Активоване вугілля для водопідготовки

1. Технології очищення води вугіллям
2. приклади використання

Активоване вугілля в промислових обсягах почали виробляти на початку XX століття, і пов'язано це було з розвитком промислового виробництва в хімічній галузі, впровадженням нових видів хімічної зброї та хімзахисту. Застосування його в якості адсорбенту дало поштовх розвитку нових виробничих технологій для його отримання, які до сих пір безперервно вдосконалюються.

Сьогодні активоване вугілля використовуються повсюдно в багатьох виробничих процесах. В інженерній екології його важлива роль пов'язана з використанням в системах очищення повітря і водопідготовки.

Переваги активованого вугілля. Адсорбційні здатності дозволяють застосовувати його для очищення:

Активоване вугілля успішно адсорбує з розчинів наступні органічні сполуки:

• нафтопродукти,
• пестициди,
• галогенсодержащие вуглеводні.

Фільтри з вугільної завантаженням покращують органолептичні показники води, що очищається для питних потреб:

• знижують кольоровість і каламутність,
• видаляють сторонні запахи і присмаки,
• адсорбируют органіку.

Доочищення водопровідної води вугільними фільтрами видаляє з води залишки хлорсодежащіх з'єднань і озону, що використовуються для дезинфекції. Активоване вугілля може служити матеріалом-носієм для мікроорганізмів.

Виробництво активованого вугілля. Отримують його з органічного вуглецевої сировини. Залежно від доступності тих чи інших природних матеріалів. Існують технології отримання активованого кам'яного або деревного вугілля з горіховою або кокосової шкаралупи. Активація вугілля (розкриття пір вуглецевого матеріалу) проводиться за допомогою водяної пари, або термохимическим методом з використанням спеціальних реагентів.

Вихідний матеріал і спосіб активації впливають на якість активованого вугілля. Важливі характеристики- розміри і питома поверхня пор, гранулометричний склад (розмір вугільних частинок).

Технології очищення води вугіллям

Щоб додати отмеренную дозу активованого вугілля в воду, що очищається, найзручніше всипати порошкоподібний вугілля або влити в забруднену воду водну вугільну суспензію. Після завершення процесу очищення, коли вугілля максимально адсорбує на своїй поверхні всі забруднюючі речовини, вугільну суспензію з води необхідно видалити. Для видалення суспензії застосовують методи коагуляції або фільтрування (багатошарові фільтри, гравійні фільтри і інші методи).

Технології очищення води з нерухомим шаром завантаження полягають в тому, що забруднену воду пропускають через один або кілька шарів активованого вугілля в гранулах. По конструкції фільтри можуть бути відкриті і закриті, що працюють за рахунок створюваної різниці в тиску. При очищенні великих обсягів води для розміщення фільтрів використовують бетонні резервуари.

Активоване вугілля, службовець, що фільтрує в системах водопідготовки з нерухомим шаром, можна регенерувати термічним способом, що, в цілому, знижує витрати на водоочистку.

Так як вугільна завантаження в процесі водопідготовки контактує з питною водою, до неї застосовуються найсуворіші санітарно-гігієнічні вимоги. При цьому керуються вітчизняними ГОСТами і СНіПами для питної води, європейськими екологічними нормативами і стандартами якості.

Підбір вугільного завантаження для водоочищення - важливе завдання при проектуванні системи водопідготовки. Вибір активованого вугілля залежить від вихідного вмісту забруднюючих речовин і заданого ступеня зниження концентрації шкідливих домішок. Оптимальний підбір фільтруючих елементів відбувається після проведення лабораторних аналізів і отримання рекомендацій від фахівців компанії. Кваліфіковані співробітники лабораторії, що працюють з адсорбційними матеріалами, підберуть необхідне завантаження необхідної якості.

У відповідальних випадках є можливість організувати випробування, наближені до польових умов. Для цього використовують невеликі фільтри мобільного типу місткістю до 0,5 м3 активованого вугілля і аналізують показники адсорбції, витрат і експлуатаційних характеристик.

Європейські комунальні системи водопідготовки часто використовують системи очищення у вигляді фільтрів з нерухомим шаром фільтруючих елементів з гранульованого вугілля. Вид завантаження підбирається в залежності від хімічного складу води, що очищається:

• Хлорсодержащие вуглеводні, пестициди і біологічно активні речовини краще видаляються з води вугіллям, які добувають з шкаралупи кокосових горіхів.
• Для видалення розчиненої органіки рекомендується використовувати активоване вугілля кам'яне.

У Німеччині прийнято оцінювати якість активованого вугілля по нітробензольному показником - це кількість вугілля, необхідне для видалення з води на 90% заданої кількості нітробензолу. Так, для такої міри очищення необхідно менше 20 мг високоефективних кокосових вугілля або 21-27 мг ефективних вугілля кам'яного походження .. Цей показник має перевагу перед загальноприйнятних йодним числом, так як дозволяє оцінювати адсорбційний ефект для більшої кількості речовин.

для очищення води від багатьох видів органічних речовин традиційно використовують флокуляцію , Окислення і фільтрацію. Для цих же цілей може застосовуватися високоактивний порошкоподібний активоване вугілля з високою адсорбційною здатністю. Застосування активованого вугілля в ряді випадків більш вигідно, тому що дозволяє знизити дозу адсорбенту і зменшити витрати на водоочистку.

Для визначення ефективної дози адсорбенту будують ізотерми адсорбції з урахуванням реального хімічного складу води, що очищається. Що входять до складу водного розчину домішки можуть змінити реальний показник адсорбції активованого вугілля і вплинути на кінцевий ступінь водоочистки.

приклади використання

Європейська компанія у співпраці з російськими комунальними службами вивчали порошкоподібний активоване вугілля для видалення з води мінеральних вуглеводнів при стандартних температурних умовах (22-26 ° C).

Розчини очищається готували методом дозування. Початкова концентрація мінеральних масел становила близько 1,7 мг / л. Фракційний склад вуглеводнів був наступний:

• C₁₀-C₁₆ - 1 мг / л;
• C₁₇-C₂₀ - 0,4 мг / л;
• C₂₁-C₂₄ - 0,2 мг / л.

Для побудови ізотерм адсорбції застосовувався набір наважок порошкоподібного вугілля від 2 до 10 мг / л. Залежно від використовуваної дози активованого вугілля з розчину віддалялося від 60 до 90% від загального вмісту вуглеводневих сполук.

Паралельні досліди вивчали зміна характеристик активованого вугілля при додаванні в розчин додаткових реагентів (хлораміну). Хлорамін отримували внесенням в розчин аміаку і гіпохлориту натрію.

При більш високій концентрації в розчині вуглеводнів (до 4,2 мг / л) і в присутності хлораміну помітно зросла адсорбція активованим вугіллям вуглеводневих сполук. Такий ефект пояснюється тим, що хлорамін хімічно взаємодіяв з органічними вуглеводнями і перетворював їх в легко адсорбовані з'єднання.