活性炭的应用 毕业设计

增长了37%。进入21世纪，随着老百姓生活水平的增高，瓶装饮用水成为热点。业内人士表示，进入21世纪，我国瓶装饮用水行业进入稳步成长阶段，以40%左右的市场份额位居各品类饮料前列，我国瓶装饮用水也形成了纯净水、矿泉水、天然水和矿物质水各领风骚、独占部分市场的局面。

随着市场运行成本的不断上涨，市场竞争白热化程度的加剧，现在我国瓶装饮用水行业进入了新的阶段。近几年，随着各大的品牌商的努力，以及我国消费者对安全与健康消费意识的觉悟，我国整个饮用水市场正在走向健康发展的道路。

目前的净水技术己经能将任何水质的水处理达到饮用水的水质，但是根据我国的国情如将城市自来水厂均普遍增加深度处理来达到持制有机污染现实。当有些小区、建筑物对水质要求较高、或需设计饮用净水系统时，采用局部深度处理的方案是经济可行的，这也是建筑给排水工作者近年来普遍采用的方法。建筑给水深度处理是指在水厂常规处理工艺以后，在小区、建筑物内采用适当的处理方法，将常规处理工艺不能有效去除的污染物或消毒副产物加以去除，保证和提高饮用水质。目前，我国在建筑给水的深度处理中，活性炭技术被广泛应用。

二、活性炭的历史及在净水技术中的作用

活性炭在初期主要应用使粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。在20世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面

具。这是工业化学史辉煌的一页。当时荷兰的Norit和捷克斯洛伐克、德国=法国=瑞士等国的制造商和批发商曾成立一个联合公司，说明在欧洲萌芽的活性炭也是广为看好的新兴产业。

通过防毒面具应用的推动，活性炭历史进入了第二阶段，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发，美国等的活性炭厂陆续开设。在20世纪中叶不断拓展应用面的活性炭，被视为“万能吸附剂”。

1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。

此后，随着环境保护日益受到重视，政府法令的日趋严格。活性炭不仅在净水方面，而且在净气等方面的用量剧增，使得在20世纪的后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户。

活性炭可去除水中嗅和味、色度、余氯、胶体、有机物(合成洗涤剂、农药、除草剂、杀虫剂、合成染料、三卤甲烷、卤乙酸、内分泌干扰物如邻苯二甲酸酯PAES等)、重金属(如汞、银、镉、铬、铅、镍等等)、放射性物质等，是净水器中使用最早、最广泛实用的净水材料。不仅一般活性炭净水器，在家用反渗透纯水机，以及多数超滤、陶瓷、KDF、UV等净水器中，都会用到活性炭。

活性炭和KDF都能去除水中余氯，但KDF和氯反应生成锌离子(Zn2+)，可能会导致水中锌超标，而用活性炭除氯则没有这类担心。

活性炭在活化过程中形成大量的各种形状的细微孔，构成了巨大的具有吸附作用的表面积，其比表面积为500～1200m2/g，比表面积越大，吸附效果越好。

第二章 活性炭

活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。

一、活性炭的分类

在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。 粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。

颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1]。

二、活性炭的技术要求及建筑给水深度处理中活性炭的选择

检测活性炭产品有较多技术指标。如碘吸附值、耐磨强度、比表面积、灰分、PH值等，现就其中主要的几个指标介绍如下。就吸附

值（简称碘值），它是炭在定量浓度的碘溶液中，及规定的条件下，每克炭吸附碘的毫克数，它可用于鉴定活性炭对直径小于2nm的吸附质分子的吸附能力，且由此数值的降低值确定活性炭的再生周期。与之相类似的还有亚甲蓝吸附值、苯酚值等，它们用以鉴定活性炭对直径2～100nm的吸附质分子的吸附能力。耐磨强度（简称强度），用百分数表示，强度越高，表示活性炭颗粒越不易破碎，在吸附过程中不易泄漏破碎炭。国标GB／T 7701.4－1997《净化水用煤质颗粒活性炭》中，详细列出了煤质颗粒活性炭的技术指标，如：孔容积应大于0.65mL/g，比表面积应大于900～1049mg／g，苯酚吸附值应大于140mg／g等。而碘吸附值、亚甲蓝吸附值、灰分和装须密度等技术指标的不同，可区分优级品、一级品或合格品。例如，碘吸附值大于1050 mg／g的为优级品，900～1049 mg／g的为一级品，800～899 mg／g的为合格品。

在建筑给水深度处理中常用的活性炭品种有果壳炭和煤质炭，果壳炭的生产原料有杏核、椰子壳、核桃壳等；煤质炭的生产原料有无烟煤、烟煤、褐煤等。近年来，椰壳炭由于具有最小的孔隙半径，比表面积大，碘值高，被认为是“最好的炭”，在饮用净水行业使用广泛。但我们通过分析椰壳炭孔隙的孔径分布可以知道：椰壳炭的孔隙中微孔所占的比例较高，而作为扩散通道的大孔和吸附大分子有机物的过渡孔所占比例较低，所以煤质炭的碘值可能很高而实际应用中这些吸附容量并未充分利用。而椰壳炭的原料来源有限，其价格几乎是所有炭种中最昂贵的。从性能价格比来说，椰壳炭不够经济。煤质活