【摘要】：本文以下內(nèi)容將根據(jù)作者多年的實踐經(jīng)驗，對廢水處理中活性炭纖維的應用進行簡要的介紹，僅供參考。

　　【關鍵詞】：廢水處理,活性炭纖維,吸附能力

　　1、前言

　　活性炭纖維上布滿微孔，其吸附能力比顆粒活性炭高20倍，吸附速度快1000倍，而且具有很強的耐腐蝕性能，這些決定了其在廢水處理中將得到很廣泛的應用。特別是近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人們越來越關注環(huán)境，國家也加大了對廢水的處理力度，活性炭纖維的重要性越來越顯示出來。本文以下內(nèi)容將根據(jù)作者多年的實踐經(jīng)驗，對廢水處理中活性炭纖維的應用進行簡要的介紹，僅供參考。

　　2、活性炭纖維概述

　　20世紀60年代初，在炭纖維研究的基礎上研制出活性炭纖維，20世紀70年代，逐漸開始活性炭纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。活性炭纖維是由有機纖維原料經(jīng)過炭化、活化而成，根據(jù)生產(chǎn)中前驅(qū)體的不同，活性炭纖維主要非為粘膠基活性炭纖維、酚醛基活性炭纖維、瀝青基炭纖維等。活性炭纖維孔徑分布狹窄而均勻，微孔體積占總體積的90%左右，微孔孔徑大多在1nm左右，沒有大孔和過渡孔。活性炭纖維還有一定量的表面官能團，對水溶液中的有機物和重金屬離子等有較大的吸附容量和較快的吸附率，并且容易再生。采用活性炭纖維對廢水進行處理，可大大減少處理裝置的體積，提高處理效率。特別是對于有回收價值的污染物，可通過活性炭纖維富集，加以回收，實現(xiàn)資源化。尤其重要的是，活性炭纖維對低濃度吸附質(zhì)，即使對痕量級吸附質(zhì)仍保持有很高的吸附量。另外需要注意的是，活性炭纖維還可以根據(jù)工程需要加工成纖維束、氈、布、紙以及其它形態(tài)，這樣便于工程應用和工藝的簡化。綜上所述可以發(fā)現(xiàn)，活性炭纖維在廢水處理中得到廣泛的應用也不足為奇了。

　　3、活性炭纖維在廢水處理中的應用

　　根據(jù)作者多年的實踐經(jīng)驗，認為活性炭纖維在廢水處理中的應用主要表現(xiàn)在如下幾個方面：第一，進行廢水處理。活性炭纖維用于廢水處理具有吸附量大、吸附速度快、脫附速度快、灰分少、處理量大且使用時間長的優(yōu)點，將活性炭纖維用于廢水處理工程中，其操作安全，由于體積密度小和吸脫層薄，不會造成蓄熱和過熱現(xiàn)象，也不易發(fā)生事故，且節(jié)能和經(jīng)濟。活性炭纖維適用于各種有機廢水的餓處理，可對含氯廢水、制藥廠廢水、有機染料廢水、造紙黑液、苯酚廢水、四苯廢水、己內(nèi)酰胺廢水、二甲基乙酰胺和異丁醇廢水進行處理，尤其適用于高平衡濃度。但是這里需要注意的是，活性炭纖維的吸附能力與溫度有很大的關系，在一定的范圍內(nèi)，其吸附能力隨著問題的升高而提高。對煉油廢水的處理結(jié)果表明，采用活性炭纖維三級吸附的COD達10000mg/L的廢水，凈化效率達86%以上。用150-350℃的空氣及蒸汽混合脫附，活性炭尋愛農(nóng)委性能不變，靜態(tài)吸附量大于0.5g/g活性炭纖維;對高濃度和成分復雜的頁巖油干餾廢水的處理后COD可低于2000mg/L;對十三嗎啉農(nóng)藥廢水的處理，采用二級活性炭纖維吸附，出水COD低于150mg/L，去除率達到94%，飽和后采用5%濃度的酸性無機脫附劑處理，吸附性能可完全恢復;對于含有PCB3廢水的處理，經(jīng)單級活性炭纖維吸附過的含有PCB310-27µg/L的廢水，出水達到國家的排放標準，單柱穩(wěn)定運行周期70-80天，吸附容量7g/kg活性炭纖維。用劍麻基活性炭纖維可有效去除水中的各種有機染料，如亞甲基蘭、結(jié)晶紫、鉻蘭黑R等，去除率高達100%;瀝青基活性炭纖維可有效地吸附酸性染料，如酸性藍74、酸性橙10等，也用于直接染料如直接藍19、直接黃50及堿性染料的堿性棕1、堿性青紫3等。在對活性炭纖維電極法電解處理造紙黑液的應用研究中，在PH值位于7左右和電解80min的調(diào)解下，COD、色度去除率分別達64.25%和94%。黑液經(jīng)酸析及聚鋁絮凝預處理后進行活性炭纖維電極電解，可進一步提高COD及色度去除率。采用酸化+電解+Fenton試劑的綜合治理方案，上述去除率可分別達到94.2%和99.6%，出水近乎清澈透明。第二，對廢水中有用物質(zhì)的回收利用。活性炭纖維具有高度發(fā)達的孔隙構(gòu)造，其中有一種被叫做毛細管的小孔，毛細管具有很強的吸附能力，同樣發(fā)達的孔隙構(gòu)造也意味著吸附劑有著很大的表面積，使廢水中的有用物質(zhì)能與毛細管充分接觸，從而被毛細管吸附。當一個分子被毛細管吸附后，由于分子之間存在相互吸引力的原因，會導致更多的分子不斷被吸引，直到添滿毛細管為止。必須指出的是，不是所有的微孔都能吸附廢水中的有用物質(zhì)，這些被吸附的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑，即只有當孔隙結(jié)構(gòu)略大于被吸附的分子的直徑，能夠讓其分子完全進入的情況下才能保證雜質(zhì)被吸附到孔徑中，過大或過小都不行。當活性炭纖維對廢水中的有用物質(zhì)回收后，可以采用再生脫附的方法使得有用物質(zhì)與活性炭脫離。目前常用的脫附方法主要有如下幾種：①磁化脫附。由于單分子水的性質(zhì)比簇團中的水分子活潑得多，能充分顯示它的偶極子特性，從而使水的極性增強。預磁處理能增大水的極性，這就能充分解釋經(jīng)過預磁處理后活性炭纖維的吸附容量減小的現(xiàn)象。當磁場強度增大時，分離出的單個水分子越多，則阻礙作用就越大，從而吸附容量減小得也就越多。活性炭纖維本身為非極性物質(zhì)，活性炭纖維的表面由于活化作用而具有氧化物質(zhì)，且吸附劑是在濕空氣條件下活化而成，它使活性炭纖維的表面氧化物質(zhì)以酸性氧化物占優(yōu)勢，從而使活性炭纖維具有極性，能夠吸附極性較強的物質(zhì)。由于這些帶極性的基團易于吸附帶極性的水，從而阻礙了吸附劑在水溶液中吸附非極性物質(zhì)。這種方法常用于溶液中對吸附質(zhì)的脫附。②超聲波脫附。超聲波(場)是通過產(chǎn)生協(xié)同作用來改變吸附相平衡關系的，在超聲波(場)作用下的吸附體系中添加第三組分后，體系相平衡關系朝固相吸附量減少方向移動的程度大于在常規(guī)條件下的吸附體系。根據(jù)超聲波的作用原理推測，可能是因為第三組分改變了流體相的極性，增加了空化核的表面張力，使得微小氣核受到壓縮而發(fā)生崩潰閉合周期縮短的現(xiàn)象，從而產(chǎn)生更強烈的超聲空化作用。因此，在用活性炭纖維吸附待分離溶液中的物質(zhì)后，可以用超聲波(場)產(chǎn)生協(xié)同作用來改變吸附相平衡關系，降低活性炭纖維對吸附質(zhì)的吸附穩(wěn)定性，從而達到降低脫附化能的目的。⑤沖洗脫附。用不被吸附的氣體(液體)沖洗吸附劑，使被吸附的組分脫附下來。采用這種方法必然產(chǎn)生沖洗劑與被吸附組分混合的問題，需要用別的方法將它們分離，因此這種方法存在多次分離的不便性。③升溫脫附。物質(zhì)的吸附量是隨溫度的升高而減小的，將吸附劑的溫度升高，可以使已被吸附的組分脫附下來，這種方法也稱為變溫脫附，整個過程中的溫度是周期變化的。微波脫附是由升溫脫附改進的一種技術，微波脫附技術已應用于氣體分離、干燥和空氣凈化及廢水處理等方面。在實際工作中，這種方法也是最常用的脫附方法。④減壓脫附。物質(zhì)的吸附量是隨著壓力升高而升高的，在較高的壓力下吸附，降低壓力或者抽真空，可以使吸附劑再生，這種方法也稱為變壓吸附。此法常常用于氣體脫附。⑥置換脫附。置換脫附的工作原理是用比被吸附組分的吸附力更強的物質(zhì)將被吸組分置換下來。其后果是吸附劑上又吸附了置換上去的物質(zhì)，必須用別的方法使它們分離。例如，活性炭纖維對Ca2+、Cl-有一定的吸附能力，這些離子占據(jù)了吸附活性中心，可對活性炭纖維吸附無機單質(zhì)或有機物產(chǎn)生不利影響。因此，用活性炭纖維吸附待分離溶液中的物質(zhì)后，選用CaCl2作為脫附劑可降低活性炭纖維對吸附質(zhì)的吸附穩(wěn)定性，從而達到降低脫附活化能的目的。

　　4、結(jié)尾

　　以上內(nèi)容首先對活性炭纖維進行了簡要的介紹，隨后分別分析了活性炭纖維在廢水處理和對廢水中有用物質(zhì)進行回收工作中的應用，提出了自己的觀點。活性炭纖維的應用也已經(jīng)有幾十年的歷史了，但是隨著科技的不斷發(fā)展必將對活性炭纖維進行更深入的改進，使得其在廢水處理中的應用變得更加廣泛和深入。

　　【參考文獻】

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　　[2] 《工業(yè)廢水中專項污染物處理手冊》徐新華等，化學工業(yè)出版社

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