Hấp phụ là một kỹ thuật lọc nước thải để loại bỏ một loạt các hợp chất từ nước thải công nghiệp. Ứng dụng phổ biến nhất của phương pháp hấp phụ là loại bỏ các hợp chất hữu cơ không phân hủy từ nước ngầm, nước uống, xử lý nước hoặc làm sạch bậc ba, ví dụ, làm sạch nước sinh học.
Sự hấp phụ diễn ra khi các phân tử trong chất lỏng tự liên kết với bề mặt của chất rắn. Chất hấp phụ có diện tích bề mặt bên trong rất cao cho phép hấp phụ hiệu quả.
Cho đến nay, cacbon hoạt tính là chất hấp phụ được sử dụng phổ biến nhất và đặc biệt thích hợp để loại bỏ các hợp chất không phân cực. Ngoài than hoạt tính, các chất hấp phụ khác được lựa chọn là: Zeolit tự nhiên hoặc tổng hợp (nhôm-silicat-polyme), khoáng sét tự nhiên, silica gel và nhôm hoạt hóa, axit silicic.
Than hoạt tính được làm từ gỗ, than củi và dừa. Mỗi loại được đặc trưng bởi một bề mặt, kích thước hạt và đường kính lỗ cụ thể. Than hoạt tính có thể được sử dụng ở dạng bột, dạng hạt hoặc dạng ngâm tẩm.
Ở dạng bột, than hoạt tính được bổ sung vào hệ thống lọc nước thải hiếu khí và kỵ khí hoặc được bổ sung vào các quá trình lọc nước thải hóa lý. Trong trường hợp này, carbon hoạt tính thêm vào được loại bỏ và xử lý cùng với bùn thải được tạo ra.
Carbon hoạt tính ở dạng ngũ cốc hoặc viên nén thường được sử dụng trong các bộ lọc đóng hoặc mở. Bộ lọc kín được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng công nghiệp. Chúng được thiết kế để chất lỏng cần xử lý được bơm qua bộ lọc và qua than hoạt tính dưới áp suất. Bộ lọc hở chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng nước uống, nơi nước chảy qua các tầng cacbon hoạt tính dưới tác dụng của trọng lực. Một hệ thống xử lý nước bằng carbon hoạt tính công nghiệp thường bao gồm hai cột. Cả hai cột đều có dòng chảy đi xuống. Theo thời gian, carbon trở nên bão hòa và làm giảm hiệu quả của bộ lọc cho đến khi nó ngừng hấp phụ. Sau khi bão hòa, cacbon có thể được tái sinh bằng nhiệt. Quá trình này diễn ra trong lò tái hoạt ở nhiệt độ cao. Các hợp chất hữu cơ bị hấp phụ bị phá hủy trong quá trình này.
Than hoạt tính có thể được ngâm tẩm hóa học để cải thiện hoạt động của nó. Carbon ngâm tẩm được phát triển đặc biệt để giữ các chất hóa học thường khó hấp thụ với than hoạt tính tiêu chuẩn. Việc ngâm tẩm có thể được thực hiện bằng cách sử dụng COH, K 2 CO 3 , H 2 SO 4 và lưu huỳnh để loại bỏ sunfua hữu cơ, amoniac và amin.
Việc lắp đặt hệ thống xử lý hấp phụ với chất hấp phụ không phải là than hoạt tính thường bao gồm hai cột, cột này cũng trở nên bão hòa theo thời gian. Zeolit và chất hấp phụ hấp phụ chất vô cơ được tái sinh bằng cách sử dụng hóa chất như dung dịch NaCl cho zeolit.
Ưu và nhược điểm
Hấp phụ cacbon hoạt tính là một kỹ thuật đã được chứng minh và sử dụng nhiều vì chi phí bảo trì và năng lượng thấp, đơn giản và độ tin cậy cao. Một cột carbon hoạt tính không yêu cầu nhiều sự giám sát bởi con người.
Hiệu quả của quá trình xử lý hấp phụ được xác định bởi hàm lượng các chất bị loại bỏ. Các chất có trọng lượng phân tử cao và độ hòa tan trong nước thấp được hấp phụ tốt hơn với cacbon hoạt tính. Nồng độ của chất cần loại bỏ, sự hiện diện của các thành phần hữu cơ khác, nhiệt độ, pH và thiết kế sắp đặt cũng ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình hấp phụ. Hệ số tải thực tế đối với carbon hoạt tính thay đổi trong khoảng 10-30%. Hệ số tải đối với các chất hấp phụ khác thấp hơn (1-5%). Điều này có nghĩa là cần một cột lớn và lượng chất hấp phụ lớn làm tăng chi phí vận hành và bảo trì.
Háp phụ Carbon có thể được sử dụng để xử lý khí thải
Ứng dụng
Lọc carbon hoạt tính
Hấp phụ bằng than hoạt tính thường được sử dụng làm tinh lọc bậc ba để loại bỏ các chất ô nhiễm vi sinh hữu cơ và COD và các kim loại trong các phức hợp hữu cơ ở một mức độ thấp hơn khỏi nước thải.
Hệ số hấp phụ được xác định bởi các nhóm và hợp chất khác nhau trong các chất cần loại bỏ. Dưới đây là một số quy tắc chung, trong việc giảm hệ số hấp phụ trên mỗi loạt:
Một vài ví dụ về cách kỹ thuật hấp phụ được sử dụng:
- Hấp phụ cacbon hoạt tính thường được sử dụng để làm sạch nước ngầm trong việc xử lý đất, để loại bỏ BTEX, hydrocacbon clo và PAH. Kỹ thuật này đặc biệt được ưa chuộng để làm sạch các thể tích thấp hoặc bơm tạm thời (ngắn);
- Trong ngành dệt, cacbon hoạt tính được sử dụng để loại bỏ các hợp chất khó phân hủy như chất tạo màu;
- Trong ngành công nghiệp chế biến hóa chất, lọc carbon hoạt tính được sử dụng để loại bỏ các chất độc hại (thuốc trừ sâu) từ một phần dòng chảy, ngăn chặn việc hạn chế hệ thống lọc nước thải sinh học.
- Hấp phụ cacbon hoạt tính cũng có thể được sử dụng để loại bỏ PER từ nước thải trong lĩnh vực giặt khô.
Các chất hấp phụ khác
Các chất hấp phụ khác được sử dụng cho nồng độ tương đối thấp và cần phải chọn lọc. Một ví dụ về điều này là việc sử dụng zeolit để loại bỏ sắt, amoni, nitrat, mangan hoặc kim loại nặng.
Hiệu quả của hấp phụ than hoạt tính
Hấp phụ cacbon hoạt tính có thể loại bỏ được các chất gây ô nhiễm với tỉ lệ như sau:
- BTEX (80-99,9%);
- PAH (98-99,8%);
- AOX (> 90%);
- COD;
- Chất tạo màu;
- Ancol, xylenes;
- phenol (60 – 90%);
- Hấp phụ zeolit;
- NH 4 -N (chảy tối đa 40 mg / l, 99%).
