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当前位置:首页 > 高等教育 > 工学 > 华北理工水质工程学教案19第六章水的其它处理法6-2活性炭吸附
课程名称:《水质工程学I》第周,第19讲次摘要授课题目(章、节)§6—2活性炭吸附【目的要求】通过本讲课程的学习,学会建立的方法,的特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】§6-2活性炭吸附属给水深度处理工艺1、去除对象:天然的(BOD)(1)溶解的有机物人工合成的:杀虫剂、农药、氯化烃、芳香族化合物(2)除臭味;(3)脱色、脱氯;(4)去除重金属,放射性物质;(属微污染物质)(5)去除病毒。使水降低:总有机碳TOC总有机卤化物TOX总三卤甲烷TTHM(THMS)一、活性炭的性质:1、制造:是由木材、煤、果壳等为原料,高温炭化→活化,而成的。炭化——使原料热解成炭碴,生成类似石墨的多环芳香系物质,具有疏水性和吸附性。活化——使热解的炭碴成为多孔结构,增大吸附表面积,比表面积可达成500~1700m2/g2、形状:粒状:0.44~3mm(多次使用)粉状:10~50μm(一次性使用较多)3、吸附原理:是表面化学的性质所决定:表面结合各种含氧官能团,使活性炭具有极性,具有吸附能。官能团有:—OH羟基;—COOH羧基;—C—O羰基二、吸附性能试验:1、等温吸附试验:在选择活性炭时,用此实验。(确定可行性)恒温下,使用几个烧杯,放入相同体积V,相同溶质浓度C0(mg/L)的水样,几个烧杯中加入不同量m(mg)的活性炭。进行搅拌。达到吸附平衡,溶质浓度不变时为止,测得其浓度,Ce其吸附容量q:mxmCCvqe0(mg/mg)绘制:Ce平衡浓度,与q吸附量的曲线即吸附等温线,不同活性碳有不同的曲线最常用的是Freundich(弗罗因德利奇)经验式:nkCemx1Cenkmxlg1lglgk、n是常数在双对数坐标纸上Ce(横轴)与x/m(纵轴)为一直线,纵轴截距=k,斜率=1/n。2、粉状活性炭投加量:原水浓度Co要求达到浓度Ce,则由曲线的对应点Ce→q=x/m投加量:mxCCae0(mg/L)3、缺点:不能反映干扰因素的影响(仅初步提供可行性数据)。不能反映:多种溶解杂质相互干扰。强电解质与弱电解质的吸附竞争。被吸附质分子大小的不同等。三、活性炭柱试验:1、概念:接触时间:流速炭床厚或流量活性炭床容积(伪时间:床容积里有炭的体积)泄漏时间:流量不变时,由开始进水至出水水质达到限值的经历的时间。2、试验:目的:求泄漏曲线。活性碳除气(泡24h);用原水Co以某一流速通过炭床。每隔一段时间t,检测一次出水浓度Ct;直到出水为Co为止。吸附区Z的厚度,希望小一些,污性炭利用率高。Z:活性炭层中水的浓度Co至Ce(允许出水浓度)点的厚度。/1vttztLttLzCdCdCv′——下移速度,(m/s);L:——炭床厚度,(m);tc:——从进水开始至炭柱泄漏的时间,h;td:——从进水开始至炭柱耗竭的时间,h;Z的影响因素:流量Q↗→Z↗→炭床利用率下降炭粒径:粒径小,Z小,被吸附物的迁移过程。外表面→孔道→孔深处但粒径太小,水力性能不好,易被水流带走,粒径在0.8~1.7mm较好。四、活性炭池设计:1、容积V:V=Q/t其中:Q—流量;t—接触时间;(不是泄漏时间)一般:t=10~20minV—流速8~20m/h(确定截面积)炭床厚L—1.5~2.0m2、类型:(图)(1)固定床(间歇式):炭不动,水流动,由上向下(也可反向)(2)移动床(可连续式):水由下向上,炭由上向下,炭磨损大。3、运行形式:(1)单床运行——间歇式。(2)多床:并联式。(间歇式)串联式。(单床、间歇工艺不间歇)4、活性炭的再生:(1)加热再生:300~700℃热解有机物。(2)药剂再生:H2SO4、HCl或NaOH等,使炭吸附的杂质脱附。溶剂再生:用有机溶剂萃取,成本太高。(3)化学氧化再生:用氧化剂分解氧化吸附杂质。(4)生物法:用微生物分解吸附的有机物。部分再生。5、炭池的反冲洗设计:同滤池。五、生物活性炭工艺介绍:(BAC)是一种有效的给水深度处理工艺。1、工艺:去除了大体积有机物↑↓O3↑O3→过滤→接触池→活性炭吸附→消毒→出水2、O3的作用:将较大的有机物氧化分解成易被生物降解的有机物(控制O3量不可过大)3、活性炭作用:(1)微生物的附着床,生活在炭的大孔内。(2)吸附有机物。微生物分解部分吸附的有机物,使炭再生周期加长。4、工艺特点:(1)可完成生物硝化作用:NH4+→NO3-(2)生物氧化了溶解的有机物。(使有机物重量可达ng/L至μg/L。)(3)去除了溶解的有机碳。(DOC)去除了三卤甲烷形成潜力。(THMFP)(4)微生物使活性炭部分再生。(延长了再生周期)是目前水厂处理氨氮、酚、农药超标的最有效的方法。但水的造价提高了。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题;
本文标题:华北理工水质工程学教案19第六章水的其它处理法6-2活性炭吸附
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