天然水处理用活性炭选炭方法的评述

2004,但是该方法较为繁琐,不易推广使用。近年来,又有许多人进行研究,提出了一些其他用于筛选水处理用活性炭的方法。笔者写此文的目的是想通过比较现在正在研究的几种选择活性炭的方法,来找到一种准确、方便的活性炭选择方法。1国内相关标准中规定的方法在1987年制定,1997年修订的《净水用煤质颗粒活性炭》GB/T7701.4—1997,以及在1992年制定,1999年修订的《净水用木质活性炭》GB/T13803.2—1999中,都规定了用于水处理的活性炭吸附性能指标,见表1。在表1的规定中,采用碘值、亚甲基蓝吸附值等指标表征适用于水处理的活性炭的吸附性能。在《煤质颗粒活性炭试验方法》GB/T7702—1997及《木质活性炭试验方法》GB/T12496—1999中,还给出了碘值、亚甲基蓝吸附值、苯酚吸附值等的测定方法。实际上这是符合当前流行的观点,即碘值、亚甲基蓝吸附值等指标越高,活性炭孔面积越大,吸附性能越好。在水处理中选用碘值、亚甲基蓝值高的活性炭,吸附性能好,使用寿命长。但丁桓如等〔6~8〕对某水处理用活性炭进行筛选研究时却发现了异常,研究发现活性炭一般吸附性能指标(比表面积、碘值、四氯化碳吸附值、亚甲基蓝吸附值)与活性炭对天然水中有机物的吸附性能相关性差,若用这些指标来选择天然水处理用活性炭,很有可能会得出错误的结果。随后他们又采用华东地区4种天然水进行扩大试验,均证实了上述结论。其原因主要是由于天然水中天然有机物相对分子质量巨大,分子体积大,活性炭微孔体积小,无法对这些大分子有机物进行吸附。活性炭对天然水中大分子有机物吸附很大程度上受过渡孔多少的影响。而对碘、四氯化碳、亚甲基蓝等小分子物质,活性炭对其吸附则多在微孔中进行。所以,研究活性炭吸附天然水中有机物时,应关注其过渡孔的多少,而不应单纯追求微孔(比表面积)和碘值的多少。根据此项研究成果制定的《火力发电厂水处理用活性炭使用导则》(DL/T582—2004)中不用碘值等来选活性炭,而提出用活性炭对天然水中4种典型有机物(腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁)的吸附容量和吸附速度来反映活性炭对天然水中有机物吸附性能的好坏,并以此筛选吸附天然水中有机物的水处理用活性炭。该标准中提出的选择活性炭的方法:当待选的活性炭样品较多时,先测定各种活性炭对4种典型有机物(腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁)的吸附等温线和吸附速度,进行初选,选出2~3种。进一步选择是将实际水样浓缩后所得有机物作为吸附质,测定活性炭对此有机物的吸附容量和吸附速度。或将每种活性炭单独装柱,以实际待处理的水样作为进水进行柱式试验,模拟活性炭床运行条件,多柱并联平行运行,监测出水的CODMn及UV254,将去除率<20%作为失效点,依周期制水量和吸附量,选择适用的活性炭。该标准中还规定了吸附天然水中有机物所用粒状活性炭的物理性能指标,见表2〔5〕。该标准规定采用测量活性炭对水中4种典型有机物(腐殖酸、富里酸、木质素、丹宁)的吸附容量和吸附速度的方法来选择水处理用活性炭,虽然该方法准确、可靠,但试验方法较为复杂,按该标准介绍,丹宁可以用试剂,但腐殖酸、富里酸、木质素需自己提取,提取工艺复杂。而且测量吸附容量和吸附速度的方法也需要一定的技术水平,这就给该方法的推广使用带来了困难。所以简化该标准方法,找出一种新的、准确可靠的、简易的测量方法,以适应水处理行业选活性炭的要求,是当前的一项急迫任务。2丹宁酸吸附值和焦糖脱色率的测定在实际工作中,人们还发现用丹宁酸吸附值和焦糖脱色率表征天然水处理中活性炭的吸附性能也具有较好的效果。表1水处理用活性炭吸附性能指标项目GB/T7701.4GB/T13803.21987199719921999碘值/(mg·g-1)>800优级品>1050一级品900~1049二级品800~899一级品>1000二级品>900三级品>800一级品>1000二级品>900亚甲基蓝吸附率/(mg·g-1)优级品>180一级品150~179二级品120~149一级品>120二级品>105三级品>90一级品>135二级品>105苯酚吸附值/(mg·g-1)≥140表2水处理用粒状活性炭的物理性能指标项目控制值强度/%≥90(用于离子交换前)≥95(用于反渗透前)粒度/mm0.589～1.651表观密度/(g·cm-3)0.38～0.50漂浮损失/%<5水分/%≤10pH5.5～11.0灰分/%≤6工业水处理2008-08,28(8)专论与综述14表3几种活性炭孔结构与周期制水量的关系项目1#2#3#5#7#9#孔结构比表面积(BET)/(m2·g-1)7287441198588895857总孔容/(mL·g-1)0.4370.4390.6270.6040.4700.520微孔孔容/(mL·g-1)0.2380.2510.