基于活性炭在廢水處理中的應(yīng)用

宋徽

摘 要 很久以前，活性炭很多獨(dú)特的特性已經(jīng)被人們發(fā)現(xiàn)及廣泛利用。在對(duì)貴重金屬回收的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)，活性炭對(duì)很多貴重金屬有極強(qiáng)的吸附力，比如金，銅等。同時(shí)其對(duì)氰化物的吸附作用也被發(fā)現(xiàn)。本文就活性炭的一些獨(dú)特特性，對(duì)其在廢水處理中的應(yīng)用及面臨的一些問(wèn)題做出淺顯的分析。

關(guān)鍵詞 活性炭特點(diǎn)；吸附機(jī)理；再生方法

引言：在對(duì)貴重金屬回收的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)，雖然礦漿中只含有極少量的氰化物和空氣，但是礦漿中的氰化物濃度相比沒(méi)有活性炭之前大大下降。以上現(xiàn)象足以表明，活性炭對(duì)氰化物有很強(qiáng)的吸附作用

一、活性炭的特點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)

（1）實(shí)際應(yīng)用中，所需要的設(shè)備便于操作人員操作使用，易于管理。

（2）處理廢水時(shí)所需的化學(xué)藥品很少，實(shí)際應(yīng)用時(shí)成本較低。

（3）與其他廢水處理方式相比，整體投資小。

（4）在廢水處理時(shí)，同時(shí)吸附了氰化物和重金屬。

（5）回收的貴重金屬能帶來(lái)額外經(jīng)濟(jì)效益。

2.缺點(diǎn)

（1）只適用含雜質(zhì)成分較少的污水。

（2）廢水處理設(shè)備需進(jìn)行一定的防護(hù)措施，如防腐保護(hù)。

（3）對(duì)廢水的pH值范圍要求過(guò)于嚴(yán)格。

（4）遇到硅酸鹽后吸附效果受到很大破壞

（5）廢水處理過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢氣污染環(huán)境。

（6）活性炭的再生受到廢水中氰化物的濃度限制。

二、活性炭的性質(zhì)

活性炭的制作材料來(lái)源非常廣，如木材，秸稈等其他材料。活性炭的制作方法也非常簡(jiǎn)單，對(duì)原材料經(jīng)過(guò)成型加工，然后經(jīng)過(guò)活化處理，活性炭即被制作出來(lái)。活性炭的物理存在形式也是多種多樣的，常見(jiàn)的有片狀，顆粒狀等其他形狀。當(dāng)然，讓其活化的方式也是多種多樣的。不同的活化方式對(duì)活性炭的吸附特性有著直接的影響。通常在處理含氰廢水中一般用表面積大的煤質(zhì)活性炭。衡量活性炭性能的指標(biāo)也有多種，如吸附表面積，孔的數(shù)量等其他指標(biāo)。這些衡量指標(biāo)的范圍通常為（19～350）mg/L、（500～790）mg/L，這些參數(shù)的值越大，其吸附能力也相應(yīng)地越強(qiáng)，所吸附的顆粒的直徑也越小。根據(jù)以上特性，實(shí)際應(yīng)用中，通常選用的活性炭具有吸附面積大，孔隙率大的特點(diǎn)。

三、活性炭除氰機(jī)理

經(jīng)過(guò)對(duì)活性炭深入研究發(fā)現(xiàn)，活性炭對(duì)氰化物的吸附過(guò)程主要如下：首先對(duì)氰化物進(jìn)行氧化，然后令氰化物水解，最后吹脫。在不同使用環(huán)境中，起作用的過(guò)程不一定相同。

1.氰化物氧化過(guò)程

廢水中的氧氣與活性炭結(jié)合時(shí)，由于活性炭的吸附作用，大量的氧氣被活性炭吸附在其表面，此時(shí)被活性炭吸附的氧氣含量是水中溶解氧氣含量的數(shù)千倍。被吸附在活性炭表面的氧氣會(huì)形成大量氧化物，在活性炭表面形成一道活性表面。同時(shí)大量氰化物和貴重金屬被吸附到活性炭表面上。因?yàn)榛钚蕴康谋砻娣e比非常大，所以大量的氰化物能被吸附到活性炭表面。通過(guò)查詢相關(guān)資料，活性炭對(duì)氰化物和金屬的吸附力如下：

Au（CN）-2>Ag（CN）-2>Fe（CN）4-6>Ni（CN）2-4>Zn（CN）2-4>Cu（CN）-2

活性炭之所以對(duì)氰化物的吸附效果好，在很大程度上是因?yàn)槠鋵?duì)HCN的吸附能力強(qiáng)。

2.氰化物水解過(guò)程

人們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中慢慢發(fā)現(xiàn)，在廢水中的活性炭即使沒(méi)有大量的氧氣與其結(jié)合，其依然具有吸附能力。對(duì)于一定濃度的氰化物，理論上活性炭的吸附力會(huì)達(dá)到飽和，然而在實(shí)際應(yīng)用中人們發(fā)現(xiàn)，活性炭對(duì)氰化物的吸附并沒(méi)有達(dá)到飽和狀態(tài)，對(duì)氰化物仍有一定的除去率。發(fā)生這種現(xiàn)象的根本原因是生成了甲氨酸。既HCN+H2O=HCONH2。由于活性炭的存在，在常溫下這一反應(yīng)更易于發(fā)生。

四、活性炭的再生方法

由于大量污物被活性炭吸附在其表面，導(dǎo)致活性炭使用一段時(shí)間后其對(duì)氰化物的吸附能力越來(lái)越低。為了不引起浪費(fèi)，讓活性炭恢復(fù)吸附能力顯得尤為重要，同時(shí)活性炭的使用時(shí)長(zhǎng)是由其使用環(huán)境決定的。廢水中的金屬雜質(zhì)含量越低越能延長(zhǎng)活性炭的使用時(shí)間。通常吸附在活性炭表面的雜質(zhì)組成主要有以下幾種ZnFe（CN）6、Fe（OH）3、Fe（OH）2、CaCO3，根據(jù)以上雜質(zhì)特性，可以使用無(wú)機(jī)酸使這些雜質(zhì)溶解，從而脫離活性炭表面，進(jìn)而活性炭的吸附能力被恢復(fù)。同時(shí)Cu2+在對(duì)氰化物的吸附消除過(guò)程中又起到催化劑作用，促進(jìn)了活性炭對(duì)氰化物的吸附消除。然而，以上僅僅是理論情況下的結(jié)果，實(shí)際應(yīng)用中，甲氨酸對(duì)活性炭表面的雜質(zhì)溶解率并不是很高，活性炭的吸附能力并不能很好的恢復(fù)，與新活性炭相比，吸附能力相差很遠(yuǎn)。

為了能更好的溶解活性炭表面的雜質(zhì)，實(shí)際應(yīng)用中更多選擇的是硝酸或硫酸，在實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，硝酸對(duì)活性炭表面的雜質(zhì)溶解性最好。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)記載，把一定濃度的次氯酸鈉和硫酸銨按一定的體積比混合，對(duì)活性炭表面的雜質(zhì)也有很好的溶解率。雖然硝酸對(duì)活性炭表面的雜志有很好的去除率，但是硝酸在使用過(guò)程中不僅成本高，而且對(duì)設(shè)施的腐蝕性強(qiáng)，并且易產(chǎn)生污染空氣的氣體。總而言之，不論用何種酸溶解活性炭表面的雜質(zhì)，活性炭在使用一段時(shí)間后其吸附能力必然會(huì)大不如新的活性炭。對(duì)于活性碳的再生方法仍需我們?cè)趯?shí)踐中不斷探索。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前我國(guó)在使用活性炭處理廢水的方法和技術(shù)上與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是有很大的差距，很多理論和技術(shù)還處于探索階段。同時(shí)目前我國(guó)活性炭的產(chǎn)能?chē)?yán)重過(guò)低，對(duì)活性炭再生的設(shè)備也少之又少，活性炭再生的費(fèi)用也相當(dāng)高。為了使我國(guó)在活性炭廢水處理方面能有長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，不僅需要專業(yè)人員的更加深入的研究，也需要相關(guān)政府部門(mén)的大力支持。經(jīng)過(guò)不斷的努力，我國(guó)的活性炭處理廢水技術(shù)必定會(huì)有一個(gè)美好的明天。

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