新型材料碳纤维在水处理应用中的研究 1页

新型材料碳纤维在水处理应用中的研究周扬周存彦(河南省新乡市特种设备协会，河南新乡453000)摘要：近年来，水污染的问题越来越严重，水处理工作刻不容缓。碳纤维是一种吸附性较强的材料，将其应用到污水治理中具有较好的效果。本文对于碳纤维的性能进行分析，并探讨新型材料碳纤维在不同类型水体的处理效果。关键词：碳纤维；水处理；新型材料随着湖泊富营养化程度的不断加深，污染水的治理难度也日益增加，对于水处理工艺提出了更大的要求。尤其是低污染水，由于水质极不稳定，且具有水量大、污染度浓度较低等特点，传统的水处理方法已经无法较好地对其进行处理，因此，需要寻找更加高效的治理方法。碳纤维材料作为一种新型材料，凭借其较高的吸附力与亲和力，在水处理的应用中取得显著成效。1碳纤维的性能及对于水处理的意义碳纤维是一种含碳量超过95％的新型纤维材料，具有高模量、高强度的特点，并且还有耐高温(能在2000℃的环境下使用)、抗化学腐蚀(不受有机溶剂、强酸、强碱的腐蚀)、高热导率等特点，其摩擦系数、热膨胀系数均较小。同时，碳纤维还具有较好的吸附和催化性能。因此，碳纤维在应用于水处理时，能够有效吸附污水中的氮物质、重金属以及其他的大分子物质，并且能够有效促进水中活性污泥的形成，降解污水中的有机物，从而达到净化水质的效果。碳纤维能够有效解决传统水处理工艺中难以解决的问题，在水处理工作中取得显著的成效。2碳纤维在水处理中的应用2．1在饮净化用水中的应用饮用水的净化主要是通过吸附水中的大分子物质，降低水的浓度以及毒害性等。这些物质不但会影响饮用水的纯净度，并且还会危害人类的健康。传统的水处理工艺采用粗粒活性碳来对饮用水进行处理，该处理方式对于饮用水的净化效果并不佳，对于水分中一些有机物的去除效果并不理想”1。碳纤维的孔面积以及比表面积较大，具有很强的吸附能力，能够有效去除水中的大分子物质。同时，碳纤维材料表面附有含氧官能团、羟基、羧基等物质，能够有效吸附水中的二氯乙酸、三氯乙酸以及卤乙酸等有机物，从而降低水体的污染程度。相关研究表明，碳纤维对于有机物的吸附能力远远超出粗粒活性碳。碳纤维的比表面积越大，其对于卤乙酸等有机物的吸附能力就越大。2．2在处理工业废水中的应用工业废水的处理主要是对于水中的有机染料、重金属等进行吸附处理。目前为止，碳纤维在处理工业废水的应用已经涉及化工、制药、印染以及造纸等方面，并且对于焦化废水也有较好的吸附作用”7。碳纤维在对于印染废水的净化过程中，主要通过物理吸附的方式，其对于有机染料的吸附能力与物理环境有很大的关系，因此，选择合适的温度对于提升吸附能力具有非常大的作用。而在造纸废水的处理中，其吸附能力则会受到污染物浓度的影响，当污染物(COD)的浓度在1000m∥L左右时，其吸附能力最高。对于不同的材料，适用的温度也不同。例如，在对于有机染料的吸附过程中，温度升高时，其吸附能力也会升高；在对于苯酚的吸附过程中，其吸附能力会随着温度的升高而降低91。除此之外，碳纤维对于重金属也有一定的吸附效果，相关研究指出，采用聚丙烯腈基碳纤维能够较好地吸附水中的铜离子和铅离子，不但能够达到净化水分的效果，还能将重金属进行回收。总之，碳纤维在工业废水处理中具有较好的应用效果。2．3在处理富营养化水的应用富营养化水指的是在流速较慢的水中，氮、磷、钾等元素大量排入，导致藻类植物大量繁殖，产生大量的有机物，破坏生态平衡”1。将碳纤维应用到富营养水的治理中，碳纤维能够有效去除水中的NH4+-N、TP以及COD等，制约藻类植物的繁殖，减少水中有机物的生成，可将其应用于养殖场的废水处理。相关研究表明，将碳纤维与曝气进行组合来治理富营养水的效果更佳。采用碳纤维与曝气对于养殖场废水进行处理时，其处理效果会受到曝气强度以及水力停留时间的影响。一般说来，曝气强度约为1．5m3N，且水力停留时间约为10小时的情况下，对于水中有机物质的去除能力最强。3结语新型材料碳纤维已经被广泛应用于水处理中，包括饮用水的净化处理、工业废水的处理以及富营养水的处理等，并取得较好的成效，为水污染的治理做出了较大的贡献。我们应该加强对于碳纤维材料的分析，研究碳纤维纤丝结构所附着微生物的种类及分布特征，不同挂膜方式对于吸附效果的影响等。通过对于碳纤维的深入研究，不断提高其在水处理中的应用效果。参考文献：[1]张小玲，王靖楠，施雪旖，林燕，王欣泽，孔海南．新型材料碳纤维在水处理应用中的研究进展[J]．环境工程学报，2016，04：1577一1583．f21章锐芬．厌氧生物一高效碳纤维生物塘组合技术处理农村生活污水的应用研究[J]．广东化工，2016，06：143-144．[3]张毅，王伟民，王伟，朱伟，吴京，唐秋萍，李秀霞．一种活性碳纤维丝的改性方法和水处理填料装置及其应用[J]．天津造纸，2016，01：19—23．[4]齐钰鹏，许菲，杨兴桐，刘舒巍，王晓慧，海热提．微纳米曝气强化碳纤维生态浮床水处理效果研究[J]．水处理技术，2016，08：104—108．作者简介：周扬(1983一)，女，江苏省扬州人，职称学历，研究生，研究方向化工类水处理。2017年04N铯茹哲鳃|213