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工业生产中为了达到高吸附率的目的,对柱状活性炭的的要求有三个方面:
1.耐压强度,也较硬度。这一般是对木质柱状活性炭提出的要求,由于木质柱状活性炭的原材料强度较低,在生产和使用中容易碎裂,影响使用。一般对木质柱状活性炭的要求是具有每平方厘米承受4公斤的压力,但柱状活性炭的耐压强度和气孔是成反比的,这就要求柱状活性炭厂家严格控制生产过程,把握强度和气孔之间的比例,使柱状活性炭既有较高的吸附效率,又有合适的耐压强度。
2.湿度,也就是柱状活性炭的含水量。柱状活性炭在空气中时会吸收一些空气中的水分滞留在其内部,吸附的水分越多,就越影响到它的吸附性能。为此活性炭行业制定了统一的标准,优质的柱状活性炭含水量应在5%以下。
3.密度,密度是衡量柱状活性炭性能的一个主要指标,密度能够间接地表示柱状活性炭表面的气孔比例。密度越小,说明气孔的比例越高,这就意味着柱状活性炭的吸附性能越好。


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活性炭表面的粗糙度,特别是观凸起造成的粗糙度,对生物活性炭的形成过程有着重要影响。生物在活性炭表面的生存和生物挂膜,主要的影响因素是:活性炭的物理和化学吸附作用、生物自身分泌黏液的粘附作用、活性炭作为固体滤料的拦截保护作用。活性炭表面的粗糙度对以上三种作用都有重要影响,因此能影响到生物的生长和生物膜的形成。根据以前生物活性炭技术的研究表明,应用于污染水源水处理的生物活性炭,由于水中有机物很低,属于贫营养环境,因此生长在生物活性炭表面的生物是以长1-3um的杆菌为主,而且所形成生物膜也是破裂分散的,可以认为在活性炭表面所存在的1um以上凸起对生物的生长是有益的。凸起峰越多,则越有利于活性炭对水中有机物吸附,越有利于生物的生长和生物膜形成。
生物活性炭去除有机物的作用,在运行初期是以活性炭吸附作用为主,但随着运行时间延长,生物大量滋生并形成生物膜后,则生物对有机物的生物吸附降解将起到主导作用。因此活性炭是否有利于生物生长和生物膜的形成,在选择活性炭种时重要的考虑因素。从原子力显镜的照片中看出,B和C存在较多的凸起峰,尤其以C炭多,有利于生物生长和生物膜的形成,因此可以预见在形成生物活性炭后,B和C会有较好的运行效果。


1.活性炭筛选方案确定
在水处理中,评价活性炭各种性能的方法有很多,常用评价方法的主要特征,见下表。
表1 常用活性炭评价方法的主要特征
评价方法 表征对象 主要特点
性能指标 活性炭各种特定性能 活性炭性能指标种类较多,各单项指标检测可实现规范化、标准化,但各单项指标由于针对性不同,因此依靠其选择时经常与实际使用效果有很大出入
表面性状分析 化学分析 表面化学特征 根据活性炭表面各种官能团的组成和含量,推测活性炭对有机物的吸附特征,分析方法复杂,对官能团的分析十分困难
物理分析(电镜) 表面物理特征 简单易行,可直观、定性或定量的分析活性炭表面特征,确定活性炭性能的优劣,实现快速、准确选用活性炭的目的
静态吸附试验 活性炭吸附能力 简单、速度快、试验费用低廉、应用范围广,但是其针对性也较差,与实际运行效果常有较大差别
吸附能力评价 活性炭吸附能力 该方法较为简单,时间消耗短,针对性强,可实现动态试验的指标化,且具有一定准确性
动态吸附试验 评价活性炭净水性能 真实反映活性炭在实际应用的效果和使用寿命,实现了选择即有效又经济活性炭种类的目的,但是试验所需时间长,工作量大,因此不能广泛应用,只在较大型工程时应用该方法
综合评价指标 评价活性炭各种性能 能够包含影响活性炭实际使用效果的多种因素,实现对活性炭而定量的评价,但影响因素和条件多种多样,实现十分困难
活性炭的各种性能评价方法只是从不同的方面对活性炭的性能进行了表征,都各具有局限性,因此可以综合以上几种方法,建立完善的活性炭筛选方法,其主要过程为:首先要根据活性炭生产的煤质、地域和生产工艺等的不同,从国内外的大型活性炭生产企业中选择出备选炭种,然后从几个方面着手,即活性炭性能指标分析、电镜观观察、静态吸附试验、吸附能力评价试验,以及活性炭动态运行试验等,从不同的角度评价活性炭炭种的优劣,从而筛选出一至两种活性炭种进行工程应用。



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