活性炭選用及主要理化指標
各國對活性炭都訂有質量標準,標準中對活性炭的碘吸附值、亞甲藍吸附值、粒度、機械強度、裝填密度以及pH值及所含重金屬等都有規定。活性炭生產廠家根據客戶的需求在長期生產經營過程中均形成了不同的碘吸附值、亞甲藍吸附值和粒徑等不同規格的產品,就不規則形顆粒活性炭而言,碘值有1050mg/g、1035mg/g、1000mg/g、950mg/g、900mg/g、850mg/g,粒徑有8 X 30、8 X 20、12 X 40目;就柱狀炭而言,碘值有大于1 000mg/g、亞甲藍大于200mg/g,碘值950mg/g、亞甲藍180mg/g,碘值900mg/g、亞甲藍160mg/g,粒徑有1.5mm,3.0mm等,以上
所列規格的活性炭在我國自來水廠中均有過使用,此外活性炭的漂浮率、灰分、堆重和強度等也是要考慮的重要因素。
原煤破碎活性炭、柱狀活性炭、柱狀破碎活性炭和壓塊破碎活性炭,各有自己的特點。原煤破碎活性炭,生產工藝簡單、價格便宜,以中、大孔發達為主,便于掛生物膜,初次使用性能不錯,但再生得率差,僅為70%左右;柱狀活性炭表面致密,以微孔發達為主,多用于氣相吸附,強度高,在水處理方面性能略遜于原煤破碎炭,但再生得率高,可達9000;柱狀破碎活性炭是將柱狀炭進行破碎篩分而得到的。
目前,國內原煤破碎活性炭和柱狀破碎活性炭價格在5000~6000元/t,柱狀活性炭在4000~5000元/t。壓塊破碎活性炭,采用配煤、磨粉、壓塊工藝,生產的活性炭具有吸附性能好,強度高,孔隙均勻等特點,但是價格相對比較昂貴,7000~8000元/t;活性炭應用于水深度處理工藝中并不是吸附碘值越高越好,而是需要對活性炭性能有一個綜合的評估。活性炭的碘值及強度主要由炭化料在活化爐中活化時間的長短所決定,活化時間是決定活性炭生產成本的一個重要因素,活化時間長,碘吸附值越高,但活性炭的強度則越低;活性炭的粒徑主要由破碎、篩分決定。
在工程實踐上,不僅需要考慮粉末活性炭的總吸附比表面積,還要判斷粉末活性炭顆粒內部的孔徑分布是否容易達到快速吸附、使用過程中粉末活性炭是否達到吸附平衡,另外還需考慮炭粉粒徑的大小,目數小的粉末活性炭的吸附比表面積小,吸附效果差一些,目數大的比表面積大,吸附效果將好一些,但目數太大有可能穿透濾池。
一般認為粉末活性炭的中等孔隙越發達越有利于吸附動力學平衡,根據經驗,可以采用一些分子質量較大的吸附質來衡量孔徑分布,研究表明:木質炭對這兩種物質的吸附效果比煤質炭好,目數大的炭粉比目數小的吸附效果好。
活性炭選擇評價首先應明確所選活性炭的用途:作為吸附炭,還是作為生物炭但是無論何種用途都應要求,碘值、亞甲藍值,機械強度都高的炭。給水處理常用的活性炭有粒狀炭(granular activated carbon,GAC)和粉末炭(powdered activated carbon,PAC)兩種。粉末活性炭具有設備投資省,價格便宜,吸附速度快,對短期及突發性水質污染適應能力強等優點,但活性炭無法回收和再生。顆粒活性炭雖然能夠再生后重復使用,但其設備投資相對較高,且往往需要與臭氧氧化等技術聯用,以提高處理效果。