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活性炭纤维在水处理中的应用现状
作者:管理员    发布于:2016-11-07 10:02:20    文字:【】【】【

  用,指出了活性炭纤居在水处理应用中的主要问题、解决方法及其发展方向。

  近年来,活性炭纤维(ACF)已引起水处理工作者的广泛关注。ACF的原材料包括聚丙烯腈、酚醛树脂、聚乙烯醇、煤焦油浙青、人造丝、废棉纱等。这些原材料在700~1000°C的高温下碳化,然后通入水蒸气或二氧化碳气体进行活化制得ACF;ACF的比表面积较大,一般都在1000m2/g以上,甚至可达3000m2/g,比AC要高一个数量级,从而具有更大的吸附容量;ACF的微孔直接分布于纤维的表面,因而吸附质扩散的路径短、时间短,其吸附和再生的速率快,可在较温和条件下再生;AC的细孔由大孔(控制扩散速率)、中孔和微孔组成,吸附质扩散要相继经过大孔、中孔和微孔,其扩散路径长、时间长,吸附和再生的速率慢,因而ACF具有比AC大的吸附动力系数,吸附速率较AC高2 ~3个数量级,再生容易且再生率高,可重复使用上千次,使用寿命达数年之久。

  另外,ACF在实际应用中较AC更灵活方便189.ACF可制成毡、布、纸片等形状,有较好的机械强度,耐撕裂,不粉化流失,在震动下不产生装填松动和过分密实的现象,克服了AC在操作过程中形成沟槽和沉降的问题。用ACF处理十三吗啉农药废水,⑴D可由2500mg/L降至150mg/L以下,去除率达94.吸附饱和的ACF用酸性无机脱附剂处理,脱附液再用氢氧化钠溶液中和处理,可回收部分有机物,ACF的使用寿命可达2.左右。

  用ACF回收废水中金属离子的应用还未见相关报道,但是,ACF对金属尤其是贵金属的吸附研究很多。岳中仁等用含有ZnO的ACF对Ag+的还原吸附进行了研究,其结果表明:ZnO并不吸附Ag+但参与氧化还原反应,中和ACF氧化还原吸附Ag+所释放的H+,提高了ACF对Ag+的还原能九还原吸附的Ag可生成大的银片,经加药振荡就可从纤维表面脱离。

  2.1.2废水深度处理工业废水经生物处理、物理化学处理后,仍达不到工业废水排放标准时,可用ACF进行深度处理。吉林化学工业公司某车间废水经混凝一澄清一过滤处理后,其C0D仍高达5000~8000mg/L经ACF吸附处理后,出水C0D>低于1 000mg/L,达到废水排放标准。对失效的ACF采用过热水蒸汽进行再生,效果很好,吸附容量基本不变。抚顺石油二厂二次生化砂滤出水采用ACF净化处理,对浊度、挥发酚的去除率均达到100⑴D为88.2油为98.4铁离子为88.6硫化物为83.6对Si2、C2、碱化度、总硬度、总磷酸盐、Mg2+、Ca+均有一定的净化效果。吸附饱和的ACF用过热蒸汽进行脱附再生,再生效率高,可多次重复使用。

  2.2饮用水处理方面的应用由于地下水和地表水的污染,水中各种有机物和大肠杆菌严重超标,目前常用的消毒杀菌方法是用液氯处理,而残氯与水中有机物反应产生消毒副产物,如卤代烃等三致(致癌、致崎、致突变)物质OHM)。ACF含有丰富的微孔结构和巨大的比表面积,能吸附水中有害物质。东京大学利用改性ACF(中孔丰富)对地表水源进行处理,对THM潜在物的去除率达80,TOC的去除率大于50,吸附饱和的ACF可以利用碱性物质再生。因此,ACF在水处理应用中存在的主要问题是:因其细孔直径多集中在微孔段,对水中的大分子物质的吸附量很小。

  有人认为,ACF可吸附的有机物分子量在300左右:用炭黑改性聚丙烯腈原丝所制的中孔ACF,对VB12具有较大的吸附容量,随着ACF中孔含量的增大,对VB12的吸附量增加,吸附等温线符合Freundlich方程。超滤用于去除大于10倍溶剂分子的颗粒,对水溶液而言,即滤除了分子尺寸大于2.5nm(水分子为0.28nm)的颗粒,与ACF的微孔尺寸分布一致,超滤与ACF组合能对微量污染物有很好的去除效果。

  4展望ACF是非常有前途的高效吸附材料,在工业水处理、饮用水处理中都取得了令人满意的效果。为进一步发挥ACF的高效吸附性能,拓宽其在水处理领域的应用,建议就以下方面进行完善并开展研究。

  工艺进一步研究,开发孔径分布与所需去除的吸附质分子尺寸一致的ACF(控制在中孔和微孔范围内)扩大ACF对水中污染物的去除范围,提高去除效率。

  开发新的组合工艺。超滤膜与微孔ACF已能成功组合,随着新型ACF材料的出现,ACF的孔径分布范围将得以拓宽,能与ACF组合的工艺也将越来越多,不同的组合工艺将能满足不同水质和不同出水要求的需要。

  进行资源化研究。可以从三方面着手:①利用废棉纱、废弃物等制造ACF,节约资源、降低成本;②利用ACF的吸附选择性,回收废水中的有用成分;③将ACF用于城市污水回用,尤其是回用水水质要求较高的领域如地下水回注等。

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