简论活性炭在水处理中的应用

1、前言

据统计，我国每年排出的工业废水约为8×108 m3 ，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等[1]，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高，效果好等特点。

2、活性炭

活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。

2.1 活性炭的分类

在生产中应用的活性炭种类有很多。简论活性炭在水处理中的应用，一般制成粉末状或颗粒状。

粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。

颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1].

2.2 活性炭吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。

2.3 影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标[2].吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。

活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。

污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2].吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。

当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

3、活性炭在污水处理中的应用

由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。

3.1 活性炭处理含铬废水

铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随pH 值的不同分别以不同的形式存在。

活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的Cr ( Ⅵ) .活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(- OH) 、羧基(-COOH) 等，它们都有静电吸附功能，对Cr ( Ⅵ) 产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr ( Ⅵ) ，吸附后的废水可达到国家排放标准[4].

试验表明：溶液中Cr ( Ⅵ) 质量浓度为50 mg/ L ， pH = 3 ，吸附时间1. 5 h 时，活性炭的吸附性能和Cr ( Ⅵ) 的去除率均达到最佳效果[5].