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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:6197
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

活性炭在水处理应用中的研究进展

2020-04-07 13:09:47 工程地质学 吴越强
资料简介

摘要 :随着经济的快速发展,水资源问题越来越受到人们的关注。水是人类赖以生存的重要资源,是人们生活与生产当中都必须使用的。面对水资源的日益短缺,科研人员逐渐将视线放在水处理的再应用上,希望能够有效地解决水资源短缺问题。经过科学家们不懈的研究发现,活性炭的吸附性能够对水资源进行净化。基于此,本文分析并论述了活性炭的吸附原理,探究并提出了活性炭在生活与生产当中的实际应用。

活性炭在水处理应用中的研究进展

吴越强

大庆油田水务公司技术部 163000

摘要 :随着经济的快速发展,水资源问题越来越受到人们的关注。水是人类赖以生存的重要资源,是人们生活与生产当中都必须使用的。面对水资源的日益短缺,科研人员逐渐将视线放在水处理的再应用上,希望能够有效地解决水资源短缺问题。经过科学家们不懈的研究发现,活性炭的吸附性能够对水资源进行净化。基于此,本文分析并论述了活性炭的吸附原理,探究并提出了活性炭在生活与生产当中的实际应用。

关键词 :吸附原理 ;性质 ;活性炭 ;水处理

目前,水资源面临着严重的污染与短缺问题,现有的能够利用的水资源已经不能够满足国家发展的需要。而水资源中也出现了越来越多更加复杂的污染物,原有的水处理方式已经不能够确保水资源符合标准。对此,科研人员始终在研发新型的水处理技术,而在研究过程当中发现的活性炭的吸附原理受到了人们的高度重视。这是因为活性炭具有着强大的吸附力和氧化还原能力,活性炭具有的这种特性就可以作为水处理技术中的载体,不仅如此,活性炭还可以被反复利用,从而降低经济成本。除此之外,活性炭的吸附性不但能吸附水中可见的杂质,还可以去除农药、化学试剂等很难去除的有机化合物。可以说,活性炭的吸附原理能够在污水深度处理当中发挥着至关重要的作用。

1 活性炭特性原理

活性炭的原理主要是指其吸附性,这与其物理结构和化学性质有关。从物理结构上来说,相比其他物质而言,活性炭的微小细孔结构十分发达,比表面积也比较大,这都在很大程度上决定了活性炭具有着其他材料所不具有的特性,固然也成为了活性炭的独特优势。从化学性质上来说,活性炭表面是由化学官能团、化合物和杂原子构成,其中化学官能团又包括含氧官能团和含氮官能团,其具体的结构组成成分又决定了活性炭具有很强的吸附性能。

2 活性炭的起源

活性炭起源于上世纪中期,最初是由加布斯造纸厂对朽木进行了二次利用,发现活性炭能够对纸张进行脱色,使用活性炭既获得了比较好的脱色效果,成本也得到了很大程度上的节约,工厂便开始将活性炭应用于生产当中,这就为今后活性炭的广泛使用奠定了基础。现如今,科学技术在迅猛的发展着,我国对于活性炭的研究也取得了很大的进步,最初的萃取技术已经不能够满足现代化社会发展的需求,随着对活性炭原理的深入研究,发现活性炭的应用前景十分良好。

3 活性炭在水处理当中的应用

活性炭具有的强吸附性能既有利也有弊,其弊端在于它的结构本身是存在结晶缺陷的,这就会使其在应用当中存在一些问题。而活性炭作为理想的催化剂和载体,其自身蕴藏的潜能以及结构上的优势都引起了科研人员的高度重视,对于其应用的探索也越来越深入。

3.1 活性炭改性

活性炭改性主要是采用一定的方法对活性碳表面的官能团数量和性质进行重排或改变,进而引起活性炭性质的改变。用臭氧处理活性炭,能够增加活性炭表面的酚类基团的含氧官能团;用氢氧化钠处理活性炭,能够增加活性炭表面羧基类的含氧官能团,因此,臭氧和氢氧化钠都可以增加活性炭表面酸性基团的数量。而在实际工作当中进行水处理时,需要根据水质当中各物质含量的具体情况,采取合适的活性炭改性技术。如果使用浓硝酸处理活性炭,就会使活性炭酸性基团的含量增多,亲水能力就会被加强,这就会降低活性炭对水中有机化合物的吸附能力。因此,根据研究方向,需要减少含氧官能团的数量,进而不断提高活性炭的疏水能力,增强其吸附性。

3.2 活性炭与膜处理联用

活性炭与膜联用中的膜可分为三种:超滤膜、纳滤膜以及反渗透膜,其中最主要的是和纳滤、超滤膜进行联用,而活性炭与膜之间的联用作为一种新型工艺技术,在水处理当中获得了广泛的应用。而这种联用的优势在于其能够有效的吸附水中的病原菌,从而极大地确保了饮用水资源的质量和安全,更关键的是,活性炭与膜联用还可以有效的规避净水过程当中产生的膜污染、膜阻塞等问题。这是因为活性炭可以牢固的吸附可能会造成膜阻塞的因素,比如有机物和微生物等,这就会在很大程度上延长膜的使用寿命。可以说,活性炭和膜之间的关系是相互影响、相互协助的一种和谐关系。活性炭和超滤膜联用可以有效的吸附水中的难溶物,比如大肠杆菌等物质;活性炭和纳滤膜联用可以有效的吸附水中大多数的致突变物,从而为实验结论显示阴性提供科学合理的理论依据。随着研究的逐渐深入,发现活性炭与膜之间的联合不但可以去除可溶性的有机物,还能够避免净水过程当中膜自身引起的污染现象。

3.3 活性炭与微生物的联用

在水处理的整个过程当中,还可以利用活性炭的载体特性和厌氧或好氧型微生物进行联用。目前应用最广泛的是生物活性炭技术和厌氧流化床技术。厌氧流化床技术经常应用于浓度特别高的有机废水的净化过程当中,浓度特别高的有机废水经过活性炭的吸附处理能够获得很好的净化效果。随着技术的不断升级与革新,多孔聚合物这一新型载体在不断的研究与实践当中产生,其净化能力得到了进一步的提高,但其劣势是成本过高、应用范围也具有一定的局限性,但是,科研人员的研究与实践从未停止,相信未来水处理技术能够得到更好的完善。

3.4 催化、吸附、氧化之间的联用

活性炭在水处理过程当中具有的吸附性是显而易见的,同时活性炭还可以作为催化剂或载体进行使用。研究中将活性炭具有的催化性、吸附性以及氧化性进行联用,可以发现,活性炭分解次氯化钠的能力明显增强,将活性炭作为催化剂或氧化剂联用次氯化钠,还可以很好的处理蒸氨废水,处理结果也十分显著。

3.5 活性炭与电化学的联用

在实际的水处理过程当中,活性炭还可以与电化学进行联用,利用氧化降解作用净化污染物。阳极部分就是以活性炭为主体,发挥着吸附的作用。工作原理为氧化原理,又分为直接氧化和间接氧化,直接氧化是阳极和污染物进行紧密的结合,进而进行阳极电子的转移;间接氧化是在电解的过程当中将污染物进行氧化。而电解槽技术在水处理当中的广泛应用无非是其自身具有着独特的优势,阳极和活性炭结合起来,在电解槽中构建活性炭固定床,可以确保污染物与阳极结合的更加紧密,氧化进行的程度会更高,活性炭本身的吸附能力也会得到增强,从而有效地净化污染物。

3.6 其他应用

目前,科研人员关于活性炭原理的研究工作还在持续的开展,通过不断地实践对活性炭的亲水性进行研究,希望能够尽快的研发出降解反应的作用。不仅如此,活性炭还可以和一些药剂进行联合,并产生一些独特的作用,比如活性炭和高锰酸钾复合物进行联用可以有效的去除水中的有机物,能够进一步的净化水资源。

4 结束语

综上所述,在对水处理过程当中活性炭的应用进行分析之后可以发现,活性炭以其独特的性能在水处理当中具有着广泛的应用。由于其本身并不仅仅局限于单一的发挥作用,和其他物质进行联用之后能够更好地发挥作用,因此,可以通过活性炭的联用使水处理获得更好的效果,从而应对水污染及水资源短缺问题。

参考文献

[1]张政武,张书洁,王宗华.活性炭在水处理应用中的研究进展[J].化工设计通讯,2019,45(06):107+109.

[2]魏海英,许以农.活性炭改性方法在水处理中的有效利用[J].化工设计通讯,2018,44(10):223.

[3]胡丽玮.活性炭在饮用水处理中的应用[J].科技创新与应用,2017(04):185-186.

作者简介:吴越强,性别:男,民族:汉,出生年月:1971,文化程度:本科,现有职称:高级工程师,研究方向:污水处理,给排水工艺,生态修复技术研究.