為了改善大分子污染物的吸附，促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)，用于生物廢水處理或后續(xù)處理的活性炭需要大量的中孔和良好的親生物能力。我們使用多種方法把原材料活化生成親生中孔活性炭，采用靜態(tài)吸附法研究了活性炭的吸附特性。通過(guò)傅立葉變換紅外光譜(FT-IR)檢查表面官能團(tuán)，發(fā)現(xiàn)所制備的活性炭的表面含有羥基，羰基和甲氧基�；�于X射線衍射譜(XRD)和三維熒光光譜的分析表明，所制備的活性炭具有較小的微晶直徑和微晶厚度以及增強(qiáng)的反應(yīng)性，表現(xiàn)出增強(qiáng)的吸附性能。

　　在水中COD和BOD殘留濃度高的生化過(guò)程后，仍然沒(méi)有經(jīng)濟(jì)適用的處理方法來(lái)處理廢水。特別是垃圾滲濾液中含有高濃度的COD和NH3-N，導(dǎo)致廢水中C：N：P的嚴(yán)重不平衡比。因此，廢水難以進(jìn)一步生物降解。此外，生化處理后的垃圾滲濾液中還含有大量的環(huán)烷烴，酯類，羧酸，苯酚等有毒物質(zhì)。因此，需要開(kāi)發(fā)一種效果好，穩(wěn)定，先進(jìn)的廢水處理技術(shù)。

　　活性炭在低濃度和難降解有機(jī)廢水中具有很大的優(yōu)勢(shì)�；钚蕴康膬�(yōu)點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面。

　　活性炭的吸附功能：有機(jī)物富含碳顆粒，增加有機(jī)物和微生物的接觸時(shí)間，為微生物馴化提供了有利條件，從而可以去除耐火材料。活性炭的吸附增加了碳顆粒周圍的有機(jī)物濃度，有利于生物降解。具有裂縫和蜂窩坑的粗糙表面為優(yōu)勢(shì)細(xì)菌提供居住區(qū)域以避免流體剪切應(yīng)力。具有強(qiáng)吸附能力的活性炭可以吸收溶解的有機(jī)物。這些有機(jī)物為細(xì)菌提供食物。強(qiáng)烈的微生物活動(dòng)加速了有機(jī)物的去除。即使在有機(jī)物含量低的情況下，由于碳表面的積累，微生物仍然活躍地生長(zhǎng)并且不斷地分解有機(jī)物質(zhì)。然后流出物中有機(jī)物的濃度降低�；钚蕴拷档土擞泻ξ镔|(zhì)對(duì)水中微生物的影響。這主要是因?yàn)檎掣轿⑸�物可以抵抗可生物降解的有機(jī)化合物的危害。具有多孔結(jié)構(gòu)的活性炭具有親水表面基團(tuán)。使用農(nóng)業(yè)廢物為原料制成的活性炭是一種廉價(jià)的吸附劑。

　　活性炭處理垃圾滲濾液出水的研究

　　活性炭反應(yīng)器工藝流程圖如圖1所示�；钚蕴砍赜捎袡C(jī)玻璃制成，有機(jī)玻璃是柱式反應(yīng)器。活性炭池高度為2米。內(nèi)徑為63毫米。填充高度為1800毫米。碳層高度為1500毫米。砂濾器高度為300毫米。反應(yīng)體積為4.7 L.有5個(gè)水取樣口和碳池。底部有曝氣器，碳池頂部有溢流堰。水質(zhì)分析指標(biāo)為紫外分光光度法和紫外分光光度計(jì)。

　　圖1：活性炭反應(yīng)器。

　　活性炭的微觀結(jié)構(gòu)

　　使用TEM觀察活性炭的微觀結(jié)構(gòu)(圖2)。透射電鏡顯示活性炭具有豐富的介孔和少量大孔。所開(kāi)發(fā)的活性炭孔結(jié)構(gòu)可用于附著微生物。

　　圖2：活性炭的TEM圖像。

　　活性炭的孔徑分布

　　圖3顯示了中孔活性炭和商業(yè)活性炭的N2吸附-解吸等溫線和孔徑分布曲線。如圖3所示，根據(jù)分析活性炭的吸附特性，發(fā)現(xiàn)它具有I型吸附等溫線的特征�；钚蕴康目捉Y(jié)構(gòu)為介孔，為2.0 nm~4.0 nm。中孔率達(dá)到68.9%，這種孔結(jié)構(gòu)有利于微生物營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和微生物的生長(zhǎng)。

　　圖3：活性炭和商業(yè)活性炭的N2吸附-解吸等溫線(a)和孔徑分布曲線(b)。

　　活性炭的吸附性能

　　圖4是活性炭和商業(yè)活性炭的靜態(tài)吸附曲線�；钚蕴康挠昧繛�0.2g，生化水的體積為50mL。圖5是吸收廢水后活性炭的TEM照片。

　　圖4：活性炭的吸附性質(zhì)。

　　圖5：吸附有機(jī)物后活性炭的TEM圖像。

　　根據(jù)圖4，活性炭表現(xiàn)出良好的吸附生化水的性質(zhì)。UV254和TOC的濃度具有類似的變化趨勢(shì)。UV254和TOC的去除效率分別為63.0%和59.7%。商業(yè)活性炭的吸附性能較弱。UV254和TOC的去除率僅為52.9%和24.8%。商業(yè)活性炭的孔體積小于活性炭的孔體積。圖4中活性炭的UV254去除曲線分為兩個(gè)階段，它們分別對(duì)應(yīng)于膜擴(kuò)散和粒子擴(kuò)散。

　　根據(jù)圖5中的TEM照片，活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)中充滿了有機(jī)物的含量，這意味著活性炭的孔隙可以很好地吸收滲濾液尾水中的污染物。

　　通過(guò)對(duì)原料特性的分析，本研究提出了一種創(chuàng)新思路，即原料的天然孔結(jié)構(gòu)有利于活性炭的形成。所制備的活性炭的產(chǎn)率為50.9%具有羥基，羰基，甲氧基和內(nèi)酯親水性官能團(tuán)�；钚蕴康幕�質(zhì)趨勢(shì)明顯，由于微晶尺寸和微晶厚度小，活性炭表現(xiàn)出增強(qiáng)的反應(yīng)性。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)表明，活性炭對(duì)滲濾液生化尾水具有良好的吸附作用。已經(jīng)使用三維熒光光譜來(lái)跟蹤吸附過(guò)程�；钚蕴吭诶�圾滲濾液生化水中表現(xiàn)出增強(qiáng)的富里酸吸附能力。該研究對(duì)控制水污染，改善區(qū)域水質(zhì)具有深遠(yuǎn)的積極影響。

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