基于活性炭在废水处理中的应用

宋徽

摘 要 很久以前，活性炭很多独特的特性已经被人们发现及广泛利用。在对贵重金属回收的过程中，人们发现，活性炭对很多贵重金属有极强的吸附力，比如金，铜等。同时其对氰化物的吸附作用也被发现。本文就活性炭的一些独特特性，对其在废水处理中的应用及面临的一些问题做出浅显的分析。

关键词 活性炭特点；吸附机理；再生方法

引言：在对贵重金属回收的过程中，人们发现，虽然矿浆中只含有极少量的氰化物和空气，但是矿浆中的氰化物浓度相比没有活性炭之前大大下降。以上现象足以表明，活性炭对氰化物有很强的吸附作用

一、活性炭的特点

1.优点

（1）实际应用中，所需要的设备便于操作人员操作使用，易于管理。

（2）处理废水时所需的化学药品很少，实际应用时成本较低。

（3）与其他废水处理方式相比，整体投资小。

（4）在废水处理时，同时吸附了氰化物和重金属。

（5）回收的贵重金属能带来额外经济效益。

2.缺点

（1）只适用含杂质成分较少的污水。

（2）废水处理设备需进行一定的防护措施，如防腐保护。

（3）对废水的pH值范围要求过于严格。

（4）遇到硅酸盐后吸附效果受到很大破坏

（5）废水处理过程中会产生废气污染环境。

（6）活性炭的再生受到废水中氰化物的浓度限制。

二、活性炭的性质

活性炭的制作材料来源非常广，如木材，秸秆等其他材料。活性炭的制作方法也非常简单，对原材料经过成型加工，然后经过活化处理，活性炭即被制作出来。活性炭的物理存在形式也是多种多样的，常见的有片状，颗粒状等其他形状。当然，让其活化的方式也是多种多样的。不同的活化方式对活性炭的吸附特性有着直接的影响。通常在处理含氰废水中一般用表面积大的煤质活性炭。衡量活性炭性能的指标也有多种，如吸附表面积，孔的数量等其他指标。这些衡量指标的范围通常为（19～350）mg/L、（500～790）mg/L，这些参数的值越大，其吸附能力也相应地越强，所吸附的颗粒的直径也越小。根据以上特性，实际应用中，通常选用的活性炭具有吸附面积大，孔隙率大的特点。

三、活性炭除氰机理

经过对活性炭深入研究发现，活性炭对氰化物的吸附过程主要如下：首先对氰化物进行氧化，然后令氰化物水解，最后吹脱。在不同使用环境中，起作用的过程不一定相同。

1.氰化物氧化过程

废水中的氧气与活性炭结合时，由于活性炭的吸附作用，大量的氧气被活性炭吸附在其表面，此时被活性炭吸附的氧气含量是水中溶解氧气含量的数千倍。被吸附在活性炭表面的氧气会形成大量氧化物，在活性炭表面形成一道活性表面。同时大量氰化物和贵重金属被吸附到活性炭表面上。因为活性炭的表面积比非常大，所以大量的氰化物能被吸附到活性炭表面。通过查询相关资料，活性炭对氰化物和金属的吸附力如下：

Au（CN）-2>Ag（CN）-2>Fe（CN）4-6>Ni（CN）2-4>Zn（CN）2-4>Cu（CN）-2

活性炭之所以对氰化物的吸附效果好，在很大程度上是因为其对HCN的吸附能力强。

2.氰化物水解过程

人们在实际应用中慢慢发现，在废水中的活性炭即使没有大量的氧气与其结合，其依然具有吸附能力。对于一定浓度的氰化物，理论上活性炭的吸附力会达到饱和，然而在实际应用中人们发现，活性炭对氰化物的吸附并没有达到饱和状态，对氰化物仍有一定的除去率。发生这种现象的根本原因是生成了甲氨酸。既HCN+H2O=HCONH2。由于活性炭的存在，在常温下这一反应更易于发生。

四、活性炭的再生方法

由于大量污物被活性炭吸附在其表面，导致活性炭使用一段时间后其对氰化物的吸附能力越来越低。为了不引起浪费，让活性炭恢复吸附能力显得尤为重要，同时活性炭的使用时长是由其使用环境决定的。废水中的金属杂质含量越低越能延长活性炭的使用时间。通常吸附在活性炭表面的杂质组成主要有以下几种ZnFe（CN）6、Fe（OH）3、Fe（OH）2、CaCO3，根据以上杂质特性，可以使用无机酸使这些杂质溶解，从而脱离活性炭表面，进而活性炭的吸附能力被恢复。同时Cu2+在对氰化物的吸附消除过程中又起到催化剂作用，促进了活性炭对氰化物的吸附消除。然而，以上仅仅是理论情况下的结果，实际应用中，甲氨酸对活性炭表面的杂质溶解率并不是很高，活性炭的吸附能力并不能很好的恢复，与新活性炭相比，吸附能力相差很远。

为了能更好的溶解活性炭表面的杂质，实际应用中更多选择的是硝酸或硫酸，在实际应用发现，硝酸对活性炭表面的杂质溶解性最好。据相关文献记载，把一定浓度的次氯酸钠和硫酸铵按一定的体积比混合，对活性炭表面的杂质也有很好的溶解率。虽然硝酸对活性炭表面的杂志有很好的去除率，但是硝酸在使用过程中不仅成本高，而且对设施的腐蚀性强，并且易产生污染空气的气体。总而言之，不论用何种酸溶解活性炭表面的杂质，活性炭在使用一段时间后其吸附能力必然会大不如新的活性炭。对于活性碳的再生方法仍需我们在实践中不断探索。

五、结束语

目前我国在使用活性炭处理废水的方法和技术上与发达国家相比还是有很大的差距，很多理论和技术还处于探索阶段。同时目前我国活性炭的产能严重过低，对活性炭再生的设备也少之又少，活性炭再生的费用也相当高。为了使我国在活性炭废水处理方面能有长远的发展，不仅需要专业人员的更加深入的研究，也需要相关政府部门的大力支持。经过不断的努力，我国的活性炭处理废水技术必定会有一个美好的明天。

参考文献：

[1]李雅丽，曹会兰.综合治理金精矿氰化废水的途径[J].陕西环境，2006.

[2]郏其庚.活性炭的应用[M].上海：华东理工大学出版社，2002.

[3]钱元健，梁勇.含氰废水处理技术评述[J].矿业工程，2004.

[4]仲崇波，王成功，陈炳辰.活性炭在氰化物水解除氰中作用探讨[J].工业安全与环保，2002.

[5]卢宜源，宾万达.贵金属冶金学[M].长沙：中南大学出版社，2004.