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工業廢水處理現狀

廢水的常規處理方法有四類：物理處理法、化學出出處理法、物理化學處理方法和生物處理法。物理處理方法隻能處理工業廢水中不溶解的和懸浮的物質，一般在該過程中用到的方法有攪拌、離心分離以及過濾等；化學處理方法是通過人為的向工業廢水中加入特定的化學物質，以達到使廢水中存在的某種特定離子沉澱分離的目的，最後再經過沉降或者過濾除去不溶物，該過程常用的方法有化學沉澱法、中合法、混凝法以及氧化還原方法等；物理化學方法，主要是通過吸附法、膜分離法和離子交換法等來處理工業廢水中的有害物質，活性炭吸附法就屬于此類方法；而生物處理方法，則是在微生物的正常代謝活動中，消耗掉工業廢水中的處于溶液、膠體以及微細懸浮狀态的有機物質之後，把它們轉化為穩定無害的物質，這種方法又可以根據處理機理分為厭氧生物處理法和好氧生物處理法。

活性炭吸附法處理工業廢水

1、原理

活性炭是用木材、煤、果殼等含碳物質在高溫和缺氧條件下活化制成。它有非常多的微孔和巨大的比表面積，通常1克活性炭的表面積達500~1500 米,因而具有很強的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的有機污染物。此外，在活化過程中活性炭表面的非結晶部位上形成一些含氧官能團，如羧基(-COOH)、羟基(-OH)、羰基。這些基團使活性炭具有化學吸附和催化氧化、還原的性能，能有效地去除廢水中一些金屬離子。活性炭具有很強的吸附作用，可以吸附工業廢水中的微小粒子，使其沉澱排除，達到廢水處理的目的。活性炭由于它的多孔隙結構，使得它表面形成了大量的微小孔洞，這些孔洞的直徑一般在很小的納米數量級，這就造成了活性炭的相對表面積十分巨大，對外界的細粒子産生巨大的吸附作用。

除了将活性炭放入工業廢水中自主吸附以外，還可以用通熱風的方法在吸附過程中為活性炭提供源源不斷的氧氣，這樣活性炭的吸附能力在通風和升溫條件下就會逐漸加強，污水處理的效果也就越明顯。

2、活性炭吸附法處理工業廢水的優點

活性炭吸附法處理工業廢水的優點是:

①處理效果好而且比較穩定;

②提高了微生物對有機毒物和重金屬的抗性;

③産生有凝聚力的炭體和微生物,形成堅實和稠密的污泥,改善了活性污泥法的操作條件;

④活性炭能吸附表面活性物質，解決了曝氣池中的起泡沫問題;

⑤能用于處理成分複雜、濃度和水量多變的廢水;

⑥粉末炭成本低。

活性炭吸附法屬于上述工業廢水處理方法中的物理化學方法，顯然，它不僅可以物理吸附很多不溶的有害物質，對于呈離子狀态的有害離子，也可以進行有效的化學吸附，兼具物理處理方法和化學處理方法的優點。除此以外，活性炭的處理工業廢水的效率以及質量都特别高。活性炭由于其多孔隙結構，它的相對表面積十分巨大，這賦予了它高效的吸附能力，同時，它的碳鍊結構使其具有很大的剛性，這讓活性炭在使用過程中能夠保持自己的形狀結構，有效發揮吸附作用。

活性炭吸附法具備物理方法處理廢水的優點，對廢水中遊離的汞和鉻等重金屬有毒離子和微小雜質進行直接的吸附作用，補血藥加入額外的化學助劑，這在一定程度上減少了工業廢水處理的成本，并避免了投放化學助劑有可能帶來的危害。除了上述優點以外，活性炭生産制造成本低也是人們選擇它來處理工業廢水的很關鍵的一點，活性炭來源于生活中的有機廢料，經過簡單的炭化和氣體處理以後，就成為工業用途的活性炭。在活性炭的處理廢水過程中，活性炭的結構和性質都沒有改變，這就使得活性炭的回收再利用成為可能，通過簡單的用水沖刷和洗劑晾幹，活性炭就又可以用來處理廢水。這種成本低、效果好的工業廢水處理方法一直以來被很多工廠使用。

活性炭吸附法在工業廢水處理中的應用介紹

1、活性炭吸附法處理工業含油污水

對于含油污染的工業廢污水，比如油輪洩露造成的海水污染，工廠的油污廢料等，都需要經過多級處理才能夠達到标準。由于石油是有機物質，隻有與之相容性很好的物質才能吸附并除去它，而活性炭的親水性比較好，相應的它的親油性就比較差，就造成了活性炭對油污的吸附量有一定的上限。這就需要對含油工業廢水先進行有機物吸附以及多級處理以後，再用活性炭進行最後處理，以吸附完全廢水中的油污。

2、活性炭吸附法處理工業含重金屬離子的污水

工業廢水多為化學反應的廢液，其中就包含了大量未反應完全的汞、鉻等有毒重金屬，這類金屬若不經過處理就排放進河流，會對植物的生長以及動物體内蛋白質的代謝和呼吸道造成緻命的危險。活性炭對于工業廢水中含毒性最大的低濃度汞的吸附作用很強，能夠有效的除淨其中的汞離子；但是，汞的濃度很大以後，就必須要先經過化學方法來使汞沉澱，然後再用活性炭來徹底吸附其中的殘留汞離子。活性炭處理含鉻工業廢水的機理雖然很複雜，包括對鉻的物理吸附，化學還原以及物理化學吸附等，但是效果卻很好，一般的含鉻廢水隻用活性炭吸附就可以除幹淨其中的鉻離子。

3、活性炭吸附法處理含顔料工業廢水

紡織工業尤其是近年來服裝工業和造紙業的發展以及生産過程中産生的廢水處理的不徹底，導緻了顔料工業廢水的排放量越來越大，由于該類型工業廢水中的成分十分複雜，并且濃度大，色質深，很難單用活性炭來進行處理。一般對于顔料工業廢水，常用的處理方法是先對廢水進行氧化和吸附，然後再進行膜分離和多級降解，最後再用活性炭來做深度除色處理，活性炭對于顔色的強力吸附的優點，使得它在顔料廢水的處理中有很大的應用前景。

廣泛使用于在城市活性炭除臭設備、飲用水及工業廢水處理。城市活性炭除臭設備廢水中的一些有機物是難于為微生物或通常氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其商品、殺蟲劑、洗滌劑、合成染料、胺類化合物以及許多人工合成有機物，經生化處理後很難到達對排放請求較高的水體中排放的标準，也嚴重影響廢水的回用，因而需求深度處理。因為活性炭對有機物的吸附才能大，在廢水深度處理中得到廣泛的使用，具有以下優點：處理程度高，城市污水用活性炭進行深度處理後，BOD可下降99%，TOC可降到1～3mg/L.使用範圍廣，對廢水中絕大多數有機物都有用，包含微生物難于降解的有機物。習慣性強，對水量及有機物負荷的變化有較強的習慣功能，可得到安穩的處理作用。粒狀炭可進行再生重複使用，被吸附的有機物在再生進程中被燒掉，不發生污泥。可回收有用物質，例如用活性炭處理含酚廢水，用堿再生吸附飽滿的活性炭，能夠回收酚鈉鹽。設備緊湊、辦理便利。活性炭吸附法是使用多孔性的活性炭，使水中一種或多種物質被吸附在活性炭表面而去掉的方法，去掉目标包含溶解性的有機物質，合成洗滌劑、微生物、病毒和一定量的重金屬，并能夠脫色、除臭。活性炭、磺化煤、沸石、焦炭等都是水處理常用的吸附劑，活性炭經過活化後碳晶格構成形狀和大小不一的興旺細孔，大大添加比表面積，提高吸附才能。活性炭的細孔有用半徑通常為1-10000nm，小孔半徑在2nm以下，過渡孔半徑通常為2-100nm，大孔半徑為100-10000nm.小孔容積通常為0.15-0.90mL/g，過渡孔面積通常為0.02-0.10mL/g；大孔容積通常為0.2-0.5mL/g。活性炭在水處理中的各種應用

活性炭

活性炭是一種經特殊處理的炭，具有無數細小孔隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積為500-1500平方米。活性炭有很強的物理吸附和化學吸附功能，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面積，将毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止毒物的吸收。同時，活性炭能與多種化學物質結合，從而阻止這些物質的吸收。

活性炭的分類

在生産中應用的活性炭種類有很多。一般制成粉末狀或顆粒狀。

粉末狀的活性炭吸附能力強，制備容易，價格較低，但再生困難，一般不能重複使用。

顆粒狀的活性炭價格較貴，但可再生後重複使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。因此在水處理中較多采用顆粒狀活性炭[1]。

活性炭吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質的吸附作用，以達到淨化水質的目的。

影響活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指标[2]。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的。而吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間内所吸附的物質量。在水處理中，吸附速度決定了污水需要和吸附劑接觸時間。

活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結構有關。一般來說，顆粒越小，孔隙擴散速度越快，活性炭的吸附能力就越強。

污水的pH值和溫度對活性炭的吸附也有影響。活性炭一般在酸性條件下比在堿性條件下有較高的吸附量[2]。吸附反應通常是放熱反應，因此溫度低對吸附反應有利。

當然，活性炭的吸附能力與污水濃度有關。在一定的溫度下，活性炭的吸附量随被吸附物質平衡濃度的提高而提高。

活性炭在污水處理中的應用

由于活性炭對水的預處理要求高，而且活性炭的價格昂貴，因此在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以達到深度淨化的目的。

活性炭處理含鉻廢水

鉻是電鍍中用量較大的一種金屬原料，在廢水中六價鉻随pH 值的不同分别以不同的形式存在。

活性炭有非常發達的微孔結構和較高的比表面積，具有極強的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的Cr （ Ⅵ） 。活性炭的表面存在大量的含氧基團如羟基（- OH） 、羧基（-COOH） 等，它們都有靜電吸附功能，對Cr （ Ⅵ） 産生化學吸附作用。完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr （ Ⅵ） ，吸附後的廢水可達到國家排放标準[4]。

試驗表明：溶液中Cr （ Ⅵ） 質量濃度為50 mg/ L ， pH = 3 ，吸附時間1。 5 h 時，活性炭的吸附性能和Cr （ Ⅵ） 的去除率均達到最佳效果[5]。

因此，利用活性炭處理含鉻廢水的過程是活性炭對溶液中Cr （ Ⅵ） 的物理吸附、化學吸附、化學還原等綜合作用的結果。活性炭處理含鉻廢水，吸附性能穩定，處理效率高，操作費用低，有一定的社會效益和經濟效益。

活性炭處理含氰廢水

在工業生産中，金銀的濕法提取、化學纖維的生産、煉焦、合成氨、電鍍、煤氣生産等行業均使用氰化物或副産氰化物[6]，因而在生産過程中必然要排放一定數量的含氰廢水。

活性炭用于淨化廢水已有相當長的曆史，應用于處理含氰廢水的文獻報道也越來越多[7]。但由于CN_、HCN 在活性炭上的吸附容量小，一般為3 mgCN/ gAC～8 mgCN/ gAC （因品種而異） [6] ，在處理成本上不合算。

活性炭處理含汞廢水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，隻适宜于處理含汞量低的廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學沉澱法處理，處理後含汞約1mg/L，高時可達2-3 mg/L，然後再用活性炭做進一步的處理。

活性炭處理含酚廢水

含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠和煉油化工廠。經實驗證明：活性炭對苯酚的吸附性能好，溫度升高不利于吸附，使吸附容量減小；但升高溫度達到吸附平衡的時間縮短。活性炭的用量和吸附時間存在最佳值，在酸性和中性條件下，去除率變化不大；強堿性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強，吸附效果越差。

活性炭處理含甲醇廢水

活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不強，隻适宜于處理含甲醇量低的廢水。工程運行結果表明，可将混合液的COD 從40 mg/ L 降至12 mg/ L 以下，對甲醇的去除率達到93。16 %～100 % ，其出水水質可以滿足回用到鍋爐脫鹽水系統進水的水質要求[9]。

煉油廠的深度處理

煉油廠含油廢水，經隔油，氣浮和生物處理後，在經砂濾和活性炭過濾深度處理。廢水的含酚量從0。1 mg/L（經生物處理後）降至0。005 mg/L，氰從0。19 mg/L降至0。048 mg/L，COD從85 mg/L降至18 mg/L。

前景

随着科學技術的進步和廢水處理的特殊要求，活性炭的研究從本身的孔結構和比表面積逐步發展到研究表面官能團對活性炭吸附性能的影響。

例如，活性炭纖維（簡稱ACF）近年來在處理廢水方面受到了科研工作者的重視，它的直徑一般為5～20μm，其制備原理與傳統的活性炭制備相同，即将纖維狀碳在800℃以上用水蒸氣或二氧化碳活化處理。纖維狀活性炭的孔隙結構以微孔為主，中孔很少，幾乎沒有大孔，比表面積可達 2500m2/ g。具有吸附和脫附速率決，吸附容量大，導電性高等特點。

實驗表明，ACF對苯酚的吸附容量為248 mg/g，吸附飽和後經多次再生吸附容量幾乎不變，吸附性能比活性炭好。室溫時，在酸性或中性條件下，向100mL濃度為282mg/L的含酚模拟廢水投加活性炭纖維0。5g，恒溫振蕩30 min，苯酚去除率可達91%[8]。

最近，人們發現活性炭不僅有吸附特性，同時表現出催化特性，由此而發展起來的催化氧化法日益受到重視，其研究也在不斷深化。為了提高處理效率，從研究催化氧化機理出發，改變活性炭的表面結構[9]，提高活性炭的能力，尋找理想的吸附劑。

結語

當前中國使用活性炭吸附法處理廢水的方法處于初始發展階段。一些有關的理論和技術還不夠成熟。而且，在我國，目前活性炭的供應比較緊張，再生設備少，再生費用高，限制了活性炭的廣泛使用。不同應用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭産品不能滿足新的要求，因而不斷開發新的活性炭産品就顯得十分重要。所以，它需要專業工作者的積極參與和政府的鼎力支持，采取多學科交叉與融合的研究方法，使活性炭處理廢水技術向着更加科學美好的方向發展。

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