摘要：通過活性炭凈水處理的原理，工藝，及其效果的評價，闡述粉末活性炭在給水凈化處理中的應(yīng)用與前景。
粉末活性炭在給水處理中的使用已有70年左右的歷史。國外對粉末活性炭吸附性能作的大量研究表明：粉末活性炭對三氯苯酚、二氯苯酚、農(nóng)藥中所含有機(jī)物，三鹵甲烷及前體物以及消毒副產(chǎn)物三氯醋酸、二氨醋酸和二鹵乙腈等等均有很好的吸附效果，對色、嗅、味的去除效果已得到公認(rèn)。2005年在哈爾濱水廠過濾池中，應(yīng)用活性炭吸附，使松花江受苯污染水體達(dá)到了飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。
1 吸附技術(shù)的原理
粉末活性炭吸附水中溶質(zhì)分子是一個復(fù)雜的過程，是幾種力綜合作用的結(jié)果，包括離子吸引力、范德華力、化學(xué)雜和力。根據(jù)吸附的雙速率擴(kuò)散理論認(rèn)為，吸附是一個由迅速擴(kuò)散和緩慢擴(kuò)散兩階段構(gòu)成的雙速過程，迅速擴(kuò)散在數(shù)小時內(nèi)即完成，發(fā)揮了60%~80%活性炭的吸附容量。迅速擴(kuò)散是溶質(zhì)分子在碳粒內(nèi)沿徑向均勻分布的阻力小的大孔隙中擴(kuò)散的過程。這些大孔原產(chǎn)生徑向的擴(kuò)散阻力。當(dāng)分子從大孔進(jìn)一步進(jìn)入與大孔相通的微孔中擴(kuò)散時，由于受到狹窄孔徑所產(chǎn)生的很大阻力，從而很為緩慢。微孔也是在碳粒內(nèi)均勻分布，但不構(gòu)成徑向的擴(kuò)散阻力。影響粉末活性炭吸附的因素涉及溶質(zhì)分子極性、分子量大小、空間結(jié)構(gòu)，這一點取決于水源水質(zhì)的特征�；钚蕴繉Σ煌奈镔|(zhì)分子具有選擇吸附性。
2 投加工藝的選擇
粉末活性炭對人工合成化學(xué)物的吸附去除主要取決于該化合物的類型。在選擇投加點時，需要考慮混合程度和處理接觸時間，盡量減少水處理藥劑對吸附的干擾。在處理污水選取投加粉末活性炭工藝時，主要考慮：
1)投加點要有充足的攪拌條件，使粉末活性炭能快速與處理水有良好的混合接觸。
2)盡量延長粉末活性炭與水體接觸吸附時間，充分利用粉末活性炭的吸附能力，提高吸附率。
3)盡量選取粒徑小的粉末活性炭，使同等重量的活性炭吸附面積相對大；選取中孔較發(fā)達(dá)的木質(zhì)活性炭，力求提高活性炭對有機(jī)物的吸附效能。
4)盡量減小水處理過程中的化學(xué)藥品干擾，如氯、高錳酸鉀、混凝劑等。
5)要根據(jù)投加量的多少、場地條件選取干式或濕式投加。
6)根據(jù)水質(zhì)污染狀態(tài)，及污染物確定合理的碳種，并計算經(jīng)濟(jì)的投加量。投加量從5-30mg/L不等。對有效的去處水中的污染物具有重要意義。
3 效果評價
3.1優(yōu)點
1)粉末活性炭應(yīng)用的主要特點是設(shè)備投資省，價格廉，吸附速度快，對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)能力強(qiáng)。
2)投加粉末活性炭對去除色度有明顯效果。色度的去除有報道可達(dá)70%，色度低表明去除有機(jī)物的效率高，除鐵、錳的效果好。
3)投加粉末活性炭對去除嗅味有明顯效果。
4)投加活性炭有助于去除陰離子洗滌劑。
5)投加活性炭有助于對藻類的去除。投加了粉末活性炭阻隔了藻類的光吸收，同時在濁度較低的水源中有明顯的助凝作用，有助于在混凝沉淀中去除藻類。
6)投加粉末活性炭使化學(xué)耗氧量、五日生化需氧量大大降低，這些與水體有機(jī)污染程度正相關(guān)的表征指標(biāo)的下降，表明了水體有毒有害物質(zhì)的去除程度。
7)投加粉末活性炭對酚類的去除有良好的效果。
8)投加活性炭粉使出水濁度大幅度降低，自來水水質(zhì)大幅度提高。
9)投加粉術(shù)活性炭對水體致突變性的影響，能夠有效地去除有機(jī)物污染物。是常規(guī)工藝改善飲用水水質(zhì)的簡捷途徑。
投加粉末活性炭后，水體相當(dāng)部分有機(jī)物得到去除，水體中膠狀物質(zhì)含量減少，表面黏度下降。粉末活性炭吸附在絮凝物上，有利于絮體的架橋，能改善絮體的結(jié)構(gòu)。所以對濁度較低、污染嚴(yán)重的水體，投加粉末活性炭除有良好的去除有機(jī)污染能力，同時還具有良好的助凝作用，使出水水質(zhì)得到大幅度提高。是一種投資相對小、收效快，尤其是對于規(guī)模較大的舊水廠，是處理污染水源的一種可靠的凈化工藝。
3.2 工程中的問題
1)由于國內(nèi)對對于活性炭去除水體異臭的重要指標(biāo)ABS值和酚值研究不多，再加上國內(nèi)水體污染物比國外的復(fù)雜得多，處理對象的復(fù)雜，使其應(yīng)用水平提高受到制約。
2)在應(yīng)用過程中，粉末活性炭在諸多環(huán)節(jié)如裝卸、拆包、配制、投加過程中勞動強(qiáng)度大、容易引起粉塵飛揚，造成環(huán)境等方面的諸多問題，是至于約粉末活性炭技術(shù)應(yīng)用的一個關(guān)鍵。
3)應(yīng)用中制備和定量投加粉末活性炭能穩(wěn)定穩(wěn)定粉末活性炭吸附除污染的效果，也與制水成本密切相關(guān)。需合理的建造粉末活性炭儲存、配制、投加系統(tǒng)使其較好的防治各個環(huán)節(jié)造成的不穩(wěn)定因素。
4)粉末活性炭技術(shù)的應(yīng)用關(guān)鍵的問題是投資以及成本的控制，科學(xué)合理的使用粉末活性炭技術(shù)是其經(jīng)濟(jì)有效的發(fā)揮其效用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
4 粉末活性炭與超濾組合應(yīng)用前景
現(xiàn)代水處理中，超濾膜（UF）和反滲透膜（RO）已成為深度處理的主要工藝。但當(dāng)原水中有機(jī)物、無機(jī)物、微生物和膠體物質(zhì)含量過高時，會造成膜表面和膜孔的累積將造成膜表面的堵塞，影響膜的運行壽命。利用活性炭作為UF的前處理可去除污水中大部分有機(jī)物，降低COD，從而緩解UF膜和R0膜阻塞和膜的污染問題，可延長膜的使用時間�；钚蕴繉ο鄬Ψ肿淤|(zhì)量在500~3000的有機(jī)物，去除率一般為70%~86.7%。而對相對分子質(zhì)量>3000的有機(jī)物則達(dá)不到有效去除的效果，但UF對于大分子的有機(jī)物有良好的去除率。因此活性炭與UF組合去除有機(jī)物效果好。
5 結(jié)論
1)活性炭在水處理工藝中應(yīng)用己有70多年歷史。20世紀(jì)60年代，活性炭吸附法在城市用水、城市污水和工業(yè)廢水深度處理中得到廣泛應(yīng)用，它是一項傳統(tǒng)成熟的水處理技術(shù)。
2)根據(jù)原水水質(zhì)及處理T藝，選擇炭種及投加點，投加過程中采用合理的工藝，對提高有機(jī)物去除率具有意義重大。
3)活性炭吸附技術(shù)具有設(shè)備投資省、價格使宜、吸附速度快、對短期及突發(fā)性水質(zhì)污染適應(yīng)性強(qiáng)等。
4)粉末活性炭與超濾膜配合處理有機(jī)污染污水·可優(yōu)勢互補(bǔ)，對去除污水中有機(jī)物的效果更佳。