給水處理常用的活性炭有粒狀炭(granular activated carbon,GAC)和粉末炭(powdered activated carbon,PAC)兩種。粉末活性炭具有設備投資省,價格便宜,吸附速度快,對短期及突發性水質污染適應能力強等優點,但活性炭無法回收和再生。顆粒活性炭雖然能夠再生后重復使用,但其設備投資相對較高,且往往需要與臭氧氧化等技術聯用,以提高處理效果。
粉末活性炭PAC:
粉末活性炭結構活性炭是由類似于石墨的炭微晶按/螺層形0結構排列,由石墨晶粒和無定型炭所構成的多相物系決定著活性炭的獨特結構。根據國際理論與應用化學聯合會的分類,活性炭的孔徑可分為微孔、中孔、和大孔。大孔的主要作用是溶質到達活性炭內部的通道,中孔同時起到通道和吸附的作用,對大分子的吸附可能會堵塞溶質分子進入微孔的通道,致使微孔的吸附達不到飽和,而微孔是活性炭吸附污染物的主要作用點,對吸附效果有很大的影響。孔隙分布給吸附容量以很大的影響,其原因是存在著分子篩作用,一定尺寸的吸附質分子不能進入比其直徑小的孔隙,按照立體效應,允許進入的分子尺度大約是孔徑的1/2~1/10.活性炭表面的化學官能團與有機物分子相互作用有可能相當顯著,甚至超過物理作用,活性炭的表面化學性質主要表現為含氧官能團和含氮官能團。含氧官能團包括梭基、酚輕基、梭醉、內脂基、酉昆基、乳醇基及醚基等使活性炭表現出極性特征。含氮官能團包含酞胺基、酞亞胺基、乳胺基、毗咯基和毗陡基等,使活性炭表面表現出堿性特征以及陰離子交換特性。
粉末活性炭(PAC)具有發達的孔隙結構,最初被美國用來除嗅和味。有研究證明PAC對水中的石油類有物質良好的吸附去除效果。活性炭吸附是去除飲用水中的有機污染物的有效方法之一。粉末活性炭(PAC)以其優良的吸附性能,可吸附去除水中的大量低分子有機物(其中相當部分為消毒副產物的前體物)。而且,粉末活性炭價格便宜,基建投資省,應用靈活。活性炭的制備原料十分廣泛,主要分為木質和煤質活性炭,煤質原料主要有無煙煤、焦炭煤、褐煤及石油瀝青、石油焦等;木質原料主要指果殼農作物秸稈、椰子殼、核桃殼、油棕殼、及紙漿廢液等。
顆粒活性炭GAC:
近幾年,將顆粒狀活性炭吸附技術用于飲用水除污染的新處理流程中,使給水處理工藝發生了較大的變革。目前歐美一些國家的水廠,用混凝沉淀.粒狀活性炭吸附過濾系統除臭、除味。活性炭使用壽命可在2-3年以上,但對去除水中色度及總有機物的使用壽命較短。粒狀活性炭濾池最常用的是降流重力式活性炭濾池。活性炭濾池的使用方式有三種:①用粒狀炭替換部分砂粒,稱為雙層濾料濾池。采用這種濾池可提高吸附效果,降低反沖強度,減少反沖次數。但換炭較困難。②用粒狀炭替換全部砂粒,稱為活性炭吸附兼過濾池。③砂濾之后建獨立的活性炭濾池。這樣可以延長活性炭對殺蟲劑、酚等有機物去除的使用壽命,特別在原水中含鐵和錳時更為重要。