一、活性炭處理污水的特點(diǎn)
目前在生活飲用水的深度處理和工業(yè)污水回收利用項(xiàng)目中，經(jīng)常會碰到如何簡單、有效、經(jīng)濟(jì)地去除原水中的重金屬離子、有機(jī)和無機(jī)污染物，降低原水中的COD及異味等問題�；钚蕴渴撬幚砦椒ㄖ袕V泛應(yīng)用的吸附劑之一，它是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有無數(shù)細(xì)小孔隙，表面積巨大．每克活性炭的表面積為500平方米～1500平方米�；钚蕴坑泻軓�(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附功能，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面積，將毒物吸附在活性炭的微 L中，從而阻止毒物的吸收。同時(shí)，活性炭能與多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，從而阻止這些物質(zhì)的吸收。
1． 活性炭對水中有機(jī)物有卓越的吸附特性。由于活性炭具有發(fā)達(dá)的細(xì)孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，因此對水中溶解的有機(jī)污染物，如苯類化合物、酚類化合物、石油及石油產(chǎn)品等具有較強(qiáng)的吸附能力，而且對用生物法和其它化學(xué)法難以去除的有機(jī)污染物，如色度、異臭、亞甲藍(lán)表面活性物質(zhì)、除草劑、殺蟲劑、農(nóng)藥、合成洗滌劑、合成染料、胺類化合物及許多人工合成的有機(jī)化合物等都有較好的去除效果。
2．活性炭對水質(zhì)、水溫及水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。對同一種有機(jī)污染物的污水，活性炭在高濃度或低濃度時(shí)都有較好的去除效果。
3．活性炭水處理裝置占地面積小，易于自動控制，運(yùn)行管理簡單。
4活性炭對某柴重金屬化合物也有較強(qiáng)的吸附能力。如汞、鉛、鐵、鎳、鉻、鋅、鈷等，因此，活性炭用于電鍍廢水、冶煉廢水處理上也有很好的效果。 5 飽和炭可經(jīng)再生后重復(fù)使用，不產(chǎn)生二次污染。
6 可回收有用物質(zhì)，如處理高濃度含酚廢水，用堿再生后可回收酚鈉鹽。
二、活性炭在污水處理中的應(yīng)用舉例
由于活性碳對水的預(yù)處理要求高，活性炭的價(jià)格昂貴，因此往廢水處理中活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以達(dá)到深度凈化的目的。
1 活性炭對Cr(VI)的吸附
隨著電鍍業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的電鍍廢水對人類環(huán)境造成越來越嚴(yán)重的危害。在含鉻電鍍廢水中，含有大量Cr(VI)， 如不經(jīng)處理直接排放，將嚴(yán)重污染人類賴以生存的環(huán)境�；钚蕴坑蟹浅０l(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，具有極強(qiáng)的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的CrfV1)；同時(shí)活性炭的表面存在大量的含氧基團(tuán)如羥基(一OH)、羧基(一COOH)等，它們都有靜電吸附功能，對Cr(V1)產(chǎn)生化學(xué)吸附作用，完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr(V1)⋯。研究表明， 對于pH值為4～5，5O mLCr(VI)濃度為100 mg幾的廢水， 當(dāng)活性炭用量為2 g時(shí)，通過1 h的振蕩吸附， 出水Cr(VI)濃度為0．38 mg／L，達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)(GB8978．1996)中Cr(V1)的最高允許排放濃度要求忙。
2 活性炭處理含氰廢水
電鍍工業(yè)、焦化工業(yè)、高爐煤氣的洗滌、金銀選礦等行業(yè)都排放含氰廢水。氰化物為劇毒物質(zhì)，對人類和魚類的危害極大。由于活性炭具有很大的比表面積，故對含氰廢水也有較好的吸附處理效果。經(jīng)試驗(yàn)表明：對于某金礦含氰廢水，廢水中的總氰化物(以CN’計(jì))為389．90 m2／L，當(dāng)處理水量為26．3 mL，g活性炭時(shí)，CN。吸附量為10．24 m2／2， 出水CN’濃度在O．5 m2／L以下，吸附去除率達(dá)~1J99．9％ 131。另有研究表明，用3％氯化銅或5％硫酸銅浸泡活性炭后，水洗晾干后再裝柱， 可提高除氰效率2倍~3倍：當(dāng)控制進(jìn)水pH值在6~9之間時(shí)，CN’大部分呈絡(luò)合狀態(tài)，而活性炭對絡(luò)合氰化物的吸附能力比對簡氰化物的吸附能力強(qiáng)。
3 活性炭處理含汞廢水
在氯堿工業(yè)中，以汞為陰電極，制造氯氣和苛性鈉；聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯的合成工業(yè)均以汞作為催化劑； 電子儀表工業(yè)也常用到汞， 故這些行業(yè)均排放含汞廢水 J。汞對人體有嚴(yán)重的毒害作用， 其中甲基汞在人體腦組織內(nèi)積累，侵入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，破壞神經(jīng)功能，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡�；钚蕴磕苡行У匚綇U水中的汞，一些工廠已經(jīng)采用此法處理含汞廢水，但該法更適用于處理低濃度的含汞廢水。廢水含汞濃度高時(shí)，可先進(jìn)行一級處理， 降低廢水中的汞濃度后再用活性炭吸附。將含汞量在l mg／L~2 mg／L以下的廢水通過活性炭濾塔，排出水含汞量可下降到0．Ol m2／L~0．05 mg／L，J亙I收汞后活性炭可再生并重復(fù)使用。如某電解工廠的廢水中汞濃度為5 mo／L~10 mWL，處理時(shí)先加入硫酸亞鐵和硫化鈉進(jìn)行反應(yīng)，在沉淀槽中分離沉淀后，上清液中汞濃度降為0．1 mg／I_~1．0 mg／L，然后再通過粒狀活性炭槽，吸附后廢水中汞含量降No．01 m L~0．05 mg／L。活性炭對有機(jī)汞的吸附去除能力高于無機(jī)汞。活性炭對汞的吸附在pH值降低時(shí)，去除率將有所提高。據(jù)報(bào)道，用二硫化碳溶液預(yù)處理活性炭可以大幅度提高去除汞的能力。研究表明，二硫化碳浸潤過的活性炭可將廢水含汞量由初始1 0．0 g／L降No．2 1．t g／L， 當(dāng)pH=10時(shí)， 二硫化碳體系的處理效果最佳 。
4 活性炭處理含酚廢水
含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、塑料廠、合成纖維廠、焦化廠、紡織廠、制氮廠和煉油化工廠等�；钚蕴繉Ψ拥奈叫阅茌^好，可成功地處理含酚廢水。對于高濃度含酚廢水， 當(dāng)進(jìn)水中的酚濃度為1950 mg／L時(shí)， 通過三柱串聯(lián)的活性炭吸附柱可使出水酚濃度低于0．1 m L，但吸附柱在不長的時(shí)間內(nèi)即被酚所穿透。故活性炭更適用于處理中、低濃度的含酚廢水， 當(dāng)酚進(jìn)水濃度在0．12 m2／L~44 mg／L時(shí)，對酚的去除率均可高達(dá)99％ 以上， 出水酚的濃度小于0．1 mg／L。試驗(yàn)表明，對于進(jìn)水酚濃度為427 mg／I_~547 mg／L的焦化廢水，當(dāng)粉末活性炭投加量為4O 2，L時(shí)， 曝氣2 h可使焦化廢水酚含量降到0．5 mg／L以下， 達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn) I； 活性炭在酸性和中性條件下對酚進(jìn)行吸附， 在堿性條件下進(jìn)行再生。
5 活性炭處理染料廢水
紡織工業(yè)的發(fā)展帶動了染料生產(chǎn)的發(fā)展，調(diào)查表明，全世界每年生產(chǎn)的染料超過700000 t，其中2％ 以廢水的形式直接進(jìn)入水體排出，10％在隨后的紡織染色過程中損失博l。染料廢水成份復(fù)雜，水質(zhì)變化大，色度深，濃度大，處理困難，水中的色度影響水生植物的光合作用，從而破壞水中的生態(tài)平衡�；钚蕴烤薮蟮谋缺砻娣e使其能有效地去除廢水的色度。研究表明：對初始濃度為30 mg／L的甲基橙、結(jié)晶紫、直接耐曬黑G和活性翠藍(lán)溶液，在pH=7、曝氣量為1 m3／h、粉末活性炭的投加量為6 g／L、吸附時(shí)間為2O min時(shí)，4種染料的去除率均在97％-99％l9I；對于初始濃度為250 m2／L的酸性品紅、堿性品紅和活性黑B一133染料廢水，當(dāng)椰殼活性炭投加量分別為0．8％ 、1．O％和2．0％ ，吸附時(shí)間分別為3．5 h、6 h和1 7 h時(shí)，脫色率均超過97％， 出水色度稀釋倍數(shù)不大于50倍，CODdx于50 mg／L，達(dá)到污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)(GB8978—1996)中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)”⋯：在pH值在
7．5～12．5間，對相當(dāng)一部分染料來說，pH值的變化對活性炭的吸附率不產(chǎn)生明顯的影響¨”�；钚蕴课饺玖虾笤偕脖容^容易。試驗(yàn)表明：處理活性艷紅X一3B模擬染料廢水的活性炭纖維、粒狀活性炭和椰殼活性炭經(jīng)120℃ 烘干l2 h，600 W微波再生10 s后，粒狀活性炭和椰殼活性炭的吸附性能恢復(fù)到原來的100％ ，而活性炭纖維的吸附量可達(dá)原來的2．4倍。
6 活性炭處理農(nóng)藥廢水
農(nóng)藥生產(chǎn)過程中步驟多，原材料、合成工藝、產(chǎn)品化學(xué)結(jié)構(gòu)之間差異大，生產(chǎn)過程中有大量的廢水排出，農(nóng)藥廢水有機(jī)物濃度高、毒性大、可生化性差，而且廢水成份復(fù)雜�；钚蕴靠捎行У貙r(nóng)藥廢水進(jìn)行吸附處理。研究表明，活性炭可用于有機(jī)氯農(nóng)藥廢水的處理，對異狄氏劑、毒殺芬、艾氏劑、狄氏劑、DDT的吸附量分別為100 mg／g、42 mg／g、30 mR／R、15 mg但和11 mtz／tZ；殺菌劑鄰苯基苯酚的生產(chǎn)廢水，當(dāng)濃度為100 m2／L時(shí)， 活性炭的用量為2．5 L，可達(dá)
N99．6％ 的去除率；活性炭還可以吸附除草劑廢水中含有的2，4一二氯酚及少量的3，4一二氯酚、2，5．二氯酚和2,6一二氯酚” 。
7 活性炭處理廢水中的COD
活性炭主要對相對分子質(zhì)量小于3000， 尤其是500～1000的有機(jī)物吸附作用較強(qiáng)。在各種改善水質(zhì)效果的深度處理技術(shù)中，活性炭吸附是完善常規(guī)處理工藝去除水中有機(jī)污染物最成熟有效的方法之一，并且在使用中活性炭對水量、水質(zhì)、水溫變化適應(yīng)性強(qiáng)。試驗(yàn)表明， 對COD 濃度為50．04 mg／L的生活廢水，在pH值為3，活性炭吸附時(shí)間為1 h時(shí)， 處理后廢水COD 濃度為12．41 ing／L，去除率達(dá)78．6％ll ：某機(jī)械廠廢水處理站隔油池出水的COD 原為89．46 mg／L，當(dāng)活性炭投加量為2．0％， 吸附時(shí)問l h時(shí)， 出水的COD 則降為21．87 ml~／L：某城市污水處理廠沉砂池出水的COD ．原為61．36 mg／L，當(dāng)活性炭投加量為2．0％，吸附時(shí)間1 h時(shí)，出水的COD 降為為l8．84 m2／L。
活性炭良好的吸附性能使其在水處理技術(shù)中得以廣泛應(yīng)用，值得注意的是，不同方法制得的活性炭，選擇吸附性會不同，各有一定適用范圍，使用不當(dāng)則效果不佳，所以針對不同的水質(zhì)，可選擇相應(yīng)的活性炭，或采用一定手段對活性炭改性，或與其他水處理技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，將取得良好的效果。隨著社會對水質(zhì)越來越高的要求，活性炭在水質(zhì)凈化和廢水深度處理中將發(fā)揮出更大的作用。