：果殼活性炭過濾處理的原理及過濾方法

活性炭過濾處理的原理是什么?

    活性炭對水中雜質物的去除作用，是基于活性炭的活性表面所具有的不飽和化學鍵。由于活性炭的表面積很大(500～1500m2／g)，加之表面又布滿了平均直徑為20～30的微孔，這樣，由于處于活性炭表面的碳原子在能量上是不等值的，這些原子含有不飽和鍵(有些文獻上稱為“剩余價鍵”)，因此具有與外來分子或基團發生化學作用的趨勢，對某些有機物有較強的吸附力。
    研究表明，活性炭對氯的吸附，不完全是其表面對氯的物理吸附作用，而是由于活性炭表面起了催化作用，促使游離氯的水解，和產生新生態氧的過程加速。
活性炭吸附法在水處理中的應用
活性炭吸附廣泛應用于在城市污水處理、飲用水及工業廢水處理。
⑴城市污水處理
廢水中的一些有機物是難于為微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其產品、殺蟲劑、洗滌劑、合成染料、胺類化合物以及許多人工合成有機物，經生化處理后很難達到對排放要求較高的水體中排放的標準，也嚴重影響廢水的回用，因此需要深度處理。
由于活性炭對有機物的吸附能力大，在廢水深度處理中得到廣泛的應用，具有以下優點：
①處理程度高，城市污水用活性炭進行深度處理后，BOD可降低99%，TOC可降到1～3mg/L。
②應用范圍廣，對廢水中絕大多數有機物都有效，包括微生物難于降解的有機物。
③適應性強，對水量及有機物負荷的變動有較強的適應性能，可得到穩定的處理效果。
④粒狀炭可進行再生重復使用，被吸附的有機物在再生過程中被燒掉，不產生污泥。
⑤可回收有用物質，例如用活性炭處理含酚廢水，用堿再生吸附飽和的活性炭，可以回收酚鈉鹽。
⑥設備緊湊、管理方便。
⑵飲用水深度處理中的應用
活性炭吸附是建立在常規給水處理基礎上，一般設置在砂過濾之后，也可與砂濾料組成雙層濾料過濾或以活性炭過濾代替砂過濾。
在利用活性炭吸附進行飲用水深度處理的過程中，發現在活性炭濾料上生長有大量的微生物，使出水水質提高且再生延長，于是發展了一種經濟有效的去除水中的微污染物質的生物活性炭工藝，流程為原水—（加入混凝劑）—澄清—過濾（加入臭氧）再利用活性炭吸附，最后是出水。
⑶工業廢水處理中的應用
很多工業廢水很難或不能采用生化處理，采用其他方法時，有的不能達到排放標準，或運行費用較高，或操作較麻煩等，例如有毒的有機化合物和某些金屬及其化合物等。工程實踐表明，活性炭對這些物質有很強的吸附能力。
影響活性炭過濾器運行的因素有哪些?

    影響活性炭過濾器運行的因素有：
    (1)人床水濁度人床水濁度高，會給活性炭濾層帶來過多的雜質。這些雜質被截留在濾層中，并堵塞濾料間隔和活性炭表面，阻礙其吸附效果。長期運行下去，截留在活性炭層間的污物，會形成沖不掉的泥膜，造成活性炭老化、失效。
    為了保證活性炭過濾器的正常運行，就要做好人床水的混凝澄清和初濾工作。最好把人床水濁度控制在5mg／L以下，以提高活性炭的吸附效果。
    (2)反洗周期反洗周期的長短是關系到活性炭過濾器運行效果好壞的主要因素之一。反洗周期過短，即沒有必要，也浪費反洗水；反洗周期過長，則會影響活性炭的吸附效果。
    通常，當入床水濁度在5mg／L以下時，可4～5d反洗一次。
    (3)反洗強度在對活性炭過濾器的反洗中，濾層的膨脹率對濾層沖洗是否徹底影響較大。濾層膨脹率過小，下部的活性炭“膨脹”高度不夠，表面不易沖洗干凈；濾層膨脹率過大，雖然能沖洗掉濾層間隙中的雜物，但容易“跑炭”。
    所以在活性炭過濾器的反洗中，一定要控制好濾層的膨脹率。通常可控制反洗強度為13～15L／(m2·s)，濾層膨脹率40％～50％，反洗時間為8～10min。
    (4)運行流速運行流速控制在15m／h以內，以利于對有機物的去除。

影響活性炭吸附的主要因素
①活性炭吸附劑的性質
其表面積越大，吸附能力就越強； 活性炭是非極性分子，易于吸附非極性或極性很低的吸附質；活性炭吸附劑顆粒的大小，細孔的構造和分布情況以及表面化學性質等對吸附也有很大的影響。
②吸附質的性質
取決于其溶解度、表面自由能、極性、吸附質分子的大小和不飽和度、附質的濃度等
③廢水PH值
活性炭一般在酸性溶液中比在堿性溶液中有較高的吸附率。
PH值會對吸附質在水中存在的狀態及溶解度等產生影響，從而影響吸附效果。
④共存物質
共存多種吸附質時，活性炭對某種吸附質的吸附能力比只含該種吸附質時的吸附能力差
⑤溫度
溫度對活性炭的吸附影響較小
⑥接觸時間
應保證活性炭與吸附質有一定的接觸時間，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。
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