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工廠活性碳系列 1. 活性碳 (Activated Carbon) o 是一種多孔性具有極大表面積的材料，當空氣或水中的微量有機污染物接觸活性碳時，會被活性碳所吸引，進而停留在碳表面，達到去除污染的目的。 o 主要用於去除水中 / 空氣中有機或非極性物質 o 活性碳表面的孔隙可分成微孔 (micropore, <2 nm) 、中孔 (mesopore, 2-100 nm) 及粗孔 (macropore, >100 nm) o 製造原料包括木材、煤炭、石化焦炭、泥煤等 2. 活性碳吸附之原理 o 溶質在活性碳表面擴散吸附路徑 污染物在液膜中之移動及由活性碳表面傳送至孔隙內部為吸附速度的限制因子，其中粉狀活性碳因粒徑小，內部擴散限制則較小 3. 各種活性碳孔徑大小 o 活性碳： 0.8~1nm o 活性焦炭： 0.5~0.7nm o 碳分子篩： 0.2~0.3nm 4. 活性碳之種類 o 活性碳依使用目的及形狀可分成三種 § 粉狀活性碳 (powdered activated carbon, PAC) § 粒徑小於約 200 mesh (0.075 mm) 的活性碳，可添加於快混池或活性污泥曝氣池中，可吸附對水中生物難分解或對微生物有害的物質，以增加生物處理的效率及污泥沉澱速率。 § 粒狀活性碳 (granular activated carbon, GAC) § 粒徑大於 0.1 mm 以上的活性碳，為目前使用最廣的一種，常用於廢水處理中的管柱吸附，或厭氧生物流體化床中作為微生物生長及支撐微生物的介質。 § 活性碳纖維 (activated carbon fiber, ACF) 等。 § 以人造纖維作為活性碳的原料製成布料的形式，其成本較，品質較均勻。成品具有良好的吸附效果及低壓降的特性，通常用於空氣污染控制設備或價值較高之溶劑回收設備。 5. 活性碳吸附設備之型態 長 可較小 比較高 短 ~ 長 粒狀 水以加壓狀態向上流，活性碳自塔之上部連續投入，自下部排出。 流 體 化 床 長期 比較廣 比較高 短 ~ 長 粒狀 填充粒狀活性碳於塔或槽內，其水流方向有向上流及向下流等分類。 固 定 床 一次性 -- 便宜 長 粉狀 粉狀活性碳直接投入膠凝沉澱設施，於攪拌之同時達吸附效果，吸附後之活性碳予以沉澱分離之。 接 觸 過 濾 壽命 設備面積 設備費 接觸時間 型態 概要 名稱 6. 固定床吸附裝置分類及其特性 一塔或多塔者。 串聯與並聯同為向下流式。 活性碳可膨脹 10% ，因此必須注意流速，以防活性碳流出。 串聯式及 並聯式 向上流 被吸附物質濃度低或吸附性佳者用之。 處理大量水時用之。 並聯式 一塔或多塔串聯。 一塔者使用於被吸附物質濃度低或易吸附者。 複數塔者，以被吸附物質濃度高者或不易吸附者用之。 串聯式 向下流 概要 名稱 7. 操作影響參數 o (1) 活性碳性質 o 包括比表面積大小、孔隙大小分佈、粒徑大小、硬度、表面官能基及極性等。 o (2) 吸附質性質 o 包括其分子大小、溶解度及離子化程度等。 o (3) 水溶液性質 o 包括有 pH 值、溫度、溶解性固體濃度及其他存在之競爭吸附有機物。 8. 典型廢水處理用活性碳性質及 其對吸附特性之影響 9. 活性碳吸附之操作注意事項 o a. 定期進行反沖洗，以降低水頭損失。 o b. 定期採樣分析，以判定去除效果。 o c. 如果濁度為排放水標準，應連續監測濁度。 o d. 經常檢查吸附床內活性碳高度。 o e. 程序監測及檢討。 o f. 紀錄保存。 10. 活性碳再生 – 脫附 o 物理處理再生法： o 以熱再生為基礎所發展之方法包括有濕式氧化法、間接加熱法、流體化床燃燒法、多床爐法、旋轉窯法及微波加熱法等。 o 化學處理再生法： o 包括有酸或鹼再生、化學氧化法、溶劑萃取法、超臨界萃取再生法等。 o 生物處理再生法： o 分為好氧法及厭氧法 11. 活性碳應用實例 活性碳去除水中酚 / 四硝基酚之恆溫吸附曲線 12. 活性碳應用實例 20 ° C 固定床式活性碳吸附管柱 去除水中酚 / 四硝基酚之貫穿曲線 ( 初始濃度 1 mmole/L) |
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