水中餘氯指的是總餘氯和遊離性餘氯。遊離餘氯是生活用水衛生標準中一項非常重要的消毒劑指標,也是各水廠日常必需檢測項目之一。
水處理中為防止水中細菌滋生,常向水中投人殺菌劑,常用的是氯,並維持一定的過剩量,這就是餘氯,餘氯可分為遊離性餘氛和化合性餘氯兩種,這裏所指的是遊離性餘氯。
在工業水處理中,去除水中餘氯主要是後續處理裝置的需要,後續的離子交換係統為防止離子交換樹脂被氧化,要求進水中餘氯含量低於0.1mg/L,後續的反滲透裝置為防止反滲透膜被氧化,要求進水中餘氯為零(複合膜)或低於0.3mg/L(醋酸纖維膜)。
去除水中餘氯的方法目前有兩種,一是向水中添加某些化學藥品,如NaHSO3,二是讓水通過粒狀果殼活性炭過濾器。兩種方法目前都有應用。
1.脫除水中餘氯的原理
目前一般認為,脫氯過程是吸附、催化和氯與炭反應的一個綜合過程。吸附與活性炭對水中有機物吸附相同,隻是吸附質分子比有機物分子小。氯與炭反應,是指餘氯在水中以次氯酸形式存在,它在炭表麵進行化學反應,活性炭作為還原劑把次氯酸還原為氯離子:Cl2+HO→HOCI+HCI
在酸性或中性條件下,餘氯主要是以HOCI形式存在。HOCl遇到活性炭會氧化活性炭,在果殼活性炭表而生成氧化物(或CO、C02),HOCl被還原成h+和cl-。
水通過活性炭濾床後,水中餘氯可以*去除,濾後出水餘氯可以接近零。
2.脫除水中餘氯的產品種類選擇
脫除水中餘氯的活性炭可以用粒狀活性炭,也可以用粉狀活性炭,但目前用得多的還是粒狀活性炭過濾處理,脫除水中餘氯的粒狀活性炭濾床的流速可以設計為20m/h,這主要因為活性炭對餘氯去除速度較快。
關於脫除餘氯的活性炭選擇,其物理性能同吸附有機物的活性炭選擇,對其吸附性能選擇有三種方法:
第一種方法是按活性炭比表麵積、碘值、四氯化碳吸附值等一般吸附性能指標進行選擇,這主要因為活性炭吸附的氯分子較小,與碘的分子大小相近,它可以進入活性炭微孔中,充分發揮活性炭所有表麵參與吸附的作用。因此選擇比表麵積和碘值高的活性炭,對餘氧的吸附性能也好。
第二種方法是測定活性炭對餘氯的吸附等溫線,選擇吸附容量高的活性炭。吸附等溫線的測定方法同前述活性炭對水中有機物的吸附等溫線測定。
第三種方法是測定活性炭去除水中餘氯的半脫氯值,所謂半脫氯值是指含餘氧的水通過一活性炭吸附柱,確定當出水中餘氯濃度剛好等於進水中餘氧濃度一半所需要的炭層高度(cm),即為半脫氯值。按規定,半脫氯值小於6cm的活性炭用於脫氯時效果較好。
3.影響脫除餘氯的因素
(1)活性炭顆粒大小
雖然粒徑變小,對活性炭比表麵積影響不大(大約為0.02%),但粒徑變小使內部更多孔隙向液相敞開,便於對餘氯的吸附與反應。
(2)pH
由於水ph影響水中餘氯的形態,所以也影響活性炭脫除餘氯的效果。水中餘氯主要是指Cl2、HOCl、OCl-,三者相互比例隨pH變動而變動,活性炭對分子態HOCl脫除速度比離子態OCI-,要快,所以低pH對活性炭脫除水中餘氯有利。
(3)溫度
溫度升高有利於活性炭脫氯,這種規律與活性炭物理吸附規律不同,這也說明不能將活性炭脫氯過程看成單純的物理吸附過程。
(4)水濁度的影響
水濁度高,有可能會堵塞一部分活性炭孔,從而阻礙餘氯分子向活性表麵的擴散,因而使脫氯速度下降。