Εφαρμογή Ενεργού Άνθρακα στην Επεξεργασία Νερού

Όλες οι επιφάνειες τείνουν να μειώνουν αυθόρμητα την επιφανειακή ενέργεια. Δεδομένου ότι οι στερεές επιφάνειες δεν μπορούν να συρρικνωθούν ελεύθερα, μειώνουν την επιφανειακή ενέργεια μειώνοντας τη διεπιφανειακή τάση, η οποία είναι η θεμελιώδης αιτία της προσρόφησης που εμφανίζεται σε στερεές επιφάνειες. Ο ενεργός άνθρακας διαθέτει εξαιρετικά ανεπτυγμένη δομή πόρων και εξαιρετικά-μεγάλο εμβαδόν ειδικής επιφάνειας, παρέχοντάς του ισχυρή ικανότητα προσρόφησης για διαλυμένη οργανική ύλη στο νερό, όπως ενώσεις βενζολίου, φαινολικές ενώσεις, πετρέλαιο και παράγωγα πετρελαίου. Ως προσροφητικό πυρήνα,Ενεργός άνθρακας για την επεξεργασία λυμάτωνμπορεί επίσης να αφαιρέσει αποτελεσματικά οργανικές ουσίες που είναι δύσκολο να εξαλειφθούν μέσω βιολογικών και άλλων συμβατικών επεξεργασιών, συμπεριλαμβανομένων ουσιών που προκαλούν το χρώμα, ενώσεων που προκαλούν δυσοσμία, επιφανειοδραστικών ουσιών, ζιζανιοκτόνων, συνθετικών χρωστικών, αμινών και πολλών οργανικών ενώσεων που συντίθενται τεχνητά. Ως εκ τούτου, η τεχνολογία προσρόφησης ενεργού άνθρακα, ειδικά η εφαρμογή τουΕνεργός άνθρακας για την επεξεργασία λυμάτων, έχει υιοθετηθεί ευρέως στην επεξεργασία νερού.

 

Ι. Χαρακτηριστικά Ενεργού Άνθρακα

Ο ενεργός άνθρακας είναι ένα πορώδες ανθρακούχο υλικό με-καλά ανεπτυγμένες δομές μικροπόρων και τεράστια ειδική επιφάνεια. Καλύπτει μια ποικιλία από προσροφητικά με βάση τον άνθρακα- ικανά να δεσμεύουν πολυάριθμες χημικές ουσίες στην επιφάνειά του. Αρχικά εφαρμόστηκε στη βιομηχανία διύλισης ζάχαρης, ο ενεργός άνθρακας χρησιμοποιήθηκε αργότερα εκτενώς για την αφαίρεση οργανικών και ορισμένων ανόργανων ρύπων από τα λύματα, μεταξύ των οποίωνΕνεργός άνθρακας για την επεξεργασία λυμάτωνξεχωρίζει για τις στοχευμένες επιδόσεις του για σύνθετα λύματα.

 

1.1 Γενικές ιδιότητες του ενεργού άνθρακα

Ο ενεργός άνθρακας είναι σκούρο μαύρο στην εμφάνιση με εξαιρετική απόδοση προσρόφησης. Διαθέτει σταθερές χημικές ιδιότητες, αντιστέκεται σε ισχυρά οξέα και ισχυρά αλκάλια και ανέχεται τη βύθιση στο νερό και τις υψηλές θερμοκρασίες. Με πυκνότητα μικρότερη από το νερό, ταξινομείται ως πορώδες υδρόφοβο προσροφητικό.

 

 

1.2 Μηχανισμός Προσρόφησης Ενεργού Άνθρακα

Η προσρόφηση στον ενεργό άνθρακα προέρχεται από το ακόρεστο πεδίο ατομικής δύναμης και την επιφανειακή ενέργεια σε στερεές επιφάνειες. Το υλικό απορροφά μόρια για να μειώσει την επιφανειακή του ενέργεια. Αφού ένα στερεό προσροφήσει μόρια διαλυμένης ουσίας από το διάλυμα, η συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας του χύδην διαλύματος μειώνεται, ενώ τα προσροφημένα μόρια συσσωρεύονται πυκνά στη στερεά επιφάνεια.

Κατά τη διάρκεια της παραγωγής ενεργού άνθρακα, τα πτητικά οργανικά συστατικά εξαλείφονται και δημιουργούνται κενά μεταξύ-δικτυωμάτων, δημιουργώντας αμέτρητους λεπτούς πόρους διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών. Οι πόροι συνήθως αντιπροσωπεύουν το 70%-80% του συνολικού όγκου των σωματιδίων ενεργού άνθρακα. Αυτοί οι πόροι ποικίλλουν ευρέως ως προς το σχήμα και την κατανομή του μεγέθους των πόρων. Η συνολική επιφάνεια των τοιχωμάτων των πόρων, δηλαδή η ειδική επιφάνεια, φθάνει γενικά τα 500–1700 m²/g, που είναι ο κύριος λόγος για την ισχυρή ικανότητα προσρόφησης του ενεργού άνθρακα και το υψηλό φορτίο προσρόφησης.

Η απόδοση προσρόφησης του ενεργού άνθρακα εξαρτάται όχι μόνο από τη δομή και την κατανομή των λεπτών πόρων, αλλά και από τις χημικές ιδιότητες της επιφάνειας του. Ο ίδιος ο ενεργός άνθρακας δεν είναι-πολικός. Το περιεχόμενο της λειτουργικής ομάδας επιφανείας και το επιφανειακό φορτίο ποικίλλουν ανάλογα με τη σύνθεση της πρώτης ύλης και τις συνθήκες ενεργοποίησης. άνθρακας ενεργοποιημένος σε χαμηλή θερμοκρασία (< 500°C) generates surface acidic oxides that release H⁺ upon hydrolysis. Weak polarity on the carbon surface enables polar solutes to compete for active adsorption sites, reducing the adsorption capacity of non-polar solutes. Meanwhile, ion exchange adsorption and complexation reactions occur between activated carbon and certain metal ions in water, improving the removal efficiency of metal ions.

Συνοπτικά, οι δομές μικροπόρων κυριαρχούν στην ικανότητα προσρόφησης, καθώς οι μικροπόροι αποτελούν σχεδόν όλη τη συνολική ειδική επιφάνεια. Οι μακροπόροι και οι μεταβατικοί πόροι λειτουργούν ως αδρά και λεπτά κανάλια μεταφοράς μάζας αντίστοιχα. Η ποσότητα και η κατανομή τους επηρεάζουν σε μεγάλο βαθμό τα ποσοστά προσρόφησης και εκρόφησης. Επιπλέον, οι χημικές ιδιότητες της επιφάνειας ασκούν επίσης επιρροές στην απόδοση προσρόφησης ενεργού άνθρακα.

 

II. Εφαρμογές Ενεργού Άνθρακα στην Επεξεργασία Νερού

Η διαδικασία προσρόφησης ενεργού άνθρακα είναι η προτιμώμενη τεχνολογία για την απομάκρυνση οργανικών ρύπων στο νερό. Χάρη στις άφθονες πηγές πρώτων υλών και τη μεγάλη ειδική επιφάνεια, επιτυγχάνει υψηλούς ρυθμούς αφαίρεσης για το χρώμα, την οσμή, τη γεύση και άλλους οργανικούς ρύπους, οδηγώντας σε διευρυμένη εφαρμογή στην επεξεργασία του νερού.

Ο ενεργός άνθρακας σε σκόνη (PAC) είναι ιδιαίτερα αποτελεσματικός για χαμηλού μοριακού-διαλυμένου οργανικού άνθρακα (DOC) που εκκρίνεται από κύτταρα φυκιών και μπορεί να εξαλείψει αποτελεσματικά τις μικροκυστίνες στο νερό. Η εγκατάσταση ενός φίλτρου ενεργού άνθρακα μετά από συμβατικά φίλτρα αργής άμμου αφαιρεί τις οσμές-που προκαλούν οργανικές ουσίες όπως η γεωσμίνη και η 2-μεθυλισοβορνεόλη (MIB), μειώνοντας δραστικά τη δυσάρεστη γεύση και οσμή στα λύματα. Ωστόσο, ο ενεργός άνθρακας παρουσιάζει περιορισμένη απόδοση προσρόφησης για εξαιρετικά επικίνδυνους αλογονωμένους υδρογονάνθρακες και η αναγέννηση κορεσμένου ενεργού άνθρακα έχει αποτύχει εδώ και πολύ καιρό να επιτύχει ικανοποιητικά αποτελέσματα. Νέα προσροφητικά μέσα, συμπεριλαμβανομένων των ινών ενεργού άνθρακα και των πορωδών συνθετικών ρητινών βρίσκονται επί του παρόντος υπό έρευνα και ανάπτυξη.

 

 

2.1 Εφαρμογή στην Επεξεργασία Πόσιμου Νερού

Τα γρήγορα βιολογικά φίλτρα γεμάτα με κοκκώδη ενεργό άνθρακα (GAC) χρησιμοποιούνται συνήθως ως δευτερεύουσες μονάδες διήθησης. Τα μικρόβια που συνδέονται στην επιφάνεια του κοκκώδους ενεργού άνθρακα αποικοδομούν βιοαποδομήσιμη οργανική ύλη (BOM) στο νερό, μια διαδικασία γνωστή και ως δευτερογενής βιολογική διήθηση ενεργού άνθρακα. Η βιβλιογραφία έχει επιβεβαιώσει την αξιόπιστη θεραπευτική του αποτελεσματικότητα. Για τη μείωση του λειτουργικού κόστους και τη διευκόλυνση της εκλαΐκευσης στις εγκαταστάσεις νερού, έχει προταθεί μια ιδέα φίλτρου διπλής-στρώσης «πρωτογενές φιλτράρισμα με άμμο + βιολογική διήθηση ενεργού άνθρακα». Τα πλεονεκτήματα των βιολογικών φίλτρων για την αφαίρεση BOM είναι τα εξής:

1. Μειώνει τα θρεπτικά υποστρώματα για την ανάπτυξη βακτηρίων στους αγωγούς παροχής νερού και αναστέλλει αποτελεσματικά την αναπαραγωγή βακτηρίων.
2. Μειώνει την περιεκτικότητα σε οργανική ύλη που αντιδρά με απολυμαντικά, μειώνοντας τη δόση του απολυμαντικού και σταθεροποιώντας την υπολειμματική συγκέντρωση απολυμαντικού στο τελικό νερό.
3. Εξαλείφει τις οργανικές πρόδρομες ουσίες της απολύμανσης από-προϊόντα, μειώνοντας την απολύμανση κατά-επίπεδα προϊόντος στο τελικό νερό.
4. Μετατρέπει τους οργανικούς ρύπους σε ανόργανα τελικά προϊόντα.
5. Τα υπολείμματα παλαιωμένου και αποκολλημένου βιοφίλμ είναι πιο εύκολο να απορριφθούν από ό,τι η ιλύς χημικής καθίζησης.
6. Η βιολογική επεξεργασία προσφέρει χαμηλότερο λειτουργικό κόστος από την αυτόνομη προσρόφηση ενεργού άνθρακα.

 

 

2.2 Απόσμηση λυμάτων με ενεργό άνθρακα

Οι στήλες προσρόφησης ενεργού άνθρακα μπορούν να αφαιρέσουν ένα ευρύ φάσμα δύσοσμων ουσιών. Τα δύσοσμα συστατικά όπως η ακεταλδεΰδη και η ινδόλη απομακρύνονται μέσω φυσικής προσρόφησης, ενώ το υδρόθειο (H2S), οι μερκαπτάνες και άλλες ενώσεις που περιέχουν θείο- απομακρύνονται μέσω αντιδράσεων οξείδωσης στην επιφάνεια του άνθρακα που ακολουθείται από δευτερογενή προσρόφηση. Ο ενεργός άνθρακας έχει εξαιρετική απόδοση για ενώσεις που περιέχουν υδρόθειο και θείο-αλλά παρουσιάζει περιορισμένη επίδραση αφαίρεσης σε οργανικές ουσίες που περιέχουν αμμωνία και άζωτο-.

Πριν φτάσει σε κορεσμό προσρόφησης, ο ενεργός άνθρακας διατηρεί ένα σχετικά σταθερό ρυθμό απομάκρυνσης για τις δύσοσμες ουσίες και παρουσιάζει ισχυρή αντίσταση σε φορτία κρούσης της ροής αερίου, παρέχοντάς του ευρεία προσαρμοστικότητα. Ωστόσο, η συχνή αναγέννηση του προσροφητικού δεν είναι πρακτική, επομένως η συγκέντρωση των εισερχόμενων καυσαερίων πρέπει να ελέγχεται σε χαμηλό επίπεδο.

 

2.3 Αποχρωματισμός λυμάτων εκτύπωσης και βαφής με ενεργό άνθρακα

Η προσρόφηση ενεργού άνθρακα προσφέρει αξιοσημείωτη απόδοση επεξεργασίας για λύματα παραγωγής πολύπλοκων βαφών. Η τυπική ροή της διαδικασίας παρατίθεται παρακάτω:

1. Μετά από αναερόβια προεπεξεργασία που ακολουθείται από πήξη και καθίζηση, το ποσοστό απομάκρυνσης COD φτάνει περίπου το 83% και το ποσοστό αποχρωματισμού φτάνει το 99,3%, δημιουργώντας ευνοϊκές συνθήκες εισόδου για επακόλουθη προσρόφηση ενεργού άνθρακα.
2. Ο ενεργός άνθρακας έχει ανώτερη ικανότητα προσρόφησης. Οι βέλτιστες παράμετροι προσρόφησης για αυτή τη διαδικασία είναι: pH=4, δόση ενεργού άνθρακα σε σκόνη 20 g/L, συνεχής ανάδευση κατά την προσρόφηση και διάρκεια προσρόφησης 40 λεπτά. Μετά την προσρόφηση, το CODCr των λυμάτων πέφτει κάτω από 150 mg/L, σύμφωνα με τα εθνικά πρότυπα απόρριψης.
3. Δύο μέθοδοι αναγέννησης, η αλκαλική έκλουση και η οξείδωση με αντιδραστήριο Fenton, μπορούν να αποκαταστήσουν αποτελεσματικά την απόδοση προσρόφησης κορεσμένου ενεργού άνθρακα. Μετά την αναγέννηση, ο αναγεννημένος άνθρακας εξακολουθεί να επιτυγχάνει ποσοστό αφαίρεσης COD πάνω από 77% και ποσοστό αποχρωματισμού που υπερβαίνει το 97%.

 

Επωφελούμενη από εκτεταμένες πηγές πρώτων υλών, μεγάλη επιφανειακή ενέργεια, ισχυρή ικανότητα προσρόφησης και βολική δυνατότητα ανακύκλωσης, η τεχνολογία προσρόφησης ενεργού άνθρακα έχει επιτύχει ώριμη ανάπτυξη και ευρεία εφαρμογή στην επεξεργασία λυμάτων. Η εταιρεία μας παρέχει μια πλήρη σειρά προϊόντων ενεργού άνθρακα, ειδικά σχεδιασμένα για επεξεργασία νερού. Μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας για ερωτήσεις εάν έχετε οποιοδήποτε ενδιαφέρον!

Επικοινωνήστε τώρα