Активированный уголь для водоочистки получают специально, чтобы достичь очень большой внутренней поверхности (от 500 - 1500 м2/г), которая активизирует углерод и идеально подходит для адсорбции. Активированный уголь поставляется в двух вариантах: порошкообразный и гранулированный.
В обработке воды в основном используется гранулированный активированный уголь, он может адсорбировать следующие растворимые вещества:
-
Адсорбция органических неполярных веществ, таких как минеральное масло, летучие углеводы, ароматические углеводороды, фенол (хлорид);
-
Адсорбция галогенированного вещества: I, Br, Cl, Н и F;
-
Запах;
-
Вкус;
-
Дрожжи;
-
Различные продукты брожения;
-
Неполярные вещества (вещества, которые не растворяются в воде).
Активированный уголь используется в разных процессах, например, очистке грунтовых вод, дехлорировании технической воды, очистке воды для бассейнов, полировке очищенных сточных вод.
В упрощенном варианте процесс адсорбции можно описать следующим образом. Вода подается в колонну, которая содержит активированный уголь, и покидает колонну через систему слива. Молекулы в газообразном или жидком агрегатном состоянии по пути прикрепляются к поверхности, в данном случае поверхность с активированным углем. Активность колонны с активированным углем зависит от температуры и природы веществ. Вода проходит через колонку постоянно, что вызывает накопление веществ в фильтре. По этой причине фильтр должен периодически меняться. Использованный фильтр может быть регенерирован, например, гранулированный уголь легко регенерируется окислением органического вещества. Эффективность активного углерода снижается на 5 - 10%, и небольшая разрушившаяся в процессе регенерации часть активного углерода должна быть заменена.
Процесс адсорбции происходит в три этапа:
-
Макро транспорт: движение органического материала через систему макро-пор активированного угля (размер макро-пор> 50 нм).
-
Микро транспорт: движение органического материала через мезо-поры и микропористую систему активированного угля (размер микро-пор <2 нм; мезо-пор 2-50 нм).
-
Сорбционные: физическое прикрепление органического материала на поверхности активного углерода в мезо- и микропорах активированного угля.
Уровень активности адсорбции зависит от концентрации вещества в воде, температуры и полярности вещества. Полярные вещества (т.е. вещество, которое хорошо растворимо в воде) плохо удаляются активированным углем, неполярные вещества удаляются полностью с помощью активированного угля. Каждый вид углерода имеет свою собственную изотерму адсорбции и в водоочистке эта изотерма определяется с помощью функции Фрейндлиха.
Факторы, влияющие на производительность очистки активированным углем в воде:
-
Тип соединений, который должен быть удален. Соединения с высокой молекулярной массой и низкой растворимостью лучше адсорбируются.
-
Концентрация соединений, которые должны быть удалены. Чем выше концентрация, тем выше расход углерода.
-
Присутствие других органических соединений, которые будут бороться за имеющиеся места адсорбции.
-
Значение рН потока воды. Например, кислые соединения лучше удалять при более низком рН.
В соответствии с этим можно классифицировать некоторые химические вещества по эффективности, с которой они поглощаются активированным углем в воде:
Химические вещества с очень высокой вероятностью адсорбции активированным углем:
|
2,4-D |
Deisopropyltatrazine |
Линурон |
|
Алахлор |
Дезэтилатразин |
Малатион |
|
Олдрин |
Деметон-О |
МСРА |
|
Антрацен |
Ди-н-бутилфталат |
Мекопроп |
|
Атразин |
1,2-дихлорбензола |
Метазахлор |
|
Азинфос-этил |
1,3-Дихлорбензол |
2-Метил анилина |
|
Бентазона |
1,4-Дихлорбензол |
Метил нафталин |
|
Biphenil |
2,4-Dichlorocresol |
2-метилбутан |
|
2,2-бипиридин |
2,5-дихлорфенол |
Монурона |
|
Бис (2-этилгексил) фталат |
3,6-дихлорфенол |
Нафталин |
|
Бромацил |
2,4-дихлорфенокси |
Нитробензол |
|
Bromodichloromethane |
Дильдрин |
м-Нитрофенол |
|
р-Бромфенол |
Диэтилфталат |
о-нитрофенол |
|
Бутилбензольная |
2,4-Dinitrocresol |
паранитрофенил |
|
Кальций Hypochloryte |
2,4-Динитротолуол |
Озон |
|
Карбофуран |
2,6-Динитротолуол |
Паратион |
|
Хлор |
Диурон |
Пентахлорфенол |
|
Диоксид хлора |
Эндосульфан |
Пропазин |
|
Хлорбензол |
Эндрин |
Симазин |
|
4-Хлор-2-нитротолуол |
Этилбензол |
Тербутрин |
|
2-Хлорфенол |
Hezachlorobenzene |
Тетрахлорэтилен |
|
Хлортолуола |
Hezachlorobutadiene |
Триклопир |
|
Хризен |
Гексан |
1,3,5-триметилбензол |
|
м-крезол |
Изодрина |
м-ксилола |
|
Цианазин |
Изооктан |
о-Ксилол |
|
Циклогексана |
Изопротурон |
параксилола |
|
ДДТ |
Линдан |
2,4-ксиленол |
Химические вещества с высокой вероятностью адсорбции активированным углем:
|
Анилин |
Дибром-3-хлорпропан |
1-пентанола |
|
Бензол |
Dibromochloromethane |
Фенол |
|
Бензиловый спирт |
1,1-дихлорэтана |
Фенилаланин |
|
Бензойная кислота |
цис-1, 2 - дихлорэтана |
о-фталевой кислоты |
|
Бис (2-хлорэтил) эфир |
транс-1, 2 - дихлорэтана |
Стирол |
|
Bromodichloromethane |
1,2-дихлорпропана |
1,1,2,2-Тетрахлорэтан |
|
Бромоформ |
Этилен |
Толуол |
|
Тетрахлорметан |
Гидрохинон |
1,1,1-Трихлорэтан |
|
1-хлорпропан |
Метилизобутилкетона |
Трихлорэтилен |
|
Хлоротолурон |
4-метилбензоламина |
Винилацетата |
Химические вещества с умеренной вероятностью адсорбции активированным углем, т.е. активированный уголь будет эффективен только в определенных случаях:
|
Уксусная кислота |
Диметоат |
Метионин |
|
Акриламид |
Этилацетат |
Метил-трет-бутиловый эфир |
|
Хлорэтан |
Этиловый эфир |
Метилэтилкетон |
|
Хлороформ |
Фреон 11 |
Пиридин |
|
1,1-дихлорэтан |
Фреон-113 |
1,1,2-Трихлорэтан |
|
1,2-дихлорэтан |
Фреон 12 |
Хлористый винил |
|
1,3-дихлорпропен |
Глифосат |
|
|
Dikegulac |
Imazypur |
