活性炭吸附

活性炭吸附是利用活性炭的物理吸附、化学吸附、氧化、催化氧化和还原等性能去除水中污染物的水处理方法。

一、吸附剂活性炭介绍

活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成，它具有巨大的比表面积（500-1700m2/g）。水处理过程中使用的活性炭有粉末炭和粒状炭两类。粉末炭采用混悬接触吸附方式，而粒状炭则采用过滤吸附方式。活性炭吸附法广泛用于给水处理及废水二级处理出水的深度处理。其主要优点是处理程度高，效果稳定，缺点是处理费用高昂。

颗粒状（粒径为0.4～2.4毫米）和粉状（粒径为10～50微米）和两种活性炭的通性是多孔，比表面积大。总表面积达每克500～1000㎡。主要性能参数是吸附容量和吸附速率。吸附容量是单位重量活性炭达到吸附饱和时能吸附的溶质量，和原料、制造过程及再生方法有关。吸附容量越大，所用活性炭量越省。吸附速率是指单位重量活性炭在单位时间内能吸附的溶质量。因吸附有选择性，性能参数应由实验测定。颗粒活性炭要有一定的机械强度和粒径规格。

二、活性炭吸附原理

由于活性炭是一种多孔性的含炭物质, 具有高度发达的孔隙构造, 活性炭的多孔结构为其提供了大量的表面积，能与气体（杂质）充分接触，从而赋予了活性炭所特有的吸附性能，使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。就象磁力一样，所有的分子之间都具有相互引力。正因为如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以产生强大的引力，从而达到将有害的杂质吸引到孔径中的目的。但不是所有的活性炭都能吸附有害气体，只有当活性炭的孔隙结构略大于有害气体分子的直径，能够让有害气体分子完全进入的情况下（过大或过小都不行）才能达到Z佳吸附效果。聚氨酯、聚苯乙烯泡沫板也有吸附性，但很小可以忽略。

三、活性炭吸附的应用

1、活性炭应用于水处理

活性炭Z早用于去除生活用水的臭味。沼泽水常带土味，湖泊和水库水常带藻类形成的臭味，用活性炭处理Z为有效，并且只需在出现臭味时使用。大多用粉状活性炭，直接投入混凝沉淀池或曝气池内，随污泥排除，不再回收利用。

活性炭能去除水中产生臭味的物质和有机物，如酚、苯、氯、农药、洗涤剂、三卤甲烷等。此外，对银、镉、铬酸根、氰、锑、砷、铋、锡、汞、铅、镍等离子也有吸附能力。在给水处理厂中，活性炭吸附法又起完善水质的作用。采用的设备是以粒状活性炭为滤料的滤池，其构造及工作情况和普通快滤池相似，运行过程中须定期反复冲洗,以除去炭层中的悬游物,防止水头损失过大。活性炭滤床也可采用流化床或移动床。与快滤池不同水流均从下而上。流化床的流速使炭层膨胀，不易阻塞。移动床内失效的炭从池底连续排出，新炭从池顶连续补充。

2、废气处理中的应用

气相吸附中常使用颗粒活性炭，通常是让气流通过活性炭层进行吸附。根据吸附装置中活性炭层所处状态的不同，吸附层有固定层、移动层和流动层几种。但是，在电冰霜和汽车内的脱臭器之类小型吸附器中，依靠气体的对流和扩散进行吸附。除了颗粒活性炭以外，活性炭纤维和活性炭成型物也正在气相吸附中得到日益广泛的应用。

化工厂、皮革厂、造漆厂以及使用各种有机溶剂的工程排出的气体中，含有各种有机溶剂、无机及有机硫化物、烃类、氯气、油、汞及其他对环境有害的成分，可以用活性炭进行吸附以后再排放。原子能设施中排出的气体中，含有放射性的氪、氙、碘等物质，必须用活性炭将它们吸附干净以后再行排放。煤、重油燃烧生成的烟气中，含有二氧化硫及氮氧化物，它们是污染大气、形成酸雨的有害成分，也可以用活性炭将它们吸附除去。

仪器室、空调室、地下室及海底设施中的空气，由于外界污染或者受密闭环境中人群活动的影响，常含有体臭、吸烟臭、烹饪臭、油、有机及无机硫化物、腐蚀性成分等，造成精密仪表腐蚀或影响人体健康。可用活性炭进行净化，除去杂质成分。

活性炭用于精制气体的用例还很多，例如防毒面具、香烟过滤嘴、冰箱除臭器、汽车尾气处理装置等，都是利用活性炭zhuo越的吸附性能，将气体中有毒成分、对人体不利的成分或有臭味的成分除去。例如，在香烟过滤嘴中加入100~120mg活性炭以后，就能将烟气中对人体有害的成分除去很大一部分。

3、活性炭再生法

粒状活性炭吸附容量耗尽后再生，常用的方法是加热法,废炭烘干后在850°C左右的再生炉内焙烧。颗粒活性炭每次再生约损耗5～10%,且吸附容量逐次减少。再生效率对活性炭滤池的运行费用（也就是对水处理成本）影响极大

为了延长活性炭的再生周期，正在开发生物活性炭法。以臭氧作为有机物改性剂，而活性炭不但起吸附作用，还作为微生物载体，滤床成为生物床。原水先加臭氧，使水中难降解有机物转化为易降解有机物，然后流过活性炭滤池。由于活性炭的特性，生物床吸附水中有机物的能力特强，而微生物降解有机物的能力起了再生活性炭的作用。