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1、活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍一沈阳活性炭-沈阳活性炭过滤器作者：就是处理水 来源：东北亚水网 发布时间：2010-06-11活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍一沈阳活性炭-沈阳活性炭过滤器活性炭的吸附性能及有机物吸附的一般概念活性炭的强吸附性能除与它的孔隙结构和巨大的比表面积有关外（其比表面积可达 500-1700m2/g），还与细孔的行状和分布以及表面化学性质有关。活性炭的细孔一般为110nm，其 中半径在2nm以下的微孔占95%以上，对吸附量影响最大；过渡孔半径一般为10100nm，占5%以 下，它为吸附物质提供扩散通道，影响扩散速度；半径大于100nm、所占比例不足1%的大孔也是作为
2、提供扩散通道的。活性炭的吸附通道决定影响吸附分子的大小，这是因为孔道大小影响吸附的动力学过程。有报道认为， 吸附通道直径是吸附分子直径的1.721倍，最佳范围是1.76倍，一般认为孔道应为吸附分子的3倍。活性炭表面化学性质可以说其本身是非极性的，但由于制造过程中处于微晶体边缘的碳原子共价键不 饱和而易与其他元素（如H、O）结合成各种含氧官能团，如羟基、羧基、羰基等，以致活性炭又具有微 弱的极性，并具有一定的化学和物理吸附能力。这些官能团在水中发生离解，使活性炭表面具有某些阴离 子特性，极性增强。为此，活性炭不仅可以除去水中的非极性物质，还可吸附极性物质，优先吸附水中极 性小的有机物，含碳越高范
3、德华力越大，溶解度越小的脂肪酸愈易吸附，甚至微量的金属离子及其化合物。 活性炭过滤用以脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害的游离氯。因为活性炭是一种非极性吸附剂， 外观为暗黑色，粒状。主要成分碳、氧、硫、氢，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、 强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭是用动植物、煤、石油及其它有机物作原料，经 加热脱水、炭化、活化制成的。具有巨大的比表面积和发达的微孔，微孔直径为2030埃。此外，活性 炭的表面有大量的羟基和羧基官能团，可以对各种性质的有机物进行化学吸附、以及静电引力作用。因此， 可以脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性
4、元素、胶体及游离氯等活性炭对有机物的去除活性炭去除有机物的影响因素活性炭对有机物的去除受有机物溶解特性的影响，主要是有机物的极性和分子大小的影响。由于活性 炭表面性质基本上是非极性的，故对分子量同样大小的有机物，溶解度越大、亲水性越强，活性炭对其吸 附性越差，反之对溶解度小、亲水性差、极性弱的有机物(如苯类化合物、酚类化合物、石油和石油产品 等)具有较强的吸附能力。对于分子量大的有机物，由于其憎水性强，体积大，又由于膜扩散、内扩散控制吸附速度，因而导致 吸附速度很慢。活性炭对有机物的吸附方式基于上述活性炭对有机物等污染物的吸附现象，可以认为其主要吸附方式为：一是范德华力(分子间力)吸附，是很弱
5、的力，吸附力与活性炭的性质和活性炭本身的微孔结构有关， 两者分子间不发生电子转移，故不形成化学键。二是物质在活性炭表面之间有电子交换或共享。前者是物理吸附，是可逆的；后者是化学吸附，是不可逆的。但无论何种吸附方式，都必须接受活性 炭本身结构的孔道尺寸是否能够使有机物进入，而后才能被吸附的事实活性炭去除有机物的特点研究认为，分子量在5003000是活性炭可能吸附的范围，并随分子量的增大，吸附容量减小(见 表1)。分子直径大于活性炭孔径的有机物难以被活性炭吸附。若有机分子直径近似于活性炭孔径，则可 能堵塞，形成不可逆吸附。表1活性炭对不同分子量有机物的去除比较原水分子量范围活性炭进水TOC (mg
6、/L)活性炭出水TOC (mg/L)去除率(%)淮河流域0.5 X 1030.811.39一(0.51) X1031.660.5964.46(13 ) X1030.900.4846.67(310)X0.060.58一103100 卩 m生物污染去除滋生有机污染去除大分子有机物去除小分子有机物游离氯不去除去除寿命36 （月）2 （月）注：活性炭吸附有机物寿命计算例：3000活性炭罐截面积= 7m2活性炭添加量=7m2x1.6m = 11.2m3活性炭重量=11.2m3 X0.45t/m3 =5.04t给水活性炭吸附量(7%) = 5.04t X0.07 = 0.353t=353Kg活性炭水流量=
7、80t/h r;原水有机物为0.4mg/L=0.4g/t进入活性炭有机物= 0.4g/t X80t/hr=32g/hr=0.032Kg/hr活性炭寿命=353Kg/(0.032Kg/hr) = 11031hr=459d = 1 年零 2 个半月此外超滤还具有以下优点：大流量错流，污染均化反冲加药，抑制污染化学药洗，及时恢复反冲水回用，节约用水多套交替反冲，稳定连续易与自动控制，直观高效表5、运行成本比较工艺：多介质+活性炭+反渗透+混床序号费用来源单位时间用量估算单价元成本 元/吨电170KW/小时0.40.567杀菌剂0.8千克/小时1.20.008絮凝剂0.8千克/小时1.50.010还原
8、剂0.8千克/小时3.20.021阻垢剂0.8千克/小时650.433石英砂更换3.3吨/年6000.002无烟煤更换0.75吨/年12000.001活性炭更换10吨/459天90000.0685um过滤芯70 支/3 月400.011反渗透膜更换132支/5年56550.142阳离子交换树脂3%-10%/ 年102000.001阴离子交换树脂3%-10%/ 年247500.002再生用NaOH (30%)331Kg/次0.660.089再生用HCI (30%)235Kg/次0.600.058人工2000/月0.741合计 =SUM(ABOVE)2.154*其他成本另计工艺：超滤+反渗透+混床序号费用来源单位时间用量估算单价元成本 元/吨电181KW/小时0.40.603杀菌剂1.0千克/小时1.20.010絮凝剂1.0千克/小时1.50.013还原剂1
