华北理工水质工程学教案19第六章水的其它处理法6-2活性炭吸附

课程名称：《水质工程学I》第周，第19讲次摘要授课题目（章、节）§6—2活性炭吸附【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】§6-2活性炭吸附属给水深度处理工艺1、去除对象：天然的（BOD）（1）溶解的有机物人工合成的：杀虫剂、农药、氯化烃、芳香族化合物（2）除臭味；（3）脱色、脱氯；（4）去除重金属，放射性物质；（属微污染物质）（5）去除病毒。使水降低：总有机碳TOC总有机卤化物TOX总三卤甲烷TTHM（THMS）一、活性炭的性质：1、制造：是由木材、煤、果壳等为原料，高温炭化→活化，而成的。炭化——使原料热解成炭碴，生成类似石墨的多环芳香系物质，具有疏水性和吸附性。活化——使热解的炭碴成为多孔结构，增大吸附表面积，比表面积可达成500～1700m2/g2、形状：粒状：0.44～3mm（多次使用）粉状：10～50μm（一次性使用较多）3、吸附原理：是表面化学的性质所决定：表面结合各种含氧官能团，使活性炭具有极性，具有吸附能。官能团有：—OH羟基；—COOH羧基；—C—O羰基二、吸附性能试验：1、等温吸附试验：在选择活性炭时，用此实验。（确定可行性）恒温下，使用几个烧杯，放入相同体积V，相同溶质浓度C0（mg/L）的水样，几个烧杯中加入不同量m（mg）的活性炭。进行搅拌。达到吸附平衡，溶质浓度不变时为止，测得其浓度，Ce其吸附容量q：mxmCCvqe0（mg/mg）绘制：Ce平衡浓度，与q吸附量的曲线即吸附等温线，不同活性碳有不同的曲线最常用的是Freundich(弗罗因德利奇)经验式：nkCemx1Cenkmxlg1lglgk、n是常数在双对数坐标纸上Ce(横轴)与x/m（纵轴）为一直线，纵轴截距=k，斜率=1/n。2、粉状活性炭投加量：原水浓度Co要求达到浓度Ce，则由曲线的对应点Ce→q=x/m投加量：mxCCae0（mg/L）3、缺点：不能反映干扰因素的影响（仅初步提供可行性数据）。不能反映：多种溶解杂质相互干扰。强电解质与弱电解质的吸附竞争。被吸附质分子大小的不同等。三、活性炭柱试验：1、概念：接触时间：流速炭床厚或流量活性炭床容积（伪时间：床容积里有炭的体积）泄漏时间：流量不变时，由开始进水至出水水质达到限值的经历的时间。2、试验：目的：求泄漏曲线。活性碳除气（泡24h）；用原水Co以某一流速通过炭床。每隔一段时间t，检测一次出水浓度Ct；直到出水为Co为止。吸附区Z的厚度，希望小一些，污性炭利用率高。Z：活性炭层中水的浓度Co至Ce（允许出水浓度）点的厚度。/1vttztLttLzCdCdCv′——下移速度，（m/s）;L：——炭床厚度,（m）;tc：——从进水开始至炭柱泄漏的时间,h;td：——从进水开始至炭柱耗竭的时间,h;Z的影响因素：流量Q↗→Z↗→炭床利用率下降炭粒径：粒径小，Z小，被吸附物的迁移过程。外表面→孔道→孔深处但粒径太小，水力性能不好，易被水流带走，粒径在0.8～1.7mm较好。四、活性炭池设计：1、容积V：V=Q/t其中：Q—流量;t—接触时间;（不是泄漏时间）一般：t=10～20minV—流速8～20m/h(确定截面积)炭床厚L—1.5～2.0m2、类型：（图）（1）固定床（间歇式）：炭不动，水流动，由上向下（也可反向）（2）移动床（可连续式）：水由下向上，炭由上向下，炭磨损大。3、运行形式：（1）单床运行——间歇式。（2）多床：并联式。（间歇式）串联式。（单床、间歇工艺不间歇）4、活性炭的再生：（1）加热再生：300～700℃热解有机物。（2）药剂再生：H2SO4、HCl或NaOH等，使炭吸附的杂质脱附。溶剂再生：用有机溶剂萃取，成本太高。（3）化学氧化再生：用氧化剂分解氧化吸附杂质。（4）生物法：用微生物分解吸附的有机物。部分再生。5、炭池的反冲洗设计：同滤池。五、生物活性炭工艺介绍：（BAC）是一种有效的给水深度处理工艺。1、工艺：去除了大体积有机物↑↓O3↑O3→过滤→接触池→活性炭吸附→消毒→出水2、O3的作用：将较大的有机物氧化分解成易被生物降解的有机物（控制O3量不可过大）3、活性炭作用：（1）微生物的附着床，生活在炭的大孔内。（2）吸附有机物。微生物分解部分吸附的有机物，使炭再生周期加长。4、工艺特点：（1）可完成生物硝化作用：NH4+→NO3-（2）生物氧化了溶解的有机物。（使有机物重量可达ng/L至μg/L。）（3）去除了溶解的有机碳。（DOC）去除了三卤甲烷形成潜力。（THMFP）（4）微生物使活性炭部分再生。（延长了再生周期）是目前水厂处理氨氮、酚、农药超标的最有效的方法。但水的造价提高了。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题；