【摘要】：本文以下内容将根据作者多年的实践经验，对废水处理中活性炭纤维的应用进行简要的介绍，仅供参考。
【关键词】：废水处理,活性炭纤维,吸附能力
1、前言
活性炭纤维上布满微孔，其吸附能力比颗粒活性炭高20倍，吸附速度快1000倍，而且具有很强的耐腐蚀性能，这些决定了其在废水处理中将得到很广泛的应用。特别是近年来，随着经济的发展，人们越来越关注环境，国家也加大了对废水的处理力度，活性炭纤维的重要性越来越显示出来。本文以下内容将根据作者多年的实践经验，对废水处理中活性炭纤维的应用进行简要的介绍，仅供参考。
2、活性炭纤维概述
20世纪60年代初，在炭纤维研究的基础上研制出活性炭纤维，20世纪70年代，逐渐开始活性炭纤维的工业化生产。活性炭纤维是由有机纤维原料经过炭化、活化而成，根据生产中前驱体的不同，活性炭纤维主要非为粘胶基活性炭纤维、酚醛基活性炭纤维、沥青基炭纤维等。活性炭纤维孔径分布狭窄而均匀，微孔体积占总体积的90%左右，微孔孔径大多在1nm左右，没有大孔和过渡孔。活性炭纤维还有一定量的表面官能团，对水溶液中的有机物和重金属离子等有较大的吸附容量和较快的吸附率，并且容易再生。采用活性炭纤维对废水进行处理，可大大减少处理装置的体积，提高处理效率。特别是对于有回收价值的污染物，可通过活性炭纤维富集，加以回收，实现资源化。尤其重要的是，活性炭纤维对低浓度吸附质，即使对痕量级吸附质仍保持有很高的吸附量。另外需要注意的是，活性炭纤维还可以根据工程需要加工成纤维束、毡、布、纸以及其它形态，这样便于工程应用和工艺的简化。综上所述可以发现，活性炭纤维在废水处理中得到广泛的应用也不足为奇了。
3、活性炭纤维在废水处理中的应用
根据作者多年的实践经验，认为活性炭纤维在废水处理中的应用主要表现在如下几个方面：第一，进行废水处理。活性炭纤维用于废水处理具有吸附量大、吸附速度快、脱附速度快、灰分少、处理量大且使用时间长的优点，将活性炭纤维用于废水处理工程中，其操作安全，由于体积密度小和吸脱层薄，不会造成蓄热和过热现象，也不易发生事故，且节能和经济。活性炭纤维适用于各种有机废水的饿处理，可对含氯废水、制药厂废水、有机染料废水、造纸黑液、苯酚废水、四苯废水、己内酰胺废水、二甲基乙酰胺和异丁醇废水进行处理，尤其适用于高平衡浓度。但是这里需要注意的是，活性炭纤维的吸附能力与温度有很大的关系，在一定的范围内，其吸附能力随着问题的升高而提高。对炼油废水的处理结果表明，采用活性炭纤维三级吸附的COD达10000mg/L的废水，净化效率达86%以上。用150-350℃的空气及蒸汽混合脱附，活性炭寻爱农委性能不变，静态吸附量大于0.5g/g活性炭纤维;对高浓度和成分复杂的页岩油干馏废水的处理后COD可低于2000mg/L;对十三吗啉农药废水的处理，采用二级活性炭纤维吸附，出水COD低于150mg/L，去除率达到94%，饱和后采用5%浓度的酸性无机脱附剂处理，吸附性能可完全恢复;对于含有PCB3废水的处理，经单级活性炭纤维吸附过的含有PCB310-27µg/L的废水，出水达到国家的排放标准，单柱稳定运行周期70-80天，吸附容量7g/kg活性炭纤维。用剑麻基活性炭纤维可有效去除水中的各种有机染料，如亚甲基兰、结晶紫、铬兰黑R等，去除率高达100%;沥青基活性炭纤维可有效地吸附酸性染料，如酸性蓝74、酸性橙10等，也用于直接染料如直接蓝19、直接黄50及碱性染料的碱性棕1、碱性青紫3等。在对活性炭纤维电极法电解处理造纸黑液的应用研究中，在PH值位于7左右和电解80min的调解下，COD、色度去除率分别达64.25%和94%。黑液经酸析及聚铝絮凝预处理后进行活性炭纤维电极电解，可进一步提高COD及色度去除率。采用酸化+电解+Fenton试剂的综合治理方案，上述去除率可分别达到94.2%和99.6%，出水近乎清澈透明。第二，对废水中有用物质的回收利用。活性炭纤维具有高度发达的孔隙构造，其中有一种被叫做毛细管的小孔，毛细管具有很强的吸附能力，同样发达的孔隙构造也意味着吸附剂有着很大的表面积，使废水中的有用物质能与毛细管充分接触，从而被毛细管吸附。当一个分子被毛细管吸附后，由于分子之间存在相互吸引力的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满毛细管为止。必须指出的是，不是所有的微孔都能吸附废水中的有用物质，这些被吸附的分子直径必须是要小于活性炭的孔径，即只有当孔隙结构略大于被吸附的分子的直径，能够让其分子完全进入的情况下才能保证杂质被吸附到孔径中，过大或过小都不行。当活性炭纤维对废水中的有用物质回收后，可以采用再生脱附的方法使得有用物质与活性炭脱离。目前常用的脱附方法主要有如下几种：①磁化脱附。由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多，能充分显示它的偶极子特性，从而使水的极性增强。预磁处理能增大水的极性，这就能充分解释经过预磁处理后活性炭纤维的吸附容量减小的现象。当磁场强度增大时，分离出的单个水分子越多，则阻碍作用就越大，从而吸附容量减小得也就越多。活性炭纤维本身为非极性物质，活性炭纤维的表面由于活化作用而具有氧化物质，且吸附剂是在湿空气条件下活化而成，它使活性炭纤维的表面氧化物质以酸性氧化物占优势，从而使活性炭纤维具有极性，能够吸附极性较强的物质。由于这些带极性的基团易于吸附带极性的水，从而阻碍了吸附剂在水溶液中吸附非极性物质。这种方法常用于溶液中对吸附质的脱附。②超声波脱附。超声波(场)是通过产生协同作用来改变吸附相平衡关系的，在超声波(场)作用下的吸附体系中添加第三组分后，体系相平衡关系朝固相吸附量减少方向移动的程度大于在常规条件下的吸附体系。根据超声波的作用原理推测，可能是因为第三组分改变了流体相的极性，增加了空化核的表面张力，使得微小气核受到压缩而发生崩溃闭合周期缩短的现象，从而产生更强烈的超声空化作用。因此，在用活性炭纤维吸附待分离溶液中的物质后，可以用超声波(场)产生协同作用来改变吸附相平衡关系，降低活性炭纤维对吸附质的吸附稳定性，从而达到降低脱附化能的目的。⑤冲洗脱附。用不被吸附的气体(液体)冲洗吸附剂，使被吸附的组分脱附下来。采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题，需要用别的方法将它们分离，因此这种方法存在多次分离的不便性。③升温脱附。物质的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，可以使已被吸附的组分脱附下来，这种方法也称为变温脱附，整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术，微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中，这种方法也是最常用的脱附方法。④减压脱附。物质的吸附量是随着压力升高而升高的，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生，这种方法也称为变压吸附。此法常常用于气体脱附。⑥置换脱附。置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来。其后果是吸附剂上又吸附了置换上去的物质，必须用别的方法使它们分离。例如，活性炭纤维对Ca2+、Cl-有一定的吸附能力，这些离子占据了吸附活性中心，可对活性炭纤维吸附无机单质或有机物产生不利影响。因此，用活性炭纤维吸附待分离溶液中的物质后，选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭纤维对吸附质的吸附稳定性，从而达到降低脱附活化能的目的。
4、结尾
以上内容首先对活性炭纤维进行了简要的介绍，随后分别分析了活性炭纤维在废水处理和对废水中有用物质进行回收工作中的应用，提出了自己的观点。活性炭纤维的应用也已经有几十年的历史了，但是随着科技的不断发展必将对活性炭纤维进行更深入的改进，使得其在废水处理中的应用变得更加广泛和深入。
【参考文献】
[1] 《碳纤维及其复合材料》贺福等，科学出版社
[2] 《工业废水中专项污染物处理手册》徐新华等，化学工业出版社
[3] 《活性炭材料的制备与应用》张学军等，化学工业出版社
