Вслед за очисткой илом

Примерное время чтения: 6 мин.

Активированный уголь по праву является жизненно важным препаратом: он широко используется не только в медицинских целях (при отравлениях и нарушениях пищеварительной системы), но и в промышленных процессах (хранение метана и водорода, газоочистка, обогащение руд, извлечение золота из рудного раствора, пищевая промышленность).

Особую роль активированные угли играют в очистке сточных вод от трудноизвлекаемых примесей и соединений и подготовке питьевых вод к употреблению.

Очищающая способность активированного угля основана на явлении адсорбции — поглощения одного вещества поверхностью другого вещества (жидкого или твердого). Вещество (газ, жидкость или растворенный компонент), частицы которого поглощаются, называется сорбатом, поглотитель, чаще всего твердое тело — сорбентом.

Одной из основных областей применения адсорбционных процессов в очистке воды являются подготовка питьевой воды (деодорация — удаление посторонних запахов, дехлорирование и пр.).

Адсорбционные методы широко применяют для глубокой очистки сточных вод от растворенных органических веществ после биохимической очистки (очистки активным илом, а также в локальных установках, если концентрация этих веществ в воде невелика и они биологически не разлагаются или являются сильно токсичными).

Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических соединений азота, ПАВ, красителей.

Достоинствами метода являются:

высокая эффективность;
возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ;
возможность рекуперации веществ (как примесей, так и непосредственного адсорбента — активированного угля).

Адсорбционная очистка вод может быть регенеративной, т. е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80-95% и зависит от химической природы адсорбента, площади адсорбционной поверхности, от химического строения извлекаемого вещества и его состояния в растворе.

В качестве сорбентов используют активные (активированные) угли, синтетические сорбенты и некоторые отходы производства (золу, шлаки, опилки). Наиболее универсальными из адсорбентов являются активные угли, но они должны обладать определенными свойствами: слабо взаимодействовать с молекулами воды и хорошо — с органическими веществами, быть относительно крупнопористыми, чтобы их поверхность была доступна для органических молекул. Кроме того, адсорбенты должны иметь низкую стоимость и обеспечивать большое число циклов работы.

Существует две концептуальные категории адсорбционных установок, используемых для очистки сточных вод.

1. Интенсивное перемешивание активированного угля с водой

При смешивании адсорбента с водой используют активный уголь в виде пылеобразных частиц 0,1 мм и менее. Процесс проводят в одну или несколько ступеней. Учитывая возможность извлечения адсорбента после реакции с загрязнителями путем его отстаивания, данный метод целесообразен для очистки сточных вод от примесей, которые можно регенерировать, т.е. использовать повторно в технологическом процессе.

2. Использование активированного угля в качестве слоя фильтрующей загрузки

Для эффективного применения фильтров для очистки воды существует большое разнообразие фильтроматериалов. Применение в этих целях кварца, песка, а также соединений марганца уже применяется человечеством с давних пор. Однако основным фильтрующим материалом для улучшения состава и свойств воды является активированный уголь. Как правило, для формирования слоя адсорбента используется гранулированный уголь крупностью 0,8-5 мм, а скорость подачи воды для проведения очистки составляет 1-6 м³/ч. Вода в этом аппарате-фильтре движется сверху вниз, заполняя все сечение. В одном аппарате при неподвижном слое угля процесс очистки ведут периодически до критического наполнения адсорбента улавливаемым веществом, а затем адсорбент выгружают и регенерируют.

Особый тип угольного фильтра для очистки сточных вод, которые содержат большое количество взвешенных веществ в своем составе, — фильтр с псевдоожиженным слоем, т.е. со слоем адсорбента из мелкогранулированных угольных частиц 0,5-1 мм, которые имеют развитую пористую поверхность, что позволяет более эффективно улавливать взвешенные вещества.

Регенерация адсорбента

Регенерация, или простыми словами, — восстановление адсорбента является одной из важнейших стадий адсорбционного процесса. Регенерация адсорбента предполагает удаление из его пор молекул поглощённого вещества, в случае с очисткой сточных вод — загрязнителя. Этот процесс называется десорбцией. Уловленные загрязняющие вещества из угля извлекают насыщенным или перегретым водяным паром либо нагретым инертным газом. Реакция становится возможной из-за свойств активированных углей: газовые смеси поглощаются активированным лучше, чем частицы загрязнителя и, тем самым, вытесняют последние.

В том случае, когда адсорбированные вещества не представляют ценности, проводят деструктивную регенерацию химическими реагентами (окислением хлором, озоном или термическим путем). Термическую регенерацию проводят в печах различной конструкции при температуре 700-800°С в бескислородной среде. Регенерацию ведут смесью продуктов горения газа или жидкого топлива и водяного пара. К сожалению, она связана с потерей части адсорбента (15-20%).

Возможности применения адсорбентов из вторичных ресурсов: кейс «Углеродсодержащие адсорбенты из сырья Красноярского края»

Активированные угли, используемые при очистке сточных вод и водоподготовке, могут быть произведены в том числе из вторичных материальных ресурсов — отходов углеродосодержащего сырья.

В Красноярском крае были проведены испытания по производству активированных углей из отходов бурого угля, отходов лесозаготовки березовой и осиновой древесины, коры лиственницы сибирской. Зерненные и порошкообразные адсорбенты испытаны в процессах очистки вод, содержащих фенол, нефтепродукты, алифатические кислоты, поверхностно-активные вещества, медь и хром.

Испытания показали, что при использовании стандартных методов очистки исследуемые адсорбенты могут успешно применяться на предприятиях химической, нефтехимической и углеперерабатывающей промышленности. Отработанные углеродные адсорбенты рекомендовано утилизировать путем сжигания в энергетических установках.

Источники: