简要说明：饮用水深度处理活性炭的应用技术，活性炭详情

饮用水深度处理活性炭的应用技术，活性炭详情活性炭深度处理技术 活性炭生产制备技术
1）连续化、无公害化制造技术
欧美等发达国家在活性炭制造技术方面已完成大型化、自动化、连续化、无公害化制造体系：如美国的卡尔岗公司、维斯特维公司、荷兰的诺力特公司、年产活性炭均超过万吨，员工仅100多人。而且对制造新工艺的研究与活性炭微孔结构和表面化学基团的关系研究，做到了品种的专用化和多样化。如美国、日本的活性炭产品品种达到数百种。
2）活化剂低消耗制造工艺
传统化学法制造活性炭的缺点是活化剂消耗大，回收率低，产生的废水废气对环境造成危害。随着工艺技术的进步，日本氯化锌法活性炭生产技术采用回转炉两段法，较低温活化，其氯化锌消耗量极低。美国磷酸法生产活性炭，磷酸消耗在20%(每吨活性炭的酸耗)以下，生产环境清洁。磷酸的低消耗不仅大大降低生产成本，最主要保护了环境，实现了清洁生产。
3）原料预处理
活性炭原料的预处理包括脱灰和预氧化。活性炭生产原料为木质、煤质等天然产物，均含有一定量的杂质，如Si、Al、Ca、Mg等元素，这些成分在活性炭制备过程中有极敏感的阻止微孔形成的作用通过对原料脱灰预处理，能显著提高活性炭性能。以煤质原料为例，国内外研究采用新的研磨技术结合化学洗涤法，可获得灰分为1%的精煤，但是成本相对较高。
活化前对原材料进行适当的氧化处理，可以提高活性炭的吸附性能和产率。原料预氧化对活化过程有两点较为明确的优点：一是能降低活化温度和缩短活化时间；二是通过原料的预氧化后增加了原料的表面活性，使得活化作用更容易深入到原料颗粒内部。原料预氧化处理一般有干和湿两种方法干法为在一定加热条件下，用空气、氧气等气体作为氧化剂，湿法则常用硝酸、硫酸等作氧化剂。研究表明，氧化预处理可获得煤质活性炭比表面积3 000m2/g,碘吸附值1 500mg/g,亚甲基蓝吸附值300 mg/g,苯酚吸附值250 m g/g的性能，对于木质活性炭的亚甲基蓝吸附值可达到760 mg/g。
3）使用催化活化剂
当利用物理活化法制备超级活性炭时，添加催化剂进行催化活化可成倍提高反应速率，降低活化温度，并且孔径分布集中。例如，国内专利以采用钙催化物理活化法，C-H2O反应活化能从185 kJ/mol降低到164～169 kJ/mol，孔径集中于5～10 nm。日本专利采用过渡金属元素作催化剂，不仅减少了反应时间，而且获得比表面积达到2 500～3 000m2/g的超级活性炭，有代表性的过渡金属化合物有Fe2 (NO3)3、Fe(OH)3、FePO4、FeBr3、Fe2O3等。但过快的反应速度可能会使微孔壁面被烧穿，破坏微孔结构。
4）使用模板
在无机物模板内很小空间(纳米级)中引入有机聚合物并使其炭化，然后用强酸将模板溶掉后即可制得与无机物模板的空间结构相似的多孔炭材料，该方法可制得孔径分布窄、选择吸附性高的中孔活性炭。美国、日本有利用硅凝胶微粒(75～147μm,比表面积470m2,孔径4.7 nm)作为模板,制成比表面积1 100～2 000m2/g,孔径为1～10 nm,并集中在2 nm的窄孔径分布的活性炭材料。利用模板法制备活性炭的优点是可以通过改变模板的方法控制活性炭的孔分布，但该方法的缺点是制备工艺复杂需用酸去掉模板，使成本提高。

今后,随着各项新技术的交叉使用,传统的活性炭生产工艺与新的技术相结合形成新的生产工艺有针对性地研制具有特殊吸附性能的活性炭将成为重要的研究方向之一。
内容：     以下简单介绍两种活性炭深度处理技术。

    一、氧-活性炭联用深度处理技术

    活性炭是一种由大孔、中孔、微孔组成的多孔性物质,对有机物的去除主要靠中孔和微孔的吸附作用。臭氧活性炭联用深度处理技术采取先臭氧氧化后活性炭吸附，在活性炭吸附中又继续氧化的方法。其基本原理是在炭层中投加臭氧，使水中的大分子转化为小分子,改变其分子结构形态，提供了有机物进入较小孔隙的可能性，使大孔内活性炭表面的有机物得到氧化分解，从而使活性炭可以充分吸附末被氧化的有机物，达到水质深度净化的目的。当然臭氧活性炭联用技术也有其局限性，如臭氧在破坏一些有机物结构的同时也可能产生一些有毒有害的中间产物。研究结果表明，水源经臭氧2活性炭吸附深度处理,氯化后出水水质可能仍具有致突变性。

    二、臭氧-生物活性炭技术

    臭氧-生物活性炭工艺是采用活性炭物理化学吸附、臭氧化学氧化、生物氧化降解及臭氧灭菌消毒四种技术合为一体的工艺。首先利用臭氧预氧化作用，初步氧化分解水中的有机物及其它还原性物质，降低生物活性炭滤池的有机负荷，同时臭氧氧化能使水中难以生物降解的有机物断链、开环，转化成简单的脂肪烃，改变其生化特性。臭氧除了自身能将某些有害有机物氧化变成无害物外，在客观上还可以增加小分子的有机物，使活性炭的吸附功能得到更好的发挥。活性炭能够迅速地吸附水中的溶解性有机物，同时也能富集微生物，使其表面能够生长出良好的生物膜，靠本身的充氧作用，炭床中的微生物就能以有机物为养料大量生长繁殖好气菌，致使活性炭吸附的小分子有机物充分生物降解。臭氧-生物活性炭工艺能够有效地去除水中的有机物和氨氮，对水中的无机还原性物质、色度、浊度也有很好的去除效果，并且能有效地降低出水致突变活性，保证了饮用水的安全。但该法对污染源水的指标（如氨氮含量）及原处理工艺（如预氯化）部分有一定的要求。

    臭氧-生物活性炭工艺是目前世界上公认的去除饮用水中有机污染物最为有效的深度处理方法之一。该工艺是在活性炭吸附的基础上发展起来的，综合了臭氧、活性炭两者的优点。若单独使用臭氧，成本高，且水中可生物同化有机碳（AOC）增加，导致水的生物稳定性变差；单独使用活性炭，其吸附及微生物降解协同作用效果减弱，吸附的饱和周期缩短，为保持水质目标，必须经常再生。臭氧-活性炭联用工艺则有效地克服了以上两者单独采用的局限性，又充分发挥了两者的优点，使水质处理效果大为改善。此外，采用臭氧-活性炭联用工艺还能有效地降低AOC（生物可同化有机碳）值，使出水的生物稳定性大为提高，活性炭上附着的微生物使其能长期保持活性，有效延长活性炭的再生周期。
 
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