生态碳纤维在水污染治理中的吸附及挂膜性能运用

周扬

【摘  要】近些年来，水污染问题变得非常的严重，实施水处理工作迫在眉睫。而碳纤维属于一种吸附性能比较强的材料，在污水处理的过程中具备非常良好的应用效果。本篇文章主要对碳纤维在水污染治理中的吸附及挂膜性能运用进行简单的介绍，希望可以给大家带去一些启发。

【关键词】生态;炭纤维;治理

引言

河流富营养化一直在持续的加深，污水处理的难度变得非常大，对水处理技术也提出了比较高的要求。特别是一些低污染的水，由于水质的稳定性比较差，水量比较大，污染浓度非常低。利用传统化的水处理方法不能使得它们得到良好的处理。因此，寻找更有效的治理方法是非常必要的。而碳纤维材料属于一种新型材料，其具备高吸附性以及挂膜性能，在水处理的应用当中存在比较显著的成果。

1.水污染因素

1.1不合理使用农药以及化肥

近些年来，我国的城市化进程一直在加快，大量土地被占用，进而使得我国的耕地面积大大的缩减。为了进一步增加耕地的产量并降低农作物病虫害的出现，农业生产当中利用了大量的农药以及化肥。尽管在一定程度上，农产品的需求以及我国人口的快速增长之间相适应，但是却导致土地以及饮用水源出现严重污染的情况。在农药的使用当中，由于我国非常多的农民都具备较低的素质，对农药过量使用或使用不当，最终出现高毒性农药使用的情况。使用农药的过程中，通常需要利用水源。一些农民常常会利用附近的河流，或者在湖边配置一些药水。由于农民的存在非常低的环保意识，他们常常在河湖边丢弃一些农药袋或者农药瓶，造成农药残留流入到河湖当中，对饮用水造成非常大的威胁。在化学肥料的利用中，为了使得农作物增产，非常多的农民使用过量的氮以及磷肥，这些肥料会使得土壤酸化，并且会在渗入的过程中进入地下水或者冲入河流以及湖泊，对饮用水源造成较大威胁。

1.2畜牧以及水产养殖造成的污染

我国经济一直在持续的发展，农村畜牧养殖业得到迅速发展。由于受到条件以及技术的限制，农民一般都存在较低的环保意识，水生鱼的粪便以及饲料等随意的放置，这些牲畜的粪便当中一般都含有非常多的大肠杆菌，寄生虫卵以及其他的一些微生物，水产养殖饲料当中也包含非常多的碳以及磷成分，使得饮用水资源出现富营养化的现象。

1.3生活污染

我国农村地区的污水处理以及垃圾处理等公共基础设施非常的缺乏，农村人民存在较低的环境保护意识，最终使得生活污水以及垃圾随意堆积。按照有关资料调查，农村地区当中的厕所，垃圾场以及畜牧场等距离河流以非常近。如果下雨，这些被雨水冲刷的污染水源将会渗入到河流当中，从而造成饮用水遭受严重的污染。

2.碳纤维的性能及其对水处理的意义

碳纤维属于一种新型的纤维材料，碳含量大于95%。具备高模量，耐高温（可以在2000℃的环境当中使用），高强度、高导热性以及耐化学腐蚀（不会遭受强酸，有机溶剂以及强碱的腐蚀）等特点。其存在较小的热膨胀系数以及摩擦系数。与此同时，碳纤维还存在良好的吸附以及挂膜性能。因此，碳纤维在对水实施处理时，可以很好的吸附污水当中存在的氮，重金属以及其他的一些大分子物质等，可以有效的对水中活性污泥的形成起到促进作用，使得污水中的有机物得到降低，最终使得水达到净化的效果。碳纤维可以使得传统水处理工艺当中的一些难题得到轻松的解决，在水处理工作当中具备非常显著的成绩。

3.碳纤维污水净化技术及设备的特点以及优势

主要可以在这些方面体现：①生物碳纤维属于环保性的材料，填料的污水净??化性能已经逐渐的达到了国际领先水平。其属于技术领先的填料，普通的活性炭纤维在性能以及成本方面都是非常优越的，因此生态碳纤维的使用是比较广泛的;②碳纤维污水处理设备以及技术在各个污水处理领域进行应用的过程中，可以发现其存在良好的节能减排作用;③该应用不仅可以使得污水实现循环利用，而且大大的提升了企业废水排放的标准水平，为我国的污水循环利用提供坚实的技术支持，对于我国的污水控制以及减排起到很大的促进作用，保障我国在发展当中具备可持续性，应用前景非常良好;④由于碳纤维材料的稳定性良好，重量比较轻，机械强度非常高，安装以及维护比较的方便，寿命长，单位能耗比较低以及价格低等优点，在使用的过程中可以节省投资以及运行成本，因此将会获得较大的经济效益;⑤该技术不仅可以在水产品养殖池塘净化当中应用，还可以在养猪场废水净化，石化废水净化，生活污水处理厂升级，江湖微污染水体，制药废水净化中进行应用，因此其应用范围是非常广泛的。

4.碳纤维在水处理中的应用

4.1在饮用水净化当中的应用

饮用水的净化主要指的是利用吸附水当中的大分子物质，进而使得水的毒性得到降低。这些物质不仅会对于饮用水的纯度造成影响，還会严重的危害人体的健康。使用传统化的水处理工艺，比如粗粒活性炭对水进行净化，其净化效果非常差，对于某些有机物的去除也不是非常的理想。碳纤维具备大的表面积以及孔隙面积，吸附能力以及挂膜性能非常良好，可以使得水中的大分子物质轻易的去除。与此同时，碳纤维材料表面含有羟基以及氧官能团等物质，可以使得水中的二氯乙酸，卤代乙酸以及三氯乙酸等有机物得到有效的吸附，进而使得水污染程度大大的降低。

4.2在处理工业废水中的应用

工业废水的处理主要指的是对水中重金属以及有机染料实施吸附处理。到目前为止，碳纤维在工业废水当中的应用包含非常多的方面，比如：化学，印刷，制药以及造纸等。在印染废水净化的过程当中，碳纤维主要使用物理吸附的功能。其对有机染料的具体吸附能力与物理环境存在非常大的关系。因此，选择合适的温度，可以使得吸附能力大大的提升。在造纸废水的处理当中，其吸附能力将会遭受污染物浓度的具体影响。如果污染物（COD）浓度大致属于1000mg/L时，那么其就会存在较高的吸附能力。关于不同的材料，选择的温度也存在不同性。比如：在有机染料的实际吸附当中，如果温度升高，那么其吸附容量也会大大的增加;在对苯酚进行吸附的过程当中，其吸附能力会在温度升高的过程中出现降低的情况。除此之外，碳纤维对重金属也存在一定的吸附能力。通过一些研究发现，利用聚丙烯腈基碳纤维可以对于水中的铜以及铅离子进行很好的吸收，不仅可以使得水进一步净化，还可以使得重金属得到回收。

4.3在富营养化水处理当中的应用

富营养化水主要指的是水中含有非常多的氮，钾，磷以及其他的一些元素，从而造成藻类大量的繁殖，使得生态平衡被严重的破坏。把碳纤维在营养丰富的水中进行应用，碳纤维可以使得水中含有NH4+-N，TP以及COD得到有效的去除，关于藻类植物的繁殖也会得到大大的限制，并使得水中有机物的出现大大的降低。可以在农场废水处理当中进行使用，效果非常良好。

5.结束语

总之，新材料碳纤维在水处理当中的使用是非常广泛的，主要包含：饮用水净化处理，营养水处理以及工业废水处理等，并且在这些方面取得了非常良好的效果，为水污染处理作出了很大的贡献。因此我们一定要强化对碳纤维材料的具体分析，通过对碳纤维的持续性以及深入性的研究，使其在水处理当中的应用效果大大的提升。

参考文献

[1]杜娟娟，李元.生态碳纤维在水污染治理中的吸附及挂膜性能研究[J].国际沙棘研究与开发，2019，000（008）：48-51.

[2]谌莉莎.活性炭纤维吸附性能及其在水产养殖水体的处理研究[D].北京化工大学，2017.

[3]姜祁.碳纤维表面性能与好氧生物膜关联性研究[D].2015.