活性炭吸附在工業(yè)廢水處理中的運用研究論文
摘要：文章以活性炭吸附工藝在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用為對象展開探究，首先對活性炭的吸附機理及其應(yīng)用優(yōu)點展開分析，隨后從含有廢水凈化、染料廢水凈化、重金屬廢水凈化三個角度對其具體應(yīng)用展開敘述，并從活性炭組合工藝的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，以期能夠?qū)钚蕴课焦に囋诠I(yè)廢水治理研究中的進(jìn)一步發(fā)展提供一定的借鑒與參考。
關(guān)鍵詞：活性炭吸附法；工業(yè)廢水；原理；應(yīng)用
近些年，伴隨我國經(jīng)濟實力的不斷增長和工業(yè)化腳步的不斷增速，因工業(yè)生產(chǎn)而產(chǎn)生的大量工業(yè)廢水則成為了威脅生態(tài)環(huán)境安全的重要源頭之一。工業(yè)廢水中富含有各類重金屬離子、有機化合物等物質(zhì)且部分具有強烈毒性，一旦未經(jīng)處理而流入環(huán)境便會造成難以挽回的破壞。有鑒于此，加強對工業(yè)廢水處理技術(shù)的深入研究刻不容緩，而活性炭吸附法作為一種有效的工業(yè)廢水處理技術(shù)理當(dāng)受到社會的重視，并對其具體應(yīng)用展開深入分析。
1活性炭吸附機理分析
活性炭吸附技術(shù)是通過對活性炭表面所獨有的吸附功效對工業(yè)廢水中的某種或多種有害物質(zhì)進(jìn)行吸附清除從而達(dá)到廢水凈化效果的目的。究其本質(zhì)而言，活性炭的吸附功能主要源于兩個方面：①是因為活性炭的內(nèi)部分子處于各向受力均等的情況，而其表面分子則處于各向受力不均的情況，從而使得其他物質(zhì)分子極易在力的作用下吸附于活性炭表面，這一過程為物理吸附；②是因為活性炭容易同吸附物間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而達(dá)到吸附凈化的效果，這一過程為化學(xué)吸附�；钚蕴康奈焦πЬ褪巧衔乃鰞煞N吸附過程的綜合產(chǎn)物。
2活性炭吸附法優(yōu)點分析
活性炭作為具備多孔隙、大表面積、高吸附量、高穩(wěn)定性等諸多特點的一種高效吸附劑，具備下述優(yōu)點。
2.1可獨自使用
使用時無需添加其他絮凝劑或氧化劑等化學(xué)試劑，可直接通過自身的微孔特性進(jìn)行吸附凈化作業(yè)。
2.2制作成本低廉且使用方法簡便
活性炭的制作僅需通過木材、煤炭等即可獲得，相較而言成本低廉同時使用時無需其他操作，只需投入廢液中即可，操作工藝簡單便捷。
2.3吸附效果優(yōu)良
活性炭獨有的大表面積、多孔隙特征，使得其具有良好的`吸附效果，特別是對種金屬離子等分子雜質(zhì)的吸附效果尤為顯著。
2.4不易造成二次污染
活性炭吸附過程以物理吸附為主，吸附出的難降解雜志等可直接同活性炭進(jìn)行一體填埋，從而避免再次溶入水體形成二次污染。
2.5可重復(fù)利用
經(jīng)過廢水凈化作業(yè)的活性炭能夠通過化學(xué)溶液再生法、熱再生法、電化學(xué)法、生物再生法等諸多途徑實現(xiàn)回收使用。
3活性炭吸附法的具體應(yīng)用
3.1在含油廢水凈化中的應(yīng)用
在工業(yè)廢水中含油污水不僅產(chǎn)量巨大且涉及行業(yè)眾多，譬如石油開采與提煉、油品的運、交通航運、機械制造、食品加工等，在其生產(chǎn)作業(yè)過程中均會不同程度的產(chǎn)生各類含油污水，進(jìn)而對生態(tài)環(huán)境特別是水資源環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。活性炭作為一種親油性材質(zhì)，能夠?qū)I(yè)廢水中的分散油、溶解油、乳化油等進(jìn)行有效吸附，但通常情況下活性炭對油的吸附容量較為有限（介于30～70mg/g），加之活性炭吸油后難以實現(xiàn)二次利用，這使得其在含油廢水凈化中的應(yīng)用成本較高，因此在含油廢水的凈化處理中活性炭通常僅僅作為最后一級處理，即用以對廢液中微量污染物的清除，從而實現(xiàn)深度凈化的目標(biāo)。
3.2在染料廢水凈化中的應(yīng)用
伴隨現(xiàn)代化紡織工業(yè)的不斷發(fā)展，印染行業(yè)也獲得長遠(yuǎn)進(jìn)步。據(jù)不完全統(tǒng)計顯示，全球印染行業(yè)約有近2萬t染料會直接進(jìn)入水體中以廢水的形式排入自然環(huán)境中。這些染料不僅組分復(fù)雜且色度深、濃度高，使得處理極為繁瑣，較為常見的處理手段有氧化、絮凝、膜分離、吸附、降解等，其中活性炭吸附處理作為研究較為深入的一種，應(yīng)用極為廣泛，主要用于對工業(yè)廢水匯總COD及色度的清除，且在使用中多是將活性炭作為催化劑載體同其他工藝綜合應(yīng)用。此外，在染料廢水的凈化處理中，其脫色率同溫度存在正比關(guān)系，而同酸堿度無關(guān)，因此合適的溫度選擇尤為重要。一般而言，以最近吸附條件凈化處理后的染料廢水其脫色率可達(dá)98%左右，出水的色度稀釋倍數(shù)近50倍，COD質(zhì)量含量小于50mg/L，滿足我國工業(yè)廢水一級排放標(biāo)準(zhǔn)。
3.3在含汞、鉻廢水凈化中的應(yīng)用
3.3.1含汞廢水處理
在眾多金屬污染物中，金屬汞的毒性最強，其一旦進(jìn)入人體便會對人體各類蛋白質(zhì)的功能造成嚴(yán)重?fù)p壞，從而危機人體健康。活性炭雖對金屬汞離子及其化合物具備一定的吸附能力，但相對有限，多用于低含汞量廢水的凈化處理中或是高濃度含汞廢液多層處理的最后一層。
3.3.2含鉻廢水的處理
近年來隨著電子行業(yè)的飛速進(jìn)步，電鍍行業(yè)隨之崛起，而其生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量含鉻廢水亦對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。根據(jù)有關(guān)調(diào)查，金屬鉻離子不僅毒性強大且極易在各類動植物體內(nèi)集聚，進(jìn)而由生物鏈匯入人體，對人體呼吸道及內(nèi)臟造成嚴(yán)重傷害。而活性炭表面由于含有數(shù)量眾多的含氧基團(tuán)，譬如—COOH、—OH等，這些含氧基團(tuán)的靜電吸附功能對金屬鉻離子具有強大的化學(xué)吸附效果。試驗表明，含鉻廢水含鉻量為50mg/L、吸附用時1.5h、酸堿度=3時通過活性炭吸附處理的含鉻廢水凈化效果最佳。加之，活性炭處理含鉻廢水操作簡便、成本低廉、吸附效果穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，目前已被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。
4活性炭吸附組合工藝發(fā)展
在實際應(yīng)用中，為更好的提升對工業(yè)廢水的凈化效果，還可將活性炭同其他工藝進(jìn)行綜合利用，從而構(gòu)成活性炭吸附組合技術(shù)，其中較為常見的幾種如下所述。
4.1活性炭同臭氧的組合工藝
臭氧所具有的強氧化性，對水體有著良好的殺菌效果，不僅可對活性炭的凈化進(jìn)行有效補充，而且臭氧還可將大分子有機物分解，使其變?yōu)樾》肿有螒B(tài)，從而更加便于活性炭吸附，實現(xiàn)對活性炭吸附功效的提升。通過兩者的組合使用，工業(yè)廢水的凈化效果可大幅提升。
4.2生物活性炭組合工藝
生物膜凈化工藝是一種常用于水體有機物清理的手段，通過人工手段讓生物膜在活性炭內(nèi)部生長，進(jìn)而構(gòu)成一個以活性炭充當(dāng)骨架的生物膜系統(tǒng)，如此一來不僅能夠大幅增加生物膜同有機污染物的接觸時間，還能更好的發(fā)揮活性炭的吸附功效，從而實現(xiàn)“1+1>2”的功效，提升工業(yè)廢水的凈化效果。
4.3活性炭電解法
電解法常被用于水體雜質(zhì)的降解凈化，但受到電極接觸面積的局限，其對廢水的凈化效果相對有限且能耗偏大，而活性炭自身則擁有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，以活性炭代替?zhèn)鹘y(tǒng)電極，能夠充分利用活性炭表面積大、吸附性好的特點，提升電解效率。根據(jù)相關(guān)測試顯示，選用活性炭充當(dāng)電極的電解水處理工藝電流利用效率大幅提升，已成為當(dāng)前的研究熱點之一。
5結(jié)語
總而言之，活性炭吸附作為一種高效、清潔的廢水凈化手段，隨著社會經(jīng)濟的進(jìn)一步發(fā)展，其應(yīng)用范圍亦將進(jìn)一步擴大完善。但其作為一種較新的技術(shù)手段，無論在理論研究還是實際應(yīng)用中均存在一定不足，特別是生產(chǎn)制造工藝的欠缺，使得其供應(yīng)量亦相對緊張。面對這些問題，政府及專家學(xué)者均應(yīng)投入積極相關(guān)工作的探究中，不斷研發(fā)全新的活性炭制造及應(yīng)用工藝，從而更好的發(fā)揮其凈化效果，推動工業(yè)廢水凈化效果的進(jìn)一步提升與完善。
作者:楊娜 葉樹強 周朝勇 單位:吉安創(chuàng)成環(huán)�？萍加邢挢�(zé)任公司
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