食品工业系列的粉状活性碳

粉状活性炭的特点
    活性炭的主要成分是碳，含碳量约90%，通常是用各种植物碎料(木屑、椰壳及蔗渣等)或适当的煤或木炭为原料，经过特殊的加工处理制成。活性炭的内部有很多极微细的孔隙。孔隙的直径很小，故总表面积很大，有很强的吸附能力。因原料和制造方法的不同，活性炭的品种相当多，分别适用于不同的用途。粉状活性炭的微孔可以吸附低分子量的气体和溶液中的小分子，但分子量较高的分子不能进入微孔内；中孔提供进入微孔的通道，本身又能吸附分子量较高的物质；大孔则兼有提供通道和吸附的作用。如果用活性炭吸附小分子物质，例如某些气体(毒气)和低分子量的有机物，可以使用微孔较多的产品；但如果要吸附较大的分子，则要选用有较多中孔的产品。活性炭的孔隙的状况，决定于所用的生产原料及其成分、制造方法和条件等。
    粉状活性炭产品的外形主要有粉状和粒状两大类。粉状活性炭是非常微细的粉末，绝大部分可通过200目筛网，大部分可通过325目筛网，粉的尺寸在1～150μm之间(平均约40μm)；通常，炭粉越幼细，它对杂质的吸附速度越大。故常将活性炭产品进行高度的破碎和筛选，得到微细的粉末。粉状炭的缺点是再生比较困难，通常不再生使用，故消耗量较大(近年也有研究将它再生)。粒状活性炭通常都再生使用，消耗量较少。它有不定型颗粒状和柱状颗粒两种，粒度在0.5～4mm之间。前者是通过适当的破碎和筛选得到的，后者则是将原料通过造粒机压制成型的。



(1)应用中粉尘飞扬的污染问题。在自来水厂应用中，由于粉末活性炭在诸多环节如装卸、拆包、配制、投加过程中劳动强度大、容易引起粉尘飞扬，造成工作环境恶劣，操作人员抵触情绪较强，也成为制约粉末活性炭技术应用的一个关键的、实质性的问题。
　　根据资料报道，有些自来水厂采用负压配制投加方式进行粉末活性炭投加。该方式已经基本解决了粉尘污染的问题，但仍难以避免粉末活性炭(20 kg/袋)在搬运、拆包过程中造成的粉尘飞扬以及劳动强度大的问题，特别是处理能力大于10万m3/d的自来水厂，每小时的粉末活性炭用量一般在60 kg左右(以投加量15 mg/L计算)。
　　(2)应用中精确制备和定量投加粉末活性炭的问题。为稳定粉末活性炭吸附除污染的效果，应在一定范围内尽量保证投加计量的准确，这不仅关系到处理效果，也与制水成本密切相关。根据合适的参数建造的整个粉末活性炭储存、配制、投加设备或系统必须能很好地防止在各个环节造成的不稳定因素，如在输送投加过程中的堵塞问题，会造成流量不稳定，从而影响除污染的效果。
　　(3)设备或系统的自动化控制。为进一步降低粉末活性炭投加设备的操作强度，如何实现自动化操作、与水厂原有自动化控制系统相配以及如何根据水质变化情况自动追踪调整，以满足稳定出水水质的目的，这也是制约该技术应用的关键因素。
　　(4)投资、成本控制。粉末活性炭技术的应用最为关键的问题是投资以及成本的控制，为满足新的《生活饮用水卫生规范》(主要是CODMn＜3 mg/L，特殊情况下不超过5 mg/L)，大多数水司均面临技术改造的问题。对大多数水司而言，水质污染一般是间断性或突发性的，常规工艺在大多数时间是能够满足新的规范要求的，因此粉末活性炭技术是一项实用性非常强的技术，其投资相对较省，成本较低、投用灵活。
　　例如，处理能力为10万m3/d的自来水厂，设备的投资在120万元左右，1 m3水投资在1 2元左右，较之生物处理方法投资(1 m3水投资100元左右)以及臭氧生物活性炭工艺投资(1 m3 水投资250元左右)具有很大的优势；同时增加的处理成本约为0.02元/m3(以每年平均污染期使用粉末活性炭投加设备90 d，平均投加量为15 mg/L计算)。
3　结论
　　根据我们长时间的理论研究以及工程实践表明：粉末活性炭投加作为一项应急性的水质改善手段，只要正确解决技术使用上的炭种选择、投加点、投加方式等问题，可以较好地提高水厂的出厂水水质，特别是对有机物(CODMn)、色度等水质指标的改善 ；同时该技术已经取得了工程实践的检验，解决了使用过程中的粉尘污染、精确投加以及降低劳动强度实现自动化控制等诸多问题，并且该技术的使用投资少，效果明显，运行成本低廉。