活性炭改性方法及其在水處理中的應(yīng)用探討

戴北平

（安徽中環(huán)環(huán)保科技股份有限公司 安徽桐城）

活性炭改性方法及其在水處理中的應(yīng)用探討

戴北平

（安徽中環(huán)環(huán)?？萍脊煞萦邢薰?安徽桐城）

本文將對活性炭改性方法進行分析，并探討其在水處理中的應(yīng)用。

活性炭改性方法；水處理；應(yīng)用

前言

近年來，我國城市化進程不斷推進，各個城市水資源處理工作量也逐漸增加。傳統(tǒng)水處理方法存在一些不足之處，而活性炭以其自身良好的吸附性優(yōu)勢，受到了廣泛關(guān)注，其在水處理中的應(yīng)用，不僅能夠提高水處理有效性，且能夠為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的水資源。

1 活性炭概述

活性炭，是指黑色粉末、塊狀、顆粒狀的無定形碳。活性炭中除了基本的碳元素，還有兩類攙合物：①氧、氫等化學(xué)元素；②灰分。由于活性炭具有孔徑適中、分布均勻及吸附速度快等特點，在水處理中應(yīng)用較為廣泛?；钚蕴吭谑?、電力及化工等行業(yè)較為常用。目前，由于我國水污染較為嚴(yán)重，因此將活性炭應(yīng)用于污水處理中非常必要。

2 改性方法概述

活性炭作為一種吸附性較強的環(huán)境友好型吸附劑，具有較強的耐酸堿、耐熱等特點。在水處理行業(yè)中得到了廣泛推廣和應(yīng)用。目前常見的活性炭改性方法主要有以下幾種：

2.1 表面氧化方法

表面氧化方法主要是通過氧化劑對活性炭進行相應(yīng)的處理，促使活動炭表面的官能團發(fā)揮自身氧化作用，以此來增加酚羥基等數(shù)量，這些物質(zhì)發(fā)揮積極作用，從而有效吸收極性物質(zhì)。常見的氧化劑主要包括雙氧水、硝酸等物質(zhì)。其中硝酸在所有氧化劑中表現(xiàn)的氧化性較強，能夠產(chǎn)生很多酸性基團，其他氧化劑相對溫和，在調(diào)整活性炭表面酸性具有較好的表現(xiàn)。

2.2 表面還原方法

表面還原方法在具體應(yīng)用中，主要通過還原劑對活性炭表面官能團進行還原改性，以此來增強活性炭表面含氧堿基集團等含量，最終達(dá)到吸收極性的目標(biāo)。氫氣、氮氣等都是常見的還原劑。

2.3 負(fù)載金屬方法

表面負(fù)載改性方法主要借助可溶性鹽溶解金屬離子負(fù)載值活性炭材料表面，并在高溫等條件作用下，對周圍碳的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，達(dá)到擴孔的目標(biāo)。此外，金屬離子自身也具有較強的吸附性[1]。實踐證明，受到高溫的影響，金屬鹽會釋放一定量的NOx、SOx，并與活性炭孔道產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，進而擴大材料孔徑，吸附更多雜質(zhì)，確保水質(zhì)清澈。

除了少數(shù)方法，在活性炭改性基礎(chǔ)之上，還有酸堿改性、微波改性及等離子改性等多種方法。

3 水處理中活性炭改性方法的應(yīng)用

3.1 在城市污水中的應(yīng)用

城市污水當(dāng)中含有大量的有機物，如酚、苯及石油。對于有機物的去除，相關(guān)研究者通過實驗發(fā)現(xiàn)，載有鉑的各種活性炭材料在氧化還原過程中，能夠在很大程度上吸附有機酸，進而確保水質(zhì)符合使用需求。如處理程度較高，城市污水進行深度處理后，能夠?qū)OD降至到99％，TOC可降到1～3mg/L。此外，還有一些學(xué)者對活性炭改性材料對苯的吸附效果進行實驗，實驗結(jié)果證明活性炭能夠有效吸附苯。不同改性方法獲取的活性炭材料吸附性能存在一定差別。如將活性炭進行氧化與負(fù)載處理改進之后，較為改進前對有機硫化物的吸附效果更佳明顯。因此在水處理工作中，可以針對吸附對象的特點，適當(dāng)調(diào)整活性炭改性方法，整合改性方法優(yōu)勢，促使活性炭能夠?qū)⑺械碾s質(zhì)吸附出來，最大限度上提升活性炭吸附效果。另外，粒狀炭可以重復(fù)應(yīng)用，被吸附有機物能夠被燒掉，并不會產(chǎn)生污泥。

3.2 在飲用水中的應(yīng)用

改性活性炭在吸附水中的重金屬及其離子效果較為明顯。通過活性炭材料的改性處理后，能夠在吸附重金屬離子時，產(chǎn)生羥基等活性基團，在原有基礎(chǔ)上，進一步提升活性炭材料的吸附能力，進而將水中的金屬離子有效去除。在實驗中，將硝酸作為主要氧化劑，并適當(dāng)增加溫度，回流1h后，對煤質(zhì)活性炭進行了氧化改進，最后發(fā)現(xiàn)，該方法能夠顯著提升對水中鉛離子的有效吸附。相比較原有方法來看，吸附能力提升了105倍[2]。除此之外，還有一些學(xué)者采用四丁基銨等對活性炭材料進行負(fù)載處理后，對電鍍廢水中的銅、鉻等去除效果進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料自身的吸附性能提升，能夠?qū)⒅亟饘匐x子有效去除，在很大程度上避免了水資源污染，為人們提供優(yōu)質(zhì)的水資源。

利用活性炭吸附飲用水中雜質(zhì)時，能夠發(fā)現(xiàn)活性炭上長出大量的微生物，促使水質(zhì)提高且再生延長。因此可以采取原水→添加混凝劑→澄清→過濾→活性炭→水流程進行具體的處理。

3.3 其他物質(zhì)的吸附

氧化處理的活性炭，在外界高溫的影響下，會對陰離子具有較為突出的吸附和交換能力。如在氫氧化鈉的作用下，活性炭能夠?qū)⒑铀械臍⑾x劑等物質(zhì)進行去除。而負(fù)載納米二氧化鈦的活性炭材料能夠有效發(fā)揮光催化作用，進而降低廢水中的甲基橙含量。面對日漸復(fù)雜的水處理情況，加強對活性炭改性方法的研究非常必要。不僅如此，還需要適當(dāng)增加資金等方面投入，圍繞當(dāng)前活性炭改性方法存在的弊端，加大研究力度，不斷提高活性炭吸附能力，從而提高水處理有效性。

4 結(jié)論

目前，改性活性炭在水處理工作中取得的效果非常明顯，能夠有效吸附水中的重金屬、有機物等。因此在水處理過程中，我們可以加大對改性活性炭的應(yīng)用力度，提高水質(zhì)。今后更要加強對各種改性方法的整合，促使改性活性炭能夠更好地發(fā)揮積極作用，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的水資源。

[1]儲偉.活性炭改性方法及其在水處理中的應(yīng)用[J].化工管理，2014（12）：80.

[2]馬俊麗.活性炭改性方法及其在水處理中的應(yīng)用[J].質(zhì)量探索，2016（05）：45+44.

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