申請日2014.01.03
公開(公告)日2015.07.08
IPC分類號C02F1/28
摘要
本發(fā)明公開了一種利用活性炭進行水處理的方法。該方法包括如下步驟：在水處理工藝中用活性炭進行水處理;其中，所述活性炭按照如下標準選擇：選擇碘吸附值大于950mg/g且亞甲基藍的吸附值大于200mg/g的活性炭;或者，選擇孔隙直徑不小于待處理水中的有機物的分子直徑的1.7倍的活性炭。該方法能夠使吸附用活性炭的選擇有的放矢，具有重要的應用價值。
權利要求書
1.一種利用活性炭進行水處理的方法，包括如下步驟：在水處理工藝中用活性 炭進行水處理;其特征在于：所述活性炭按照如下標準選擇：
選擇碘吸附值大于950mg/g且亞甲基藍的吸附值大于200mg/g的活性炭。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：每升待處理水中，分子量為1000Da 以下的有機物分子的質量大于30mg。
3.根據權利要求1-2任一所述的方法，其特征在于：待處理水的CODMn值小于 20mg/l。
4.根據權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述水處理工藝為O3/BAC 水處理工藝。
5.一種利用活性炭進行水處理的方法，包括如下步驟：在水處理工藝中用活性 炭進行水處理;其特征在于：所述活性炭按照如下標準選擇：
選擇孔隙直徑不小于待處理水中的有機物的分子直徑的1.7倍的活性炭。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于：所述活性炭的孔隙直徑為所述待 處理水中的有機物分子直徑的1.7-3倍。
7.根據權利要求5或6所述的方法，其特征在于：每升所述待處理水中分子量 為1000Da以下的有機物分子的質量大于30mg時，所述活性炭中的孔隙直徑為
8.根據權利要求5-7任一所述的方法，其特征在于：待處理水的CODMn值小于 20mg/l。
9.根據權利要求5-8任一所述的方法，其特征在于：所述水處理工藝為O3/BAC 水處理工藝。
說明書
一種利用活性炭進行水處理的方法
技術領域
本發(fā)明涉及一種利用活性炭進行水處理的方法。
背景技術
隨著GB5749-2006標準的貫徹和實施，在水源水質污染日益加劇的今天，現(xiàn)有凈 水廠采用的傳統(tǒng)常規(guī)工藝，很難有效去除形成嗅、味、色度和COD的有機化合物， 這些有機化合物不僅造成嗅、味和色度等表觀指標不達標，還會干擾人體內分泌系統(tǒng) 的正常工作，對廣大人民群眾的生活安全與健康形成了嚴重威脅。由于活性炭(AC) 能有效吸附去除上述污染物，因此成為十分重要而且切實可行的給水深度處理工藝。 臭氧一生物活性炭技術(O3/BAC)采用臭氧氧化和生物活性炭濾聯(lián)用的方法，將臭氧氧 化、活性炭吸附和生物降解合為一體，取得了良好的凈水效果，并獲得了廣泛應用。 其主要目的是在常規(guī)處理之后進一步去除水中有機污染物、氯消毒副產物的前體物以 及氨氮，降低出水中的BDOC和AOC，保證凈水工藝出水的化學穩(wěn)定性和生物穩(wěn)定 性。
影響水處理用活性炭性能的因素很多，就活性炭本身而言，主要是孔隙結構和表 面的化學基團，而在這兩者之中，孔隙結構又是第一位的。按照前蘇聯(lián)科學院院士杜 比寧(DUBININ)劃分法，活性炭的孔隙分類如下：微孔中孔大孔微孔又可以劃分為真微孔和次微孔不同的孔徑能夠發(fā)揮出與其相應的功能：微孔擁有很大的比表面積， 呈現(xiàn)出很強的吸附作用;中孔能用于添載觸媒及藥劑，隨著所擔載 化學藥品的種類不同，具有不同的功能;大孔通過讓微生物及菌類在其 中繁殖，能使無機的碳材料發(fā)揮生物質的功能。
以往及目前，在應用活性炭進行水處理的技術領域中，針對吸附用活性炭，還沒 有以水源水質分析為基礎的活性炭選擇法，所以就不可避免的存在著未能考慮被處理 水的實際因素、只能選擇市場上已有的活性炭從而造成吸附效果不徹底以及資源的浪 費。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種利用活性炭進行水處理的方法。
由于吸附是建立在分子擴散基礎上的，因此只有當吸附質的分子小于吸附劑的孔 隙時，吸附劑的內表面才可能發(fā)揮作用。
故本發(fā)明提供的利用活性炭進行水處理的方法，包括如下步驟：在O3/BAC水處 理工藝中用活性炭進行水處理;其中，所述活性炭按照如下標準選擇：
選擇碘吸附值大于950mg/g且亞甲基藍的吸附值大于200mg/g的活性炭。
上述方法中，每升待處理水中，分子量為1000Da以下的有機物分子的質量大于 30mg。
所用活性炭的碘吸附值具體可為962mg/g，亞甲基藍的吸附值具體可為258mg/g;
待處理水的CODMn值為小于20mg/l，具體可小于10mg/l或小于4mg/l;
所述水處理工藝具體可為O3/BAC水處理工藝。
本發(fā)明還提供了一種利用活性炭進行水處理的方法，包括如下步驟：在O3/BAC 水處理工藝中用活性炭進行水處理;其特征在于：所述活性炭按照如下標準選擇：
選擇孔隙直徑不小于待處理水中的有機物的分子直徑的1.7倍的活性炭。
上述方法中，所述活性炭的孔隙直徑為所述待處理水中的有機物分子直徑的1.7-3 倍。
每升所述待處理水中分子量為1000Da以下的有機物分子的質量大于30mg時，所 述活性炭中的孔隙直徑為
待處理水的CODMn值為小于20mg/l。
所述水處理工藝具體可為O3/BAC水處理工藝。
上述兩方法中，所用活性炭具體可為購自江蘇省泰興一心活性炭科技有限公司的 JT-1型活性炭。
在具體水處理過程中可按照如下步驟進行：
1)確定活性炭的有效孔隙結構
活性炭是由微細的石墨狀微晶體和將它們連接在一起的碳氫化合物構成，固體部 分之間的間隙即是孔隙。研究表明，并非所有的活性炭孔隙都能發(fā)揮吸附污染物的作 用。根據分子本身的大小不同，每種物質都有對應的最小孔隙尺寸，污染物能進入的 孔隙稱為有效孔隙(或將污染物能夠接近的活性炭表面稱為有效表面)。
針對活性炭去除的主要對象—有機物分子而言，本發(fā)明人通過實驗找到了這個區(qū) 分有效和無效孔隙的數(shù)值，即D/d≥1.7，也就是說，只有孔隙直徑大于等于污染物分子 直徑的1.7倍時，吸附才能發(fā)生。由此便可以根據污染物分子的大小來確定所需要的 活性炭的孔隙結構。
2)確定活性炭的孔隙結構分布
2.1)測定CODMn(或TOC)的分子尺寸及分子量大小
活性炭在給水深度處理中的作用是去除以CODMn(或TOC)為表征的有機化合 物。這些物質的存在給人類帶來許多危害。文獻中曾經用圖1將構成COD或BOD的 物質的分子尺寸進行了歸納，其尺寸均在以下，對應的分子量為10000道爾頓。 由此找到了表征CODMn的物質，其分子尺寸均小于對應分子量為10000。
基于以上認識可知，要使活性炭孔隙適應全部的污染物是不大可能的，只能照顧 多數(shù)。鑒于原水中有機物呈現(xiàn)以低分子量有機物為主的特征，于是將著眼點立足于分 子量≤1kDa以下的污染物質。分子量處于這個范圍的物質有：糖類、合成染料、殺蟲 劑、除莠劑、內毒素(致熱質—引起發(fā)燒的物質)。上述這些物質中除糖類對人類不構 成危害外，其余幾項都是人類健康有害的物質，需要認真對待加以去除。另據Chang 等的研究，消毒副產物(DBP)中的CHCl3和CHCl2主要是由相對分子質量1～0.5kDa 的有機物產生，而毒性更大的CHClBr2和CHBr3則是由相對分子質量<0.5kDa的有機 物產生。因此，將活性炭孔隙分布所適應的污染物分子量定在1kDa以下是有現(xiàn)實意 義的。
本發(fā)明人通過先測定新鮮炭的孔徑分布，再測定飽和炭的孔徑分布開展了活性炭 有效孔隙直徑的研究工作，研究結果表明，只有當孔隙的直徑(D)與吸附質分子直 徑(d)只比大于1.7倍時的孔隙容積才是有效的，即，只有孔隙直徑大于等于污染物 分子直徑的1.7倍時，吸附才能發(fā)生;孔容的利用率是D/d的函數(shù)，其最高利用率發(fā) 生在1.7 具體的說，知道了吸附用給水深度處理活性炭所需要的孔隙結構特征，可以在選 擇活性炭時做到有的放矢，即針對預處理水中有機物含量的多寡、分子量分布，來確 定合適的孔隙結構，從而大大提高水處理效果，做到資源合理配置、物盡其用。 根據本發(fā)明提供的活性炭的孔隙直徑不小于所述污染物分子直徑的1.7倍的結論， 可得到不同分子量有機物的分子尺寸及所需要的活性炭的最小孔徑，詳見表1。 表1、分子量、分子尺寸及對應孔徑的推算值 由表1可知，分子量為1kDa以下的物質要求活性炭的最小孔隙直徑范圍為： 綜上所述，本發(fā)明提供的水處理新方法，具有如下有益效果： 1、由于本發(fā)明給出了吸附用給水深度處理活性炭的孔隙結構特征，提供了以孔 隙結構為基礎的選炭方法，從而獲得了吸附用給水深度處理活性炭選炭方法。 2、由于本發(fā)明給出了吸附用給水深度處理活性炭的孔隙結構特征，從而獲得了 使吸附用活性炭的選擇有的放矢的有益效果。 3、由于本發(fā)明以目標污染物分析為基礎，從而獲得了充分發(fā)揮活性炭的吸附功 能的有益效果。 4、由于本發(fā)明的以上各條所述，從而獲得了“以目標污染物分析為基礎選擇吸附 用活性炭”新思路的有益效果。 5、由于本發(fā)明的新思路所述，從而獲得了在該新思路指導下提供以“原水有機物 分子量分布為基礎確定吸附用活性炭孔隙結構”的關鍵技術、以該關鍵技術提供“具有 特定孔隙結構”的新產品、為行業(yè)技術進步作出貢獻的有益效果。 6、由于本發(fā)明的以上各條所述，從而獲得了克服和解決已有公知技術中存在的 諸多不足、缺陷與弊端的有益效果。 7、由于本發(fā)明的以上各條所述，從而獲得了應用活性炭吸附進行的水處理得以 充分考慮被處理水的實際因素、以科學有效的利用活性炭的吸附功能、盡而達到吸附 效果徹底以及節(jié)約資源的目的等有益效果。 8、由于本發(fā)明的思路科學合理、效果穩(wěn)定可靠，從而獲得了便于推廣應用的有 益效果。
