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大家都很好奇我們經(jīng)常喝的飲用水是通過(guò)什么活性炭來(lái)處理的,對(duì)我們身體有沒(méi)有傷害,國(guó)家對(duì)飲用水處理活性炭都有哪些指標(biāo)控制,今天就為大家來(lái)介紹一下水處理活性炭需要達(dá)到哪些指標(biāo)才可以用于應(yīng)用飲用水處理?
表征活性炭吸附量的指標(biāo)很多,針對(duì)飲用水處理的自身特點(diǎn),比較適用的吸附量指標(biāo)主要有碘值、亞甲藍(lán)值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值、單寧酸值,這幾項(xiàng)指標(biāo)分別代表了活性炭對(duì)不同分子量有機(jī)物的吸附能力,其中以碘值和亞甲藍(lán)值是經(jīng)常使用的。
碘值與活性炭對(duì)小分子物質(zhì)的吸附能力密切相關(guān)。它可以用于估算活性炭的比表面積,和相對(duì)表征活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中,對(duì)于以碘(分子量為254)為代表的分子量大約250左右、非極性和分子對(duì)稱的物質(zhì)來(lái)說(shuō),碘值可以表征活性炭對(duì)這部分物質(zhì)的吸附能力。
亞甲藍(lán)值在表示活性炭液相吸附性能時(shí),主要反映活性炭的脫色能力,一般此值越高,表示活性炭吸附性能越好。相對(duì)應(yīng)的,對(duì)以亞甲藍(lán)分子(分子量為374)為代表的分子量大約370左右、極性和線性結(jié)構(gòu)的顯色物質(zhì)來(lái)說(shuō),亞甲藍(lán)值可以表征活性炭對(duì)此類物質(zhì)的吸附能力。 亞甲藍(lán)值與碘值相類似,也反映了活性炭的孔隙結(jié)構(gòu),特別是微孔的數(shù)量。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn),活性炭的碘值、亞甲藍(lán)值與活性炭對(duì)天然水中有機(jī)物的吸咐能力之間相關(guān)性能不好,因此在選擇去除天然水中有機(jī)物的活性炭時(shí),不宜采用這些指標(biāo)。
丁烷值與四氯化碳值存在著很好的相關(guān)性,美國(guó)ASTM標(biāo)準(zhǔn)中顯示:四氯化碳活性=257×丁烷活性,R2=0.934(均按照ASTM-D5228-92)。兩值均可表征出活性炭樣品的微孔容積,是活性炭孔隙結(jié)構(gòu)的量度值,常表征活性炭的活化程度。兩值對(duì)表征活性炭對(duì)小分子量、非極性有機(jī)物去處能力,具有重要意義。
糖蜜值是以大分子量的焦糖作為吸附質(zhì),活性炭作為吸附劑來(lái)測(cè)定的,它主要表征了活性炭對(duì)大分子有機(jī)物,特別是水源中的高分子量有機(jī)物的去除能力。由于焦糖分子量較大,因此難以進(jìn)入活性炭的微孔結(jié)構(gòu)中,只是被活性炭的大孔、中孔等吸附,因此可以反映出活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中大孔、中孔的比例。
單寧酸(分子量為322)值表示吸附有機(jī)分子能力的指標(biāo),它是在濃度一定的單寧酸溶液中,加入活性炭的量使單寧酸溶液濃度低于某個(gè)確定值所需要活性炭的量,因此,此值越低表示活性炭吸附性能越好。
單寧酸的性質(zhì)與天然有機(jī)物(NOM)中的代表物質(zhì)腐殖酸十分相近,糖蜜值和單寧酸值,兩指標(biāo)相互配合,能夠很好地判斷出活性炭孔隙結(jié)構(gòu)中大孔、中孔的比例,較好地反映出活性炭對(duì)天然大分子有機(jī)物的去除能力。
在飲用水的深度處理中,對(duì)炭后出水濁度控制很嚴(yán)格,即要求在砂濾池出水濁度的基礎(chǔ)上不再升高。因?yàn)樵诹罨钚蕴繉?shí)際應(yīng)用中,要考慮其在運(yùn)輸、反沖洗和再生時(shí)活性炭的破損情況,主要有3種力可使活性炭機(jī)械破裂而形成粉塵,造成出水濁度升高,即沖擊力、積壓力和磨損力,強(qiáng)度和摩擦系數(shù)便分別代表了沖擊積壓力和摩損力,反映出活性炭的耐破損能力,因此強(qiáng)度和摩擦系數(shù)作為選擇活性炭的首要控制指標(biāo),要盡量選取高強(qiáng)度和摩擦系數(shù)的活性炭。如果強(qiáng)度低,則炭的結(jié)構(gòu)疏松,在反沖洗時(shí),炭粒易脫落,由于微生物能附著在炭粒表面,會(huì)造成出水的生物安全性問(wèn)題。
pH值是活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的重要表征。活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)對(duì)其吸附性能起到重要作用,表面酸堿性被認(rèn)為是控制吸附的重要因素?;钚蕴康谋砻嫠嵝栽黾?,或者說(shuō)極性的氧分子增加,或含氧官能團(tuán)的數(shù)量增加,使得活性炭的表面極性増加,從而有利于其對(duì)水分子的吸附,對(duì)水分子的吸附有可能因占據(jù)活性炭孔而降低了活性炭對(duì)疏水性化合物的吸附。
對(duì)于NOM為代表的中性條件下帶負(fù)電荷的有機(jī)物,如果活性炭的表面帶有中性條件下可水解的強(qiáng)堿性基團(tuán)的量,大于羧基等強(qiáng)酸性基團(tuán)的量,也就是說(shuō)pH大于7時(shí),在中性的水體中活性炭表面就會(huì)帶有正電荷,這將有利于它對(duì)NOM的吸附。一般來(lái)說(shuō),較高的pH值有利于活性炭對(duì)NOM的吸附,但不是越高越好,值過(guò)高預(yù)示著活性炭表面存在較多的強(qiáng)堿性基團(tuán),從而導(dǎo)致活性炭表面親水性增加,也不利于對(duì)疏水性有機(jī)物的吸附。
灰分表明了活性炭中無(wú)機(jī)礦物質(zhì)的含量,灰分是活性炭中的雜質(zhì),含量越低越好。灰分的組成一般有SiO2、A1203、Fe2O3以及一些其他金屬化合物,這些組成在用于飲用水處理時(shí)可能會(huì)影響活性炭的能力和某些安全性要求,一般來(lái)說(shuō)不直接影響活性炭的吸附性能。
有硏究表明,活性炭除砷效果與其比表面積大小基本無(wú)關(guān),而主要是與其灰分有關(guān),即其中的金屬礦物組成起著決定性作用。
粒徑大小和粒度分布、水分、可溶物等指標(biāo),主要是對(duì)活性炭的購(gòu)買和運(yùn)行成本產(chǎn)生重要影響。粒徑大小和粒度分布,可決定活性炭床的壓降和床層膨脹,是關(guān)系活性炭設(shè)備大小和運(yùn)行的重要參數(shù),其中活性炭的有效尺寸和均勻系數(shù),與活性炭的實(shí)際運(yùn)行效果有著直接的關(guān)系,在同樣的有效尺寸下,均勻系數(shù)越高,處理效果越好。水分和可溶物則關(guān)系著活性炭的購(gòu)買成本,兩指標(biāo)越高,則購(gòu)買成本越高。
以上就是國(guó)家對(duì)水處理活性炭用于飲用水處理的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn),大家可以放心飲用。
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