活性炭改性方法及其在水處理中的應用探討

戴北平

（安徽中環(huán)環(huán)保科技股份有限公司 安徽桐城）

活性炭改性方法及其在水處理中的應用探討

戴北平

（安徽中環(huán)環(huán)保科技股份有限公司 安徽桐城）

本文將對活性炭改性方法進行分析，并探討其在水處理中的應用。

活性炭改性方法；水處理；應用

前言

近年來，我國城市化進程不斷推進，各個城市水資源處理工作量也逐漸增加。傳統(tǒng)水處理方法存在一些不足之處，而活性炭以其自身良好的吸附性優(yōu)勢，受到了廣泛關注，其在水處理中的應用，不僅能夠提高水處理有效性，且能夠為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的水資源。

1 活性炭概述

活性炭，是指黑色粉末、塊狀、顆粒狀的無定形碳。活性炭中除了基本的碳元素，還有兩類攙合物：①氧、氫等化學元素；②灰分。由于活性炭具有孔徑適中、分布均勻及吸附速度快等特點，在水處理中應用較為廣泛。活性炭在石化、電力及化工等行業(yè)較為常用。目前，由于我國水污染較為嚴重，因此將活性炭應用于污水處理中非常必要。

2 改性方法概述

活性炭作為一種吸附性較強的環(huán)境友好型吸附劑，具有較強的耐酸堿、耐熱等特點。在水處理行業(yè)中得到了廣泛推廣和應用。目前常見的活性炭改性方法主要有以下幾種：

2.1 表面氧化方法

表面氧化方法主要是通過氧化劑對活性炭進行相應的處理，促使活動炭表面的官能團發(fā)揮自身氧化作用，以此來增加酚羥基等數(shù)量，這些物質(zhì)發(fā)揮積極作用，從而有效吸收極性物質(zhì)。常見的氧化劑主要包括雙氧水、硝酸等物質(zhì)。其中硝酸在所有氧化劑中表現(xiàn)的氧化性較強，能夠產(chǎn)生很多酸性基團，其他氧化劑相對溫和，在調(diào)整活性炭表面酸性具有較好的表現(xiàn)。

2.2 表面還原方法

表面還原方法在具體應用中，主要通過還原劑對活性炭表面官能團進行還原改性，以此來增強活性炭表面含氧堿基集團等含量，最終達到吸收極性的目標。氫氣、氮氣等都是常見的還原劑。

2.3 負載金屬方法

表面負載改性方法主要借助可溶性鹽溶解金屬離子負載值活性炭材料表面，并在高溫等條件作用下，對周圍碳的結構進行調(diào)整，達到擴孔的目標。此外，金屬離子自身也具有較強的吸附性[1]。實踐證明，受到高溫的影響，金屬鹽會釋放一定量的NOx、SOx，并與活性炭孔道產(chǎn)生化學反應，進而擴大材料孔徑，吸附更多雜質(zhì)，確保水質(zhì)清澈。

除了少數(shù)方法，在活性炭改性基礎之上，還有酸堿改性、微波改性及等離子改性等多種方法。

3 水處理中活性炭改性方法的應用

3.1 在城市污水中的應用

城市污水當中含有大量的有機物，如酚、苯及石油。對于有機物的去除，相關研究者通過實驗發(fā)現(xiàn)，載有鉑的各種活性炭材料在氧化還原過程中，能夠在很大程度上吸附有機酸，進而確保水質(zhì)符合使用需求。如處理程度較高，城市污水進行深度處理后，能夠?qū)OD降至到99％，TOC可降到1～3mg/L。此外，還有一些學者對活性炭改性材料對苯的吸附效果進行實驗，實驗結果證明活性炭能夠有效吸附苯。不同改性方法獲取的活性炭材料吸附性能存在一定差別。如將活性炭進行氧化與負載處理改進之后，較為改進前對有機硫化物的吸附效果更佳明顯。因此在水處理工作中，可以針對吸附對象的特點，適當調(diào)整活性炭改性方法，整合改性方法優(yōu)勢，促使活性炭能夠?qū)⑺械碾s質(zhì)吸附出來，最大限度上提升活性炭吸附效果。另外，粒狀炭可以重復應用，被吸附有機物能夠被燒掉，并不會產(chǎn)生污泥。

3.2 在飲用水中的應用

改性活性炭在吸附水中的重金屬及其離子效果較為明顯。通過活性炭材料的改性處理后，能夠在吸附重金屬離子時，產(chǎn)生羥基等活性基團，在原有基礎上，進一步提升活性炭材料的吸附能力，進而將水中的金屬離子有效去除。在實驗中，將硝酸作為主要氧化劑，并適當增加溫度，回流1h后，對煤質(zhì)活性炭進行了氧化改進，最后發(fā)現(xiàn)，該方法能夠顯著提升對水中鉛離子的有效吸附。相比較原有方法來看，吸附能力提升了105倍[2]。除此之外，還有一些學者采用四丁基銨等對活性炭材料進行負載處理后，對電鍍廢水中的銅、鉻等去除效果進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)材料自身的吸附性能提升，能夠?qū)⒅亟饘匐x子有效去除，在很大程度上避免了水資源污染，為人們提供優(yōu)質(zhì)的水資源。

利用活性炭吸附飲用水中雜質(zhì)時，能夠發(fā)現(xiàn)活性炭上長出大量的微生物，促使水質(zhì)提高且再生延長。因此可以采取原水→添加混凝劑→澄清→過濾→活性炭→水流程進行具體的處理。

3.3 其他物質(zhì)的吸附

氧化處理的活性炭，在外界高溫的影響下，會對陰離子具有較為突出的吸附和交換能力。如在氫氧化鈉的作用下，活性炭能夠?qū)⒑铀械臍⑾x劑等物質(zhì)進行去除。而負載納米二氧化鈦的活性炭材料能夠有效發(fā)揮光催化作用，進而降低廢水中的甲基橙含量。面對日漸復雜的水處理情況，加強對活性炭改性方法的研究非常必要。不僅如此，還需要適當增加資金等方面投入，圍繞當前活性炭改性方法存在的弊端，加大研究力度，不斷提高活性炭吸附能力，從而提高水處理有效性。

4 結論

目前，改性活性炭在水處理工作中取得的效果非常明顯，能夠有效吸附水中的重金屬、有機物等。因此在水處理過程中，我們可以加大對改性活性炭的應用力度，提高水質(zhì)。今后更要加強對各種改性方法的整合，促使改性活性炭能夠更好地發(fā)揮積極作用，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的水資源。

[1]儲偉.活性炭改性方法及其在水處理中的應用[J].化工管理，2014（12）：80.

[2]馬俊麗.活性炭改性方法及其在水處理中的應用[J].質(zhì)量探索，2016（05）：45+44.

X703

A

1004-7344（2016）23-0300-01

2016-8-3