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(shè)備投資省,價(jià)格便宜,吸附速度快,對(duì)短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但活性炭無(wú)法回收和再生。顆粒活性炭雖然能夠再生后重復(fù)使用,但其設(shè)備投資相對(duì)較高,且往往需要與臭氧氧化等技術(shù)聯(lián)用,以提高處理效果。
粉末活性炭PAC:
粉末活性炭結(jié)構(gòu)活性炭是由類(lèi)似于石墨的炭微晶按/螺層形0結(jié)構(gòu)排列,由石墨晶粒和無(wú)定型炭所構(gòu)成的多相物系決定著活性炭的獨(dú)特結(jié)構(gòu)。根據(jù)國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的分類(lèi),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(zhì)到達(dá)活性炭?jī)?nèi)部的通道,中孔同時(shí)起到通道和吸附的作用,對(duì)大分子的吸附可能會(huì)堵塞溶質(zhì)分子進(jìn)入微孔的通道,致使微孔的吸附達(dá)不到飽和,而微孔是活性炭吸附污染物的主要作用點(diǎn),對(duì)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(zhì)分子不能進(jìn)入比其直徑小的孔隙,按照立體效應(yīng),允許進(jìn)入的分子尺度大約是孔徑的1/2~1/10.活性炭表面的化學(xué)官能團(tuán)與有機(jī)物分子相互作用有可能相當(dāng)顯著,甚至超過(guò)物理作用,活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)主要表現(xiàn)為含氧官能團(tuán)和含氮官能團(tuán)。含氧官能團(tuán)包括梭基、酚輕基、梭醉、內(nèi)脂基、酉昆基、乳醇基及醚基等使活性炭表現(xiàn)出極性特征。含氮官能團(tuán)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(xiàn)出堿性特征以及陰離子交換特性。
粉末活性炭(PAC)具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),最初被美國(guó)用來(lái)除嗅和味。有研究證明PAC對(duì)水中的石油類(lèi)有物質(zhì)良好的吸附去除效果。活性炭吸附是去除飲用水中的有機(jī)污染物的有效方法之一。粉末活性炭(PAC)以其優(yōu)良的吸附性能,可吸附去除水中的大量低分子有機(jī)物(其中相當(dāng)部分為消毒副產(chǎn)物的前體物)。而且,粉末活性炭?jī)r(jià)格便宜,基建投資省,應(yīng)用靈活。活性炭的制備原料十分廣泛,主要分為木質(zhì)和煤質(zhì)活性炭,煤質(zhì)原料主要有無(wú)煙煤、焦炭煤、褐煤及石油瀝青、石油焦等;木質(zhì)原料主要指果殼農(nóng)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(shù)用于飲用水除污染的新處理流程中,使給水處理工藝發(fā)生了較大的變革。目前歐美一些國(guó)家的水廠,用混凝沉淀.粒狀活性炭吸附過(guò)濾系統(tǒng)除臭、除味。活性炭使用壽命可在2-3年以上,但對(duì)去除水中色度及總有機(jī)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(chēng)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(qiáng)度,減少反沖次數(shù)。但換炭較困難。②用粒狀炭替換全部砂粒,稱(chēng)為活性炭吸附兼過(guò)濾池。③砂濾之后建獨(dú)立的活性炭濾池。這樣可以延長(zhǎng)活性炭對(duì)殺蟲(chóng)劑、酚等有機(jī)物去除的使用壽命,特別在原水中含鐵和錳時(shí)更為重要。