粉末活性炭在新標準下自來水處理的作用。

　　粉末活性炭是目前給水處理中祛除農(nóng)藥殘留、有機物污染、深度處理和微污染水處理的有效手段。
　　
       粉末活性炭(PAC)與其他工藝的組合使用
       高錳酸鉀-PAC組合工藝

　　高錳酸鉀與PAC聯(lián)合使用能有效去除常規(guī)處理很難去除的物質(zhì),且降低了粉末活性炭的投加量,節(jié)約了制水成本。針對太湖B支流水體發(fā)臭現(xiàn)象嚴重、采用常規(guī)工藝處理很難去除嗅味物質(zhì)的情況,李偉光等人[27]通過試驗考察了單獨投加高錳酸鉀、單獨投加粉末活性炭以及高錳酸鉀與粉末活性炭聯(lián)用三種方法對嗅味的去除效果。靜態(tài)及生產(chǎn)性試驗結(jié)果表明:高錳酸鉀與粉末活性炭聯(lián)用工藝的除嗅效果好,并且可節(jié)省粉末活性炭投量約20%。此外,高錳酸鉀與粉末活性炭聯(lián)用對藻類也有較好的去除效果。

　　微濾(MF)-PAC組合工藝

　　Han-SeungKim等人[22~24]研究了微濾(MF)和PAC聯(lián)合工藝在飲用水深度處理方面的應(yīng)用。在MF系統(tǒng)中使用高劑量的PAC能使微濾膜在出水水質(zhì)和過濾時間等方面的達到更好的效果。PAC能去除MF膜不能去除的小分子物質(zhì)。而在相同的PAC投加量之下,濾速(或通量)不會影響處理效率。另一方面,活性炭能提高過濾效率是通過降低濾速來緩解逐漸增加的膜滲透壓,以達到延長運行周期的目。對于去除表面活性劑,這種聯(lián)合技術(shù)比PAC單獨使用更有效果,主要原因可能是粉末活性炭在MF膜表面上和孔隙內(nèi)部形成了次生膜。

　　離子交換樹脂(IERs)-PAC組合工藝

　　HuguesHumbert等人[21]研究了陰離子交換樹脂(AERs) -粉末活性炭(PAC)聯(lián)合技術(shù)對去除天然有機物(NOM)和殺蟲劑(銹去津和異丙隆)的效果。結(jié)果表明, PAC對AERs去除DOC只有很小的輔助效果;而對去除銹去津和異丙隆等殺蟲劑,該聯(lián)合工藝效果顯著,其原因是AERs去除了阻塞PAC孔隙的高分子量物質(zhì)。

　　
　　超濾(UF)-PAC組合工藝

　　溶解性的有機物是造成膜污染的主要因素,因此,超濾膜常與混凝、PAC組合,形成深度處理膜工藝[25]。UF-PAC聯(lián)合技術(shù)比超濾單獨使用能更有效地去除原水中的有機物和消毒副產(chǎn)物,該系統(tǒng)中PAC的作用是吸附UF不能去除的低分子量有機化合物,且運行時PAC能有效防止膜污染、提高膜通量,促進反沖洗時膜的有效恢復(fù)[25, 26]。

　　PAC的基本性質(zhì)

　　PAC制造分成炭化和活化兩步。炭化是在溫度小于600℃的條件下,隔絕空氣加熱原材料,通過炭化去除大部分揮發(fā)成分,是原材料裂解成碎片,再組成穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)。通過活化,燒掉炭化時吸附的炭氫化合物及孔隙邊緣炭原子,使活性炭孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達,成為一種有多孔結(jié)構(gòu)的炭。PAC是由無定形炭和不同數(shù)量灰分共同構(gòu)成的一種吸附劑,其微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達,內(nèi)外比表面大,吸附性能優(yōu)良,可有效去除嗅、味、色度、氯化有機物、農(nóng)藥、天然有機物及人工合成有機物,且生產(chǎn)方便。

　　根據(jù)X射線分析,粉狀活性炭的結(jié)構(gòu)由許多石墨型層狀結(jié)構(gòu)的微晶不規(guī)則集合而成。微晶的各層是以六個炭所組成的圓環(huán)為母體,但是有些部位上可以看到,炭原子之間的共價鍵已經(jīng)斷裂,特別是在層的邊緣部位還有許多非結(jié)晶結(jié)構(gòu),這樣的非結(jié)晶部位容易進行化學(xué)反應(yīng)。微晶按三維空間連接時,在微晶之間所形成的空隙,是活性炭具有微孔結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。這樣,活性炭的多孔性使活性炭具有極大的內(nèi)表面積,而非結(jié)晶部位更加強了他對外界物質(zhì)的吸附作用。

　　PAC在飲用水處理應(yīng)用中的重要影響因素

　　水廠在使用PAC時應(yīng)注意佳炭種選擇、投加點選取以及投加量確定這三個重要問題。

　　炭種選擇

　　粉末活性炭因其孔隙形狀大小分布、表面官能團分布以及灰分組成和含量等性質(zhì)的不同,表現(xiàn)出不同的吸附特性。這種化學(xué)性和孔隙組成的不同,會影響有機物在活性炭孔隙中的遷移和擴散速度,并使活性炭對有機物的吸附具有一定的選擇性[1]。在水處理中,對于不同的水質(zhì),所采用的活性炭炭種會不同,所以應(yīng)在實驗的基礎(chǔ)上,選擇合適該水源水質(zhì)的高效經(jīng)濟的炭種。采用靜態(tài)吸附試驗,可以初步判斷活性炭的吸附能力和吸附速度,初選佳炭種[2]。

　　投加點選取

　　粉末活性炭投加點選擇主要解決可由混凝去除與粉末活性炭吸附去除有機污染物的競爭問題,和絮凝體對粉末活性炭顆粒的包裹問題[3],目的是在充分發(fā)揮混凝去除有機污染物能力的同時,再利用粉末活性炭去除剩余有機污染物,而又要避免絮凝體對粉末活性炭顆粒的包裹,使總?cè)コ�率�?粉末活性炭用量省。不同投加點具有的水利條件不一樣,導(dǎo)致粉末活性炭的吸附效果差別很大。對于不同的原水水質(zhì),粉末活性炭的佳投加點也有所不同,因此投加點應(yīng)視情況具體分析。

　　投加量確定

　　對于PAC的投加量,當(dāng)投加較少時,其吸附容量可以充分利用, PAC基本上沒有浪費,但同時目標物質(zhì)出水濃度則較高,難以達標。相反,若PAC投加過多,雖然目標物質(zhì)出水濃度很小,能滿足飲用水要求,但PAC沒有被充分利用,制水成本會很高。因此,應(yīng)根據(jù)水廠的實際水質(zhì)情況,確定合理、經(jīng)濟的投加量[4]。

　　其他影響因素

　　除了上面這三個重要的影響因素,其他因素的影響作用也不容忽視。而環(huán)境因素如pH值、溫度、并存有機物等均不同程度的影響PAC的吸附效果。采用投加粉末活性炭(PAC)進行強化黃浦江下游原水常規(guī)工藝處理效果的試驗,結(jié)果表明:調(diào)節(jié)pH值為6·0~6·5時其處理效果達到好。雖然混凝預(yù)處理可以去除大分子有機物,避免某些膠體顆粒的在粉末活性炭上的競爭吸附,但水中仍然存在一些背景有機物可能會參與競爭吸附。這種競爭吸附毫無疑問會降低粉末活性炭對目標有機物的去除。

《粉末活性炭在新標準下自來水處理的作用》，來源自：http://thedreamingbutterfly.com 。