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如何用活性炭吸附法去除水中硒

时间:2018/7/7 9:34:17

我国的饮用水标准规定水中硒及其化合物的浓度要低于10ug/L,常规的净化方法很难达到该净化标准,为此,我们选用了活性炭吸附法来净化水体,以最大程度降低水中硒的浓度。本文从分析为何选用活性炭吸附法来去除水中硒入手,分析了该种净化方式的净化原理以及净化流程,重点介绍了在控制成本的前提下,尽可能的提高净化效率的方法:调整活性炭投加量、选择合适的活性炭、控制PH值等。

如何用活性炭吸附法去除水中硒

一、简述活性炭吸附法去除水中硒

1、为何选用活性炭吸附硒

硒是一种常见的非金属元素,微量的硒有助于人体的生长发育。然而过量的硒会有一定的致癌性,危害人的身体健康,因此,做好水中硒的净化是十分必要的。地下水中硒超标,硒主要是以无机的硒酸根离子和亚硒酸根离子形式存在,通常无论工业废水还是受硒污染的原水,或水体流经含硒高的地层的硒超标的地下水中,亚硒酸根离子比硒酸根离子更为普遍。硒及其化合物均为剧毒物质,但是亚硒酸盐比硒酸盐的毒性更大。我国饮用水含硒量标准为10ug/L,常规的处理方案很难达到该标准,而采用化学试剂中和的方法不仅会大大增加净化成本,而且还有可能造成二次水体污染。采用活性炭吸附法去除水中的硒,实践证明是可行的,效果好。活性炭吸附法成本低,效率高,可在短时间内吸附多种杂质,而且还不会对水体造成二次污染,且活性炭回收后可在处理后再利用,绿色环保。活性炭具有选择性较好,吸附容量较大,物理性能稳定,在活性炭吸附过程中吸附速度较快非常适合用于工业生产。

2、吸附原理

活性炭吸附是一种绿色、高效的水处理方法,在生产生活中有着广泛的应用。活性炭的孔隙是由于炭在活化过程中无组织的炭素和炭成分被消耗后,在基本微晶间留下的空间。自然形成的活性炭其空隙面积能够达到100m2以上,在工业生产中,只要活化方法适当,可以形成非常多的孔隙,其孔隙壁的总面积,即通常所说的表面积一般为550-1600m2/g,活性炭的这种物理特点这便是显示大吸附容量的主要原因,也是是对有机物的吸附量比其他吸附剂大的原因之一。在使用活性炭净化水体的过程中,活性炭主要充当物理吸附剂的角色,通过物理吸附,被吸附物的分子不是直接附着在吸附剂外表固定点上,而稍能在介面上作自在挪动,可以有效地增加吸附硒的效率。而又因为吸附是分子力导致的,吸附热较小,物理吸附不需求活化能,在低温条件下即可进行,在工业生产中可直接将水注入净化池,方便、快捷,且能够最大程度的节约成本。

活性炭吸附法去除水中硒

3、吸附流程

工业中使用高活化的活性炭进行净化水的流程可大致分为三步:砂滤-活性炭双过滤池处理、高纯度活性炭吸附处理、滤沙活性炭吸附处理。砂滤-活性炭双过滤池处理可以将水中的大颗粒杂质滤去,去除水中可见的大型杂物,该环节活性炭主要用以吸附悬浮物,对硒的吸附率不高。高纯度活性炭吸附处理是吸附水中色素和为微生物或一般氧化法所氧化分解的,如酚、苯、石油及其产品、杀虫剂、洗涤剂等杂质,该环节可可大大提高微污染水源水中有机物的去除率,吸附水中25%以上的硒。滤沙活性炭吸附处理是活性炭吸附环节的最后一步,其处理目标是去除水中的不可见杂质、以及悬浮微粒和各类有害元素。该环节可有效的吸附水中的重金属元素,一般来说,该环节工业活性炭吸附硒的有效率能够达到80%以上,再配合砂滤-活性炭双过滤池处理、高纯度活性炭吸附处理可以将去除率达到98.3%以上,完全能够达到国家的饮用水标准。

二、提高活性炭除硒效率的方法

1、适当提高投加量

活性炭的投加量对硒的去除有直接的关系。一般来说,投加量越大,吸附效果越好。但是同样的,加大投加量将大大提高净化水的成本。以为的提高投加量是不可取的。在工业生产中,活性炭的用量存在一个适合的值。该值取决于水中杂质的含量及其比例,以及需净化水量。一般来说,水中硒浓度为40ug/L,当水中投加活性炭的量在20g/L 时。水中四价硒的去除率可达到98.62%,此时如果继续增加投入量,去除率变化很小。当活性炭投加量为4g/L 时,去除率为82.61%,溶液中残留硒的浓度为6.96ug/L,此时已经低于国家饮用水标准10ug/L,在工业生产中已经足够。因此,为了最大化经济效益,在实际生产中,应该根据净化水的量和水中硒的浓度,随时调整投加活性炭的量。

2、选择合适的活性炭

如上文所述,硒的去除率随活性炭用量的增加而增加,为了最大化净化效率,可采取调整活性炭的方式来提高净化效率。活性炭品种众多,功能差异很大,且价格区间很大。为了尽可能的节约成本,在净化开始之前,对水质进行分析化验再选择合适的活性炭品种是十分必要的。目前工业中常见的活性炭分为两种,颗粒状和粉末状。颗粒状活性炭净化的初始效率很高,可以在短时间内达到较好的净化效果,在2h的净化时间里,颗粒状活性炭净化率可达到49.6%,而粉末状活性炭的效率只有32.6%,但其最终净化效果要高于颗粒状活性炭,粉末状完全净化之后可达到99.87%,而颗粒状只能达到93.2%,试验结果表明,粉末状活性炭的除硒效果稍好于颗粒状活性炭的除硒效果。总的来说,为了达到最佳的去除硒的效果,净化过程中可使用适量的粉末状活性炭,但是粉末状活性炭不仅成本高于颗粒状活性炭,而且净化所需时间也高于可以状活性炭。因此,在工业生产中往往采用两种活性炭交叉过滤的方法来提高效率。

提高活性炭除硒效率的方法

3、控制净化水的PH值

活性炭吸附硒的效率与水的PH值有着直接的关系,控制好净化水的PH值可以提高净化的效率,有效的节约成本。实验证明,水中硒的浓度为40.00ug/L,净化水的PH值1.5时,净化的效率达到64.36%;当净化说的PH值在3.5时,净化率可达到71.25%;当精华水的PH值在6以上时,精华的效率基本稳定在95%以上,可以最大化精华效率。因此,在工业净化水的过程中,要控制好水的PH值,必要的时候可以先添加调和剂,在通过其它方式滤去调和剂,以达到最高的净化效率。

三、结束语

我国水资源比较短缺,很多地域的水体污染比较严重,因此,积极研究、开发、利用含硒量高的水资源是很有必要的。本文介绍的活性炭吸附法是一种很常见的净化方法,该方法效率高、成本低廉,适合各类水体的净化,为了尽可能的提高净化效率,在开始净化之前,工作人员需要对水体进行检测,随时调整活性炭的添加量,并通过调整水体PH值,改变水体温度等方式来提高净化效率。

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