第周，第_19讲次课程名称：《水质工程学I》摘要86—2活性炭吸附授课题目（章、节）【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】S6-2活性炭吸附属给水深度处理工艺1、去除对象：天然的（BOD）（1）溶解的有机物人工合成的：杀虫剂、农药、氯化烃、芳香族化合物（2）除臭味；（3）脱色、脱氯；（4）去除重金属，放射性物质；（属微污染物质）（5）去除病毒。使水降低：总有机碳TOC总有机卤化物TOX总三卤甲烷TTHM（THMs）一、活性炭的性质：1、制造：是由木材、煤、果壳等为原料，高温炭化→活化，而成的。炭化一一使原料热解成炭碴，生成类似石墨的多环芳香系物质，具有疏水性和吸附性。活化一一使热解的炭渣成为多孔结构，增大吸附表面积，比表面积可达成500~1700m/g
课程名称：《水质工程学 I》 第 周，第 19 讲次 摘 要 授课题目（章、节） §6—2 活性炭吸附 【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，的特点。 【重 点】 【难 点】 内 容 【本讲课程的引入】 【本讲课程的内容】 §6-2 活性炭吸附 属给水深度处理工艺 1、去除对象： 天然的（BOD） （1）溶解的有机物 人工合成的：杀虫剂、 农药、氯化烃、芳香族化合物 （2）除臭味； （3）脱色、脱氯； （4）去除重金属，放射性物质；（属微污染物质） （5）去除病毒。 使水降低：总有机碳 TOC 总有机卤化物 TOX 总三卤甲烷 TTHM（THMS） 一、活性炭的性质： 1、 制造：是由木材、煤、果壳等为原料，高温炭化→活化，而成 的。 炭化——使原料热解成炭碴，生成类似石墨的多环芳香系物质，具 有疏水性和吸附性。 活化——使热解的炭碴成为多孔结构，增大吸附表面积，比表面积 可达成 500～1700m2 /g
活性炭的孔隙容积及比表面积表7-6项日新炭使用后的炭经两轮再生的炭0.170.320.29微孔（<2nm）容积(cml/g）0. 150.22中孔(2-60nm）容积（cm//g）0.240,250.170.25大孔（60nm~10pum）容积（cm/g）0.810.490.76孔容积总计（cm/g）950550920比表雨积（m/g）2、形状：粒状：0.44~3mm（多次使用）粉状：10~50μm（一次性使用较多）3、吸附原理：是表面化学的性质所决定：表面结合各种含氧官能团，使活性炭具有极性，具有吸附能。官能团有：一OH羟基；-COOH羧基；羰基-C-0液相吸附相闻局部平衡孔雕扩散表面扩教C溶液主体R边界层被相吸附相图7-5活性炭吸附的扩散过程二、吸附性能试验：1、等温吸附试验：在选择活性炭时，用此实验。（确定可行性）恒温下，使用几个烧杯，放入相同体积V，相同溶质浓度CO（mg/L）的水样，几个烧杯中加入不同量m（mg）的活性炭。进行搅拌。达到吸附平衡，溶质浓度不变时为止，测得其浓度，Ce其吸附容量q：r(Co-C)_ x(mg/mg)q=mm
2、形状： 粒状：0.44～3 mm（多次使用） 粉状：10～50μm（一次性使用较多） 3、吸附原理：是表面化学的性质所决定： 表面结合各种含氧官能团，使活性炭具有极性，具有吸附能。 官能团有：—OH 羟基； —COOH 羧基； —C—O 羰基 二、吸附性能试验： 1、等温吸附试验：在选择活性炭时，用此实验。（确定可行性） 恒温下，使用几个烧杯，放入相同体积 V ，相同溶质浓度 C0（mg/L） 的水样，几个烧杯中加入不同量 m（mg）的活性炭。进行搅拌。达到 吸附平衡，溶质浓度不变时为止，测得其浓度，Ce 其吸附容量 q： ( ) m x m v C C q e = − = 0 （mg/mg）
绘制：Ce平衡浓度，与q吸附量的曲线即吸附等温线，不同活性碳有不同的曲线9.↓温度1=常数Ce(a)最常用的是Freundich（弗罗因德利奇）经验式：1-x.Ig兰=Ig k+igCe-=kCenmmnk、n是常数在双对数坐标纸上Ce（横轴）与x/m（纵轴）为一直线，纵轴截距=k，斜率=1/n。J1ogden温度T=常数斜率号1ogk1ogc.(b)2、粉状活性炭投加量：原水浓度Co要求达到浓度Ce，则由曲线的对应点Ce→q=x/m投加量：(C-C.)(mg/L)a=m3、缺点：不能反映干扰因素的影响（仅初步提供可行性数据）
绘制：Ce 平衡浓度，与 q 吸附量的曲线即吸附等温线，不同活性碳 有不同的曲线 最常用的是 Freundich(弗罗因德利奇)经验式： n kCe m x 1 = Ce n k m x lg 1 lg = lg + k、n 是常数 在双对数坐标纸上 Ce(横轴)与 x/m （纵轴）为一直线，纵轴截距=k， 斜率=1/n。 2、粉状活性炭投加量： 原水浓度 Co 要求达到浓度 Ce，则由曲线的对应点 Ce →q=x/m 投加量： ( ) m x C C a − e = 0 （mg/L） 3、 缺点：不能反映干扰因素的影响（仅初步提供可行性数据）
不能反映：多种溶解杂质相互干扰。强电解质与弱电解质的吸附竞争。被吸附质分子大小的不同等。三、活性炭柱试验：1、概念：活性炭床容积或炭床厚接触时间：流量流速（伪时间：床容积里有炭的体积）泄漏时间：流量不变时，由开始进水至出水水质达到限值的经历的时间。2、试验：目的：求泄漏曲线。活性碳除气（泡24h）：用原水Co以某一流速通过炭床。每隔一段时间t，检测一次出水浓度Ct：直到出水为Co为止。Ic,tec4时间（或累计水量）图19-8活性炭柱吸附泄滑曲线进水浓度C自失效发出水浓团啤洲曲时间“或累计水量图19-8活性炭柱吸附泄漏曲线
不能反映：多种溶解杂质相互干扰。 强电解质与弱电解质的吸附竞争。 被吸附质分子大小的不同等。 三、活性炭柱试验： 1、概念： 接触时间： 流速 炭床厚 或 流量 活性炭床容积 （伪时间：床容积里有炭的体积） 泄漏时间：流量不变时，由开始进水至出水水质达到限值的经历的 时间。 2、 试验：目的：求泄漏曲线。 活性碳除气（泡 24h）；用原水 Co 以某一流速通过炭床。每隔一段时 间 t，检测一次出水浓度 Ct ；直到出水为 Co 为止
吸附区乙的厚度，希望小一些，污性炭利用率高。Z：活性炭层中水的浓度Co至Ce（充许出水浓度）点的厚度。i-)()z=L(tc ta-te（ta)v2一一下移速度，（m/s）；L：一一炭床厚度，（m）；tc：一一从进水开始至炭柱泄漏的时间，h；td：一一从进水开始至炭柱耗竭的时间，h；Z的影响因素：流量Q7→Z.→炭床利用率下降炭粒径：粒径小，Z小，被吸附物的迁移过程。外表面→孔道→孔深处但粒径太小，水力性能不好，易被水流带走，粒径在0.8～1.7mm较好。四、活性炭池设计：1、容积V：V=Q/t其中：Q一流量；t一接触时间：（不是泄漏时间）一般：t=10～20minV一流速8~20m/h（确定截面积）炭床厚L1.5~2.0m2、类型：（图）（1）固定床（间歇式）：炭不动，水流动，由上向下（也可反向）（2）移动床（可连续式）：水由下向上，炭由上向下，炭磨损大。3、运行形式：（1）单床运行一一间歇式
吸附区 Z 的厚度，希望小一些，污性炭利用率高。 Z：活性炭层中水的浓度 Co 至 Ce（允许出水浓度）点的厚度。 / 1 v t t z t L t t z L d C d C C = − = = − v′——下移速度，（m/s）; L：——炭床厚度,（m）; tc：——从进水开始至炭柱泄漏的时间,h; td：——从进水开始至炭柱耗竭的时间,h; Z 的影响因素： 流量 Q↗→Z ↗ →炭床利用率下降 炭粒径：粒径小，Z 小， 被吸附物的迁移过程。 外表面→孔道→孔深处 但粒径太小，水力性能不好，易被水流带走，粒径在 0.8～1.7mm 较 好。 四、活性炭池设计： 1、 容积 V： V=Q/t 其中： Q—流量; t —接触时间;（不是泄漏时间） 一般：t=10～20min V—流速 8～20m/h(确定截面积) 炭床厚 L—1.5～2.0m 2、 类型：（图） （1）固定床（间歇式）：炭不动，水流动，由上向下（也可反向） （2）移动床（可连续式）：水由下向上，炭由上向下，炭磨损大。 3、运行形式： （1）单床运行——间歇式
（2）多床：并联式。（间歇式）串联式。（单床、间歇工艺不间歇）4、活性炭的再生：（1）加热再生：300～700℃热解有机物。（2）药剂再生：H2SO、HC1或NaOH等，使炭吸附的杂质脱附。溶剂再生：用有机溶剂萃取，成本太高。（3）化学氧化再生：用氧化剂分解氧化吸附杂质。（4）生物法：用微生物分解吸附的有机物。部分再生。5、炭池的反冲洗设计：同滤池。五、生物活性炭工艺介绍：（BAC）是一种有效的给水深度处理工艺。1、工艺：去除了大体积有机物1103103→过滤→接触池→活性炭吸附→消毒→出水2、03的作用：将较大的有机物氧化分解成易被生物降解的有机物（控制03量不可过大）3、活性炭作用：（1）微生物的附着床，生活在炭的大孔内。（2）吸附有机物。微生物分解部分吸附的有机物，使炭再生周期加长。4、工艺特点：（1）可完成生物硝化作用：NH4→NO3（2）生物氧化了溶解的有机物。（使有机物重量可达ng/L至ug/L。)（3）去除了溶解的有机碳。（DOC）去除了三卤甲烷形成潜力。（THMFP）
（2）多床：并联式。（间歇式） 串联式。（单床、间歇工艺不间歇） 4、 活性炭的再生： （1）加热再生：300～700℃热解有机物。 （2）药剂再生：H2SO4、HCl 或 NaOH 等，使炭吸附的杂质脱附。 溶剂再生：用有机溶剂萃取，成本太高。 （3）化学氧化再生： 用氧化剂分解氧化吸附杂质。 （4）生物法：用微生物分解吸附的有机物。部分再生。 5、炭池的反冲洗设计：同滤池。 五、生物活性炭工艺介绍：（BAC） 是一种有效的给水深度处理工艺。 1、 工艺： 去除了大体积有机物 ↑ ↓O3 ↑O3 →过滤→接触池 → 活性炭吸附→消毒→出水 2、O3的作用： 将较大的有机物氧化分解成易被生物降解的有机物（控制 O3 量 不可过大） 3、活性炭作用： （1）微生物的附着床，生活在炭的大孔内。 （2）吸附有机物。 微生物分解部分吸附的有机物，使炭再生周期加长。 4、工艺特点： （1）可完成生物硝化作用：NH4 +→NO3 - （2）生物氧化了溶解的有机物。（使有机物重量可达 ng/L 至μ g/L。） （3）去除了溶解的有机碳。（DOC） 去除了三卤甲烷形成潜力。（THMFP）
（4）微生物使活性炭部分再生。（延长了再生周期）是目前水厂处理氨氮、酚、农药超标的最有效的方法。但水的造价提高了。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题；
（4）微生物使活性炭部分再生。（延长了再生周期） 是目前水厂处理氨氮、酚、农药超标的最有效的方法。但水的造价 提高了。 【本讲课程的小结】 【本讲课程的作业】P 题；