碳在水處理中的重要作用
【濟南純水設(shè)備 http://shengtaishoes.com】碳源是影響生化過程脫氮除磷能力與效率的主要因素,碳源不足,將影響脫氮除磷最佳效果的實現(xiàn)。在污水處理工藝中,如果碳源不足,通過外加碳源來提升水質(zhì)凈化效果。常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業(yè)廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。另一種方式是內(nèi)加碳源,指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進(jìn)行污水處理凈化,常見的污水處理內(nèi)加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。
碳,一種常見的元素,在地球上的含量大概占地殼重量的1%,但卻是作為生命起源、生物圈形成與演化必不可少的元素之一,它是地球上一切有機生物的骨架元素,所以地球中的生命也被稱為碳源生命。
大家知道碳在人類初期以及在工業(yè)中的重大用途嗎?大家知道炭和碳正確用法嘛?大家想了解碳家族與水有何關(guān)系嗎?今天小編就帶你了解我們熟悉的碳。
一、碳與人類文明的發(fā)展
人類的文明發(fā)展史幾乎離不開碳材料。人類學(xué)會鉆木取火,意味著初次學(xué)會使用碳材料(木材的主要成分就是碳元素組成的),從此碳與我們密不可分;正是有了碳,人類懂得木材取暖、用火驅(qū)散野獸、用火煮熟食物,體力和智力都有所提高,為進(jìn)化為所謂的“智人”奠定堅實基礎(chǔ),人類開始在自然中立足并飛速發(fā)展。
人類將一種含有銅元素比較高的孔雀石和木炭一起放到窯里燒到1000℃左右,就可以煉出銅來,使人類進(jìn)入金(銅)石并用的過渡時期,銅器等生產(chǎn)工具的使用極大地提高勞動生產(chǎn)率,推動社會發(fā)展。類似的原理,人類將鐵礦和木炭一起高溫反應(yīng)而煉出鐵。
十八世紀(jì)初,焦炭作為還原劑被廣泛用于高爐煉鐵、煉鋼工業(yè);人類發(fā)掘了煤炭資源,用其燃燒的熱量轉(zhuǎn)換為電力,直到今天,煤炭發(fā)電仍然占在電力供應(yīng)中占有重要的比重。今天,碳材料已經(jīng)作為工業(yè)基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于機械工業(yè)、電子工業(yè)、電器工業(yè)、航空航天、核能工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等。
一個又一個新型碳材料的發(fā)現(xiàn),帶給人們無限的驚喜和期待,也刷新人們對于碳材料的感知和認(rèn)識,近40年來,人類在碳材料方面取得重大突破。從富勒烯、碳納米管、石墨烯到石墨炔都是碳的同素異性體,雖然只是碳原子之間的成鍵方式及空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,但這些新材料及其衍生物表現(xiàn)出各自優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)及化學(xué)性質(zhì),為其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。從碳材料家族中最古老的金剛石、石墨,到傳統(tǒng)的炭黑、多孔碳、活性炭、高純石墨等,在工業(yè)生產(chǎn)、人們生活中發(fā)揮出巨大的作用。
二、碳材料領(lǐng)域近40年重大突破
碳、炭傻傻分不清
碳家族既然在人類生活中發(fā)揮如此大的作用,那大家知不知道,它們在水處理領(lǐng)域中也大有用處?
在正式介紹前,我們先考考大家,你能區(qū)別我們常說的炭、碳、生物碳和活性炭這些名詞的含義嗎?
炭指的是碳的單質(zhì),它包括木炭,炭黑和活性炭;“碳”指的是碳元素,并不指具體物質(zhì),化合物名稱中,都應(yīng)該用碳,如一氧化碳,二氧化碳,二硫化碳等等。
活性炭是指為增強表面特性的應(yīng)用而人為采用極高溫(通常>700℃)、物理化學(xué)手段(如高溫氣體或化學(xué)試劑)活化的,高比表面積的、高吸附特性的多孔性物質(zhì)。
生物碳是一種碳含量極其豐富的木炭。生物炭指的是生物殘體在缺氧的情況下,經(jīng)高溫慢熱解(通常<700°C,目標(biāo)產(chǎn)物是木炭)產(chǎn)生的一類難熔的,穩(wěn)定的、高度芳香化的、富含碳元素的固態(tài)物質(zhì)。
三、當(dāng)碳遇見了水
碳在污水處理及凈水工藝中應(yīng)用很廣泛,主要有以下幾個方面。
1、碳源對污水生化處理工藝的重要作用
碳源不足導(dǎo)致生化處理單元的脫氮除磷效果不能達(dá)到理想狀態(tài),從而影響出水水質(zhì)的穩(wěn)定。生化處理為什么需要碳源,要從生化過程理解。生物脫氮,是反硝化細(xì)菌利用亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌聯(lián)合作用生成的硝酸鹽混合液,在缺氧條件下分解碳源產(chǎn)生的能量,將硝酸鹽轉(zhuǎn)換成氮氣;生物除磷,是聚磷菌在厭氧條件下分解進(jìn)水中的碳源等營養(yǎng)物質(zhì)合成自身的能量同時釋放體內(nèi)的磷,再在好氧條件下利用合成的能量超量吸收磷,通過排除剩余污泥,達(dá)到除磷的效果。
所以,碳源是影響生化過程脫氮除磷能力與效率的主要因素,碳源不足,將影響脫氮除磷最佳效果的實現(xiàn)。在污水處理工藝中,如果碳源不足,通過外加碳源來提升水質(zhì)凈化效果。常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業(yè)廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。另一種方式是內(nèi)加碳源,指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進(jìn)行污水處理凈化,常見的污水處理內(nèi)加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。
2、活性炭在水質(zhì)凈化作用
在水質(zhì)凈化中使用的活性炭主要有顆粒活性炭和粉末活性炭兩種形式,目前使用較多的是顆粒活性炭。由于活性炭特有的高比表面積,使其具有很強的吸污去污能力。
除了顆?;钚蕴客猓壳斑€出現(xiàn)了活性炭纖維,它是一種纖維狀活性炭,比表面積大、孔徑窄、微孔容積大,比顆?;钚蕴烤哂懈训奈饺萘亢透斓奈絼恿W(xué)性能,可再生循環(huán)使用,是一種理想環(huán)保材料,在凈水領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
三、生物炭與水質(zhì)凈化中的應(yīng)用
生物炭具有巨大的比表面積,發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的含氧官能團(羧基、酚/氫醌類物質(zhì)),同時又富含礦物質(zhì),如鉀、鈣、鎂、鐵磷等物質(zhì),特有理化特性使其通過表面吸附、絡(luò)合反應(yīng)、離子交換以及形成沉淀等對水中的污染物進(jìn)行富集而達(dá)到去除的效果。
隨著材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展,越來越多具有新性能、新結(jié)構(gòu)、能夠滿足不同需求的新型生物炭復(fù)合材料, 通過負(fù)載材料能夠改善生物炭基本的理化性質(zhì), 給予生物炭更多的表面活性位點, 同時還能增強生物炭的回收利用率,其綜合性能通常優(yōu)于單一生物炭材料的材料被開發(fā)和利用。所以生物炭在水質(zhì)凈化領(lǐng)域上還具有較大的應(yīng)用潛力。
碳家族的成員除了本文提到的上述物質(zhì)之外,還有很多新興材料不斷涌現(xiàn),如石墨烯衍生物材料、摻硼金剛石薄膜材料,他們不僅在污水整理、水質(zhì)凈化實現(xiàn)應(yīng)用甚至在海水淡化方面也表現(xiàn)不俗。隨著科技的進(jìn)步,碳的家族將迎來更多的新成員,水處理的“碳時代”剛剛開啟。純水設(shè)備,濟南水處理設(shè)備,濟南去離子水設(shè)備。 濟南純水設(shè)備,醫(yī)用GMP純化水設(shè)備。
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