Aktivētās ogles izmantošana ūdens attīrīšanā

Visām virsmām ir tendence spontāni samazināt virsmas enerģiju. Tā kā cietas virsmas nevar brīvi sarukt, tās samazina virsmas enerģiju, samazinot saskarnes spriegumu, kas ir galvenais adsorbcijas cēlonis uz cietām virsmām. Aktivētajai oglei ir augsti attīstīta poru struktūra un īpaši liels īpatnējais virsmas laukums, kas nodrošina tai spēcīgu ūdenī izšķīdušu organisko vielu, piemēram, benzola savienojumu, fenola savienojumu, naftas un naftas atvasinājumu, adsorbcijas spēju. Kā pamata adsorbents,Aktivētā ogle notekūdeņu attīrīšanaivar arī efektīvi noņemt organiskās vielas, kuras ir grūti izvadīt ar bioloģiskām un citām tradicionālajām apstrādēm, tostarp krāsu -izraisošās vielas, smaku izraisošos savienojumus, virsmaktīvās vielas, herbicīdus, sintētiskās krāsvielas, amīnus un daudzus mākslīgi sintezētus organiskos savienojumus. Tāpēc aktīvās ogles adsorbcijas tehnoloģija, jo īpaši piemērošanaAktivētā ogle notekūdeņu attīrīšanai, ir plaši izmantots ūdens attīrīšanā.

 

I. Aktivētās ogles raksturojums

Aktivētā ogle ir porains ogleklis saturošs materiāls ar labi{0}}attīstītām mikroporu struktūrām un milzīgu īpatnējo virsmu. Tas aptver dažādus adsorbentus uz oglekļa- bāzes, kas spēj uztvert daudzas ķīmiskas vielas uz tās virsmas. Aktīvā ogle, kas sākotnēji tika izmantota cukura rafinēšanas rūpniecībā, vēlāk tika plaši izmantota organisko un dažu neorganisko piesārņotāju noņemšanai no notekūdeņiem, tostarpAktivētā ogle notekūdeņu attīrīšanaiizceļas ar savu mērķtiecīgo veiktspēju sarežģītiem notekūdeņiem.

 

1.1. Aktivētās ogles vispārīgās īpašības

Aktīvā ogle pēc izskata ir tumši melna ar izcilu adsorbcijas veiktspēju. Tas lepojas ar stabilām ķīmiskajām īpašībām, izturīgs pret stiprām skābēm un spēcīgiem sārmiem, kā arī izturīgs pret iegremdēšanu ūdenī un augstu temperatūru. Ar blīvumu, kas ir mazāks par ūdeni, tas tiek klasificēts kā porains hidrofobs adsorbents.

 

 

1.2. Aktivētās ogles adsorbcijas mehānisms

Adsorbcija uz aktīvās ogles rodas no nepiesātināta atoma spēka lauka un virsmas enerģijas uz cietām virsmām. Materiāls adsorbē molekulas, lai samazinātu virsmas enerģiju. Pēc tam, kad cietviela adsorbē izšķīdušās vielas molekulas no šķīduma, izšķīdušās vielas koncentrācija šķīdumā samazinās, savukārt adsorbētās molekulas blīvi uzkrājas uz cietās virsmas.

Aktivētās ogles ražošanas laikā tiek izvadīti gaistošie organiskie komponenti, un starp-režģiem veidojas tukšumi, radot neskaitāmas smalkas dažādu formu un izmēru poras. Poras parasti veido 70–80% no kopējā aktīvās ogles daļiņu tilpuma. Šīs poras ļoti atšķiras pēc formas un poru izmēra sadalījuma. Poru sieniņu kopējais virsmas laukums, proti, īpatnējais virsmas laukums, parasti sasniedz 500–1700 m²/g, kas ir galvenais iemesls aktīvās ogles spēcīgajai adsorbcijas spējai un augstajai adsorbcijas slodzei.

Aktivētās ogles adsorbcijas spēja ir atkarīga ne tikai no smalko poru struktūras un sadalījuma, bet arī no tās virsmas ķīmiskajām īpašībām. Pati aktīvā ogle nav -polāra; tā virsmas funkcionālo grupu saturs un virsmas lādiņš mainās atkarībā no izejmateriāla sastāva un aktivācijas apstākļiem. Ogleklis aktivēts zemā temperatūrā (< 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.

Rezumējot, mikroporu struktūras dominē adsorbcijas kapacitātē, jo mikroporas veido gandrīz visu kopējo īpatnējo virsmu. Makroporas un pārejas poras darbojas attiecīgi kā rupji un smalki masas pārneses kanāli; to daudzums un sadalījums lielā mērā ietekmē adsorbcijas un desorbcijas ātrumu. Turklāt virsmas ķīmiskās īpašības ietekmē arī aktīvās ogles adsorbcijas veiktspēju.

 

II. Aktivētās ogles pielietojums ūdens attīrīšanā

Aktivētās ogles adsorbcijas process ir vēlamā tehnoloģija organisko piesārņotāju noņemšanai ūdenī. Pateicoties bagātīgiem izejmateriālu avotiem un lielai īpatnējai virsmai, tas nodrošina augstu krāsu, smakas, garšas un citu organisko piesārņotāju noņemšanas ātrumu, kā rezultātā tiek paplašināts pielietojums ūdens attīrīšanā.

Pulverveida aktīvā ogle (PAC) ir īpaši efektīva aļģu šūnu izdalītajai zemas -molekulāras-svaras izšķīdušajai organiskajai oglei (DOC), un tā var efektīvi likvidēt mikrocistīnus ūdenī. Aktīvās ogles filtra uzstādīšana pēc parastajiem lēnajiem smilšu filtriem noņem smaku -izraisošu organisko vielu, piemēram, ģeosmīnu un 2-metilizoborneolu (MIB), krasi samazinot nepatīkamo garšu un smaku notekūdeņos. Tomēr aktīvā ogle uzrāda ierobežotu adsorbcijas veiktspēju ļoti bīstamiem halogenētiem ogļūdeņražiem, un piesātinātās aktīvās ogles reģenerācija jau sen nav devusi apmierinošus rezultātus. Pašlaik tiek pētīti un izstrādāti jauni adsorbenti, tostarp aktīvās ogles šķiedras un poraini sintētiskie sveķi.

 

 

2.1. Pielietojums dzeramā ūdens attīrīšanā

Ātros bioloģiskos filtrus, kas pildīti ar granulētu aktivēto ogli (GAC), parasti izmanto kā sekundārās filtrēšanas vienības. Mikrobi, kas pievienoti granulētas aktīvās ogles virsmai, ūdenī noārda bioloģiski noārdāmās organiskās vielas (BOM), kas pazīstams arī kā sekundārā bioloģiskā aktīvās ogles filtrēšana. Literatūra ir apstiprinājusi tās uzticamo ārstēšanas efektivitāti. Lai samazinātu ekspluatācijas izmaksas un veicinātu popularizēšanu ūdens iekārtās, ir ierosināta divu slāņu filtru koncepcija "primārā smilšu filtrēšana + bioloģiskā aktīvās ogles filtrēšana". Bioloģisko filtru priekšrocības BOM noņemšanai ir šādas:

1. Samazina barības vielu substrātus baktēriju augšanai ūdens apgādes cauruļvados un efektīvi kavē baktēriju vairošanos;
2. Samazina organisko vielu saturu, kas reaģē ar dezinfekcijas līdzekļiem, samazinot dezinfekcijas līdzekļa devu un stabilizējot dezinfekcijas līdzekļa atlikuma koncentrāciju gatavajā ūdenī;
3. Likvidē organiskos dezinficēšanas prekursorus-līdzekļos, samazinot dezinfekcijas ar-produktu līmeni gatavajā ūdenī;
4. Pārvērš organiskos piesārņotājus neorganiskos galaproduktos;
5. Novecojušas un atdalītas bioplēves atliekas ir vieglāk likvidēt nekā ķīmiskās nokrišņu dūņas;
6. Bioloģiskā apstrāde nodrošina zemākas ekspluatācijas izmaksas nekā atsevišķa aktīvās ogles adsorbcija.

 

 

2.2. Notekūdeņu dezodorēšana ar aktivēto ogli

Aktīvās ogles adsorbcijas kolonnas var noņemt plašu nepatīkamo vielu klāstu. Smaržīgās sastāvdaļas, piemēram, acetaldehīds un indols, tiek izvadītas ar fizisku adsorbciju, savukārt sērūdeņradis (H₂S), merkaptāni un citi sēru saturoši savienojumi tiek noņemti oksidācijas reakcijās uz oglekļa virsmas, kam seko sekundāra adsorbcija. Aktivētā ogle lieliski iedarbojas uz sērūdeņradi un sēru -saturošiem savienojumiem, taču tai ir ierobežota atdalīšanas ietekme uz amonjaku un slāpekli -saturošām organiskām vielām.

Pirms adsorbcijas piesātinājuma sasniegšanas aktīvā ogle saglabā relatīvi stabilu nepatīkamo vielu noņemšanas ātrumu un uzrāda spēcīgu izturību pret gāzes plūsmas triecienslodzēm, nodrošinot tai plašu pielāgošanās spēju. Tomēr bieža adsorbenta reģenerācija ir nepraktiska, tāpēc ienākošo izplūdes gāzu koncentrācija ir jākontrolē zemā līmenī.

 

2.3. Drukas un krāsošanas notekūdeņu atkrāsošana ar aktivēto ogli

Aktivētās ogles adsorbcija nodrošina ievērojamu attīrīšanas veiktspēju sarežģītiem krāsvielu ražošanas notekūdeņiem. Standarta procesa plūsma ir norādīta zemāk:

1. Pēc anaerobās pirmapstrādes, kam seko koagulācija un sedimentācija, ĶSP noņemšanas ātrums sasniedz aptuveni 83% un atkrāsošanās ātrums sasniedz 99,3%, radot labvēlīgus ieplūdes apstākļus turpmākai aktīvās ogles adsorbcijai.
2. Aktivētajai oglei ir izcila adsorbcijas spēja. Optimālie adsorbcijas parametri šim procesam ir: pH=4, pulverveida aktīvās ogles deva 20 g/L, nepārtraukta maisīšana adsorbcijas laikā un adsorbcijas ilgums 40 min. Pēc adsorbcijas CODCr notekūdeņos nokrītas zem 150 mg/L, kas atbilst valsts izplūdes standartiem.
3. Divas reģenerācijas metodes, sārmainā eluēšana un Fenton reaģenta oksidēšana, var efektīvi atjaunot piesātinātās aktīvās ogles adsorbcijas veiktspēju. Pēc reģenerācijas reģenerētais ogleklis joprojām sasniedz ĶSP noņemšanas ātrumu virs 77% un atkrāsošanās ātrumu, kas pārsniedz 97%.

 

Pateicoties plašiem izejvielu avotiem, lielai virsmas enerģijai, spēcīgai adsorbcijas spējai un ērtai pārstrādei, aktīvās ogles adsorbcijas tehnoloģija ir sasniegusi nobriedušu attīstību un plašu pielietojumu notekūdeņu attīrīšanā. Mūsu uzņēmums nodrošina pilnu aktīvās ogles produktu sēriju, kas īpaši izstrādāta ūdens attīrīšanai. Ja jums ir interese, lūdzu, sazinieties ar mums, lai uzzinātu vairāk!

Sazinieties tagad