粉末活性炭(pac)强化处理微污染原水国内外研究现状

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1、粉末活性炭(PAC)强化处理微污染原水国内外研究现状时间：2010-10-28来源：水业专家网摘要：首先对PAC强化处理微污染原水的机理及PAC在饮用水处理中的国内外应用现状进行了综述，最后指出需要进一步研究的问题。认为需要针对各种实际的原水水质进行现场试验，研究吸附时间对吸附效果的影响，尤其需要深入研究PAC用于突发污染水质事故的应急处理。关键词：粉末活性炭(PAC)、黄浦江、原水、微污染   1前言   近年来，水源水的污染日益严重，甚至呈发展趋势，其中对饮用水水源威胁较大的主要是有机污染物。欧、美、日等发达国家高度重视水质问题，随

2、着检测手段的进步和水中有机物检出种类的增加，饮用水标准对有机物的种类和含量作了越来越严格的限制。我国新的国家标准GB5749-2006(生活饮用水卫生标准）颁布之后，同样也对供水水质提出了更加严格的要求。目前，水厂常规净化处理工艺难以将水中微量有毒、有害物质处理到符合安全、卫生要求的生活饮用水水质。因此，常规给水处理工艺的强化是目前亟待解决的问题。去除饮用水源中溶解性有机物和消毒副产物，有效地提高和保证饮用水的质量，是一项重要而紧迫的任务。同时研究开发高效经济去除原水有机污染物的技术，对于应对突发性污染事件、使受污染的水体快速恢复饮用水

3、源功能具有重要的现实意义。   2PAC及其净水机理   PAC几乎可以用含碳的任何物质作为原料来制造，制造过程分为碳化和活化两个部分。碳化可以使得原料分解放出水气、一氧化碳、二氧化碳和氢等，使原材料分解成碎片，并重新结合成稳定的具有发达微孔的结构。活化可使微孔扩大形成许多大小不同的孔隙，孔隙表面一部分被烧掉，结构出现不完整，加之灰分和其他杂原子的存在，使活性炭的基本结构产生缺陷和不饱和价键，使氧和其他杂原子吸附在这些缺陷上，因而使得活性炭产生了各种各样的吸附特性。   一大孔(微生物、吸附质、溶剂可到达表面)；2一中孔(吸附质、溶剂可

4、到达表面)，3一微孔(小分子吸附质、溶剂可到达表面)根据国际化学净化和应用协会(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry)的分类，活性炭孔径可分为微孔、中孔和大孔，如图l所示。大孔主要是溶质到达活性炭内部的通道；中孔同时起到吸附作用和通道作用，对大分子的溶质的吸附有可能堵塞小分子溶质进入微孔的通道，微孔占活性炭表面积的主要部分，是活性炭吸附微污染物的主要作用点。活性炭的孔径分布可能大不相同，据此人们把活性炭分为大孔型活性炭和微孔型活性炭,表l为活性炭的典型孔径分布。   PAC是一种优良的吸

5、附剂，目前广泛用于去除水中臭味，天然和合成的有机物以及微污染物质。PAC在水中具有吸附能力在于其巨大的比表面积。与活性炭吸附能力最直接相关的因素是表面的官能团的性能。一般把活性炭的表面官能团分成酸性和碱性两大类，用化学和物理化学分析方法，发现活性炭表面的官能团有羧基、羟基、酚基，羰基等。酸性官能团使活性炭具有极性的性质，因此倾向于吸附极性较强的化合物。特别是类似羧基的基团，易于吸附带极性的水，因而对水中非极性物质吸附作用不强，但当水中含有极性更强的物质时，这些物质可以置换水而被吸附。采用活性炭吸附时，大部分比较大的有机物分子、芳香族化合

6、物、卤代烃等能够牢固的吸附在活性炭表面上或孔隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。实践证明，活性炭能够降低水中总有机碳(TOC)，总有机卤代物(TOX)和总三卤甲烷TTHM)等指标。   活性炭对污染物的吸附有两种方式：一种是范德华吸附(即物理吸附)，吸附质通过一种相当弱的力结合到吸附剂表面上，在这种吸附中，被吸附分子的化学性质保持不变，吸附质可相对于吸附剂自由移动，吸附是可逆的；另一种方式是化学吸附，前面已经提到，活性炭在制造过程中炭表面能生成一些官能团，这些官能团使活性炭表面和吸附质之间有电子交换或共享而发生

7、的化学反应，这种吸附是不可逆的。在水处理过程中，活性炭对有机物的吸附过程常为两种吸附作用的综合结果。   在水质控制中，采用活性炭等固体吸附剂来吸附去除水溶液中溶解性的有机物时，吸附速度是一个极其重要的因素。当含有有机污染物等杂质的水与活性炭接触时，水中溶解的有机物先扩散到活性炭的外表面，然后通过活性炭内部的细孔扩散到吸附表面，在表面作用下与吸附表面发生吸附结合，使原水得以净化。总体说来，吸附作用可分为扩散和吸附两个阶段。   吸附阶段反应速度极快，因此，吸附速度主要由扩散过程控制，溶液条件如pH值、温度、吸附质浓度、存在竞争性物质及溶

8、剂的极性等也都会影响活性炭的吸附功能。一般来说括性炭对水中典型有机污染物的吸附，将随着pH值的降低而增加。由于吸附是放热反应，水温越低，吸附效果越好。溶液中存在多种混和溶质时，被吸附的各种溶质，有的能够相互