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活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温和缺氧条件下活化制成。它有非常多的微孔和巨大的比表面积,通常1克活性炭的表面积达500~1500米,因而具有很强的物理吸附能力,能有效地吸附废水中的有机污染物。此外,在活化过程中活性炭表面的非结晶部位上形成一些含氧官能团,如羧基(-COOH)、羟基(-OH)、羰基。这些基团使活性炭具有化学吸附和催化氧化、还原的性能,能有效地去除废水中一些金属离子。活性炭具有很强的吸附作用,可以吸附工业废水中的微小粒子,使其沉淀排除,达到废水处理的目的。活性炭由于它的多孔隙结构,使得它表面形成了大量的微小孔洞,这些孔洞的直径一般在很小的纳米数量级,这就造成了活性炭的相对表面积十分巨大,对外界的细粒子产生巨大的吸附作用。
除了将活性炭放入工业废水中自主吸附以外,还可以用通热风的方法在吸附过程中为活性炭提供源源不断的氧气,这样活性炭的吸附能力在通风和升温条件下就会逐渐加强,污水处理的效果也就越明显。
2、活性炭吸附法处理工业废水的优点
活性炭吸附法处理工业废水的优点是:
1、处理效果好而且比较稳定;
2、提高了微生物对有机毒物和重金属的抗性;
3、产生有凝聚力的炭体和微生物,形成坚实和稠密的污泥,改善了活性污泥法的操作条件;
4、活性炭能吸附表面活性物质,解决了曝气池中的起泡沫问题;
5、能用于处理成分复杂、浓度和水量多变的废水;
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废水的常规处理方法有四类:物理处理法、化学出出处理法、物理化学处理方法和生物处理法。物理处理方法只能处理工业废水中不溶解的和悬浮的物质,一般在该过程中用到的方法有搅拌、离心分离以及过滤等;化学处理方法是通过人为的向工业废水中加入特定的化学物质,以达到使废水中存在的某种特定离子沉淀分离的目的, 再经过沉降或者过滤除去不溶物,该过程常用的方法有化学沉淀法、中合法、混凝法以及氧化还原方法等;物理化学方法,主要是通过吸附法、膜分离法和离子交换法等来处理工业废水中的有害物质,活性炭吸附法就属于此类方法;而生物处理方法,则是在微生物的正常代谢活动中,消耗掉工业废水中的处于溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机物质之后,把它们转化为稳定无害的物质,这种方法又可以根据处理机理分为厌氧生物处理法和好氧生物处理法。
炭化使碳以外的物质挥发,氧化活化可进一步去掉残留的挥发物质,产生新的和扩大原有的孔隙,改善微孔结构,增加活性。低温(400℃)活化的炭称L-炭,高温(900℃)活化的炭称H-炭。H-炭必须在惰性气氛中冷却,否则会转变为L-炭。活性炭的吸附性能与氧化活化时气体的化学性质及其浓度、活化温度、活化程度、活性炭中无机物组成及其含量等因素有关,主要取决于活化气体性质及活化温度。活性炭的含炭量、比表面积、灰分含量及其水悬浮液的pH值皆随活化温度的提高而增大。活化温度愈高,残留的挥发物质挥发愈完全,微孔结构愈发达,比表面积和吸附活性愈大。 [3]活性炭中的灰分组成及其含量对炭的吸附活性有很大影响。灰分主要由K2O、Na2O、CaO、MgO、Fe2O3、Al2O3、P2O5、SO3、Cl-等组成,灰分含量与制取活性炭的原料有关,而且,随炭中挥发物的去除,炭中的灰分含量增大。 [3]截止2007年,世界活性炭年产量达900kt,其中煤基(质)活性炭占总产量的2/3以上;而中国年产量已突破400kt,居世界首位,美国、日本等也是世界主要的活性炭产出国
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