碳在水處理中的重要作用
【濟南純水設備 http://www.hizoe.cn】碳源是影響生化過程脫氮除磷能力與效率的主要因素，碳源不足，將影響脫氮除磷最佳效果的實現。在污水處理工藝中，如果碳源不足，通過外加碳源來提升水質凈化效果。常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。另一種方式是內加碳源，指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進行污水處理凈化，常見的污水處理內加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。
碳，一種常見的元素，在地球上的含量大概占地殼重量的1%，但卻是作為生命起源、生物圈形成與演化必不可少的元素之一，它是地球上一切有機生物的骨架元素，所以地球中的生命也被稱為碳源生命。
大家知道碳在人類初期以及在工業中的重大用途嗎？大家知道炭和碳正確用法嘛？大家想了解碳家族與水有何關系嗎？今天小編就帶你了解我們熟悉的碳。
一、碳與人類文明的發展
人類的文明發展史幾乎離不開碳材料。人類學會鉆木取火，意味著初次學會使用碳材料（木材的主要成分就是碳元素組成的），從此碳與我們密不可分；正是有了碳，人類懂得木材取暖、用火驅散野獸、用火煮熟食物，體力和智力都有所提高，為進化為所謂的“智人”奠定堅實基礎，人類開始在自然中立足并飛速發展。
人類將一種含有銅元素比較高的孔雀石和木炭一起放到窯里燒到1000℃左右，就可以煉出銅來，使人類進入金（銅）石并用的過渡時期，銅器等生產工具的使用極大地提高勞動生產率，推動社會發展。類似的原理，人類將鐵礦和木炭一起高溫反應而煉出鐵。
十八世紀初，焦炭作為還原劑被廣泛用于高爐煉鐵、煉鋼工業；人類發掘了煤炭資源，用其燃燒的熱量轉換為電力，直到今天，煤炭發電仍然占在電力供應中占有重要的比重。今天，碳材料已經作為工業基礎廣泛應用于機械工業、電子工業、電器工業、航空航天、核能工業、冶金工業、化學工業等。
一個又一個新型碳材料的發現，帶給人們無限的驚喜和期待，也刷新人們對于碳材料的感知和認識，近40年來，人類在碳材料方面取得重大突破。從富勒烯、碳納米管、石墨烯到石墨炔都是碳的同素異性體，雖然只是碳原子之間的成鍵方式及空間結構發生了變化，但這些新材料及其衍生物表現出各自優異的力學、電學及化學性質，為其在各領域的廣泛應用奠定基礎。從碳材料家族中最古老的金剛石、石墨，到傳統的炭黑、多孔碳、活性炭、高純石墨等，在工業生產、人們生活中發揮出巨大的作用。
二、碳材料領域近40年重大突破
碳、炭傻傻分不清
碳家族既然在人類生活中發揮如此大的作用，那大家知不知道，它們在水處理領域中也大有用處？
在正式介紹前，我們先考考大家，你能區別我們常說的炭、碳、生物碳和活性炭這些名詞的含義嗎？
炭指的是碳的單質，它包括木炭，炭黑和活性炭；“碳”指的是碳元素，并不指具體物質，化合物名稱中，都應該用碳，如一氧化碳，二氧化碳，二硫化碳等等。
活性炭是指為增強表面特性的應用而人為采用極高溫（通常>700℃）、物理化學手段（如高溫氣體或化學試劑）活化的，高比表面積的、高吸附特性的多孔性物質。
生物碳是一種碳含量極其豐富的木炭。生物炭指的是生物殘體在缺氧的情況下，經高溫慢熱解（通常<700°C,目標產物是木炭）產生的一類難熔的，穩定的、高度芳香化的、富含碳元素的固態物質。
三、當碳遇見了水
碳在污水處理及凈水工藝中應用很廣泛，主要有以下幾個方面。
1、碳源對污水生化處理工藝的重要作用
碳源不足導致生化處理單元的脫氮除磷效果不能達到理想狀態，從而影響出水水質的穩定。生化處理為什么需要碳源，要從生化過程理解。生物脫氮，是反硝化細菌利用亞硝化細菌和硝化細菌聯合作用生成的硝酸鹽混合液，在缺氧條件下分解碳源產生的能量，將硝酸鹽轉換成氮氣；生物除磷，是聚磷菌在厭氧條件下分解進水中的碳源等營養物質合成自身的能量同時釋放體內的磷，再在好氧條件下利用合成的能量超量吸收磷，通過排除剩余污泥，達到除磷的效果。
所以，碳源是影響生化過程脫氮除磷能力與效率的主要因素，碳源不足，將影響脫氮除磷最佳效果的實現。在污水處理工藝中，如果碳源不足，通過外加碳源來提升水質凈化效果。常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。另一種方式是內加碳源，指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進行污水處理凈化，常見的污水處理內加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。
2、活性炭在水質凈化作用
在水質凈化中使用的活性炭主要有顆粒活性炭和粉末活性炭兩種形式，目前使用較多的是顆粒活性炭。由于活性炭特有的高比表面積，使其具有很強的吸污去污能力。
除了顆粒活性炭外，目前還出現了活性炭纖維，它是一種纖維狀活性炭，比表面積大、孔徑窄、微孔容積大，比顆粒活性炭具有更佳的吸附容量和更快的吸附動力學性能，可再生循環使用，是一種理想環保材料，在凈水領域具有廣闊的應用前景。
三、生物炭與水質凈化中的應用
生物炭具有巨大的比表面積，發達的孔隙結構和豐富的含氧官能團（羧基、酚/氫醌類物質），同時又富含礦物質，如鉀、鈣、鎂、鐵磷等物質，特有理化特性使其通過表面吸附、絡合反應、離子交換以及形成沉淀等對水中的污染物進行富集而達到去除的效果。
隨著材料領域的不斷發展，越來越多具有新性能、新結構、能夠滿足不同需求的新型生物炭復合材料， 通過負載材料能夠改善生物炭基本的理化性質， 給予生物炭更多的表面活性位點， 同時還能增強生物炭的回收利用率，其綜合性能通常優于單一生物炭材料的材料被開發和利用。所以生物炭在水質凈化領域上還具有較大的應用潛力。
碳家族的成員除了本文提到的上述物質之外，還有很多新興材料不斷涌現，如石墨烯衍生物材料、摻硼金剛石薄膜材料，他們不僅在污水整理、水質凈化實現應用甚至在海水淡化方面也表現不俗。隨著科技的進步，碳的家族將迎來更多的新成員，水處理的“碳時代”剛剛開啟。純水設備，濟南水處理設備，濟南去離子水設備。 濟南純水設備，醫用GMP純化水設備。
- 上一篇：GMP純化水驗證方案如何編寫 2020/5/6
- 下一篇：2019年全國海水淡化工程新增裝機產能達45.40 萬m3/ 2020/4/28
