活性炭已被廣泛應用于水的常規(guī)處理和深度處理中。由于活性炭自身的物理特性---超強的吸附能力，決定了它可以用來吸附水中的難聞的味道，余氯，脫色等。它已成為去除水中有機污染物的成熟有效的方法之一。我國清華大學的研究發(fā)現(xiàn)活性炭對水中氯化產(chǎn)生的致突變物質亦有去除作用。
    然而活性炭在水處理，特別是用于飲用水深度處理的凈水機中，也存在著無法解決的問題，即活性炭介質的自身污染問題。它就像一個超級的海綿，在吸附大量的有毒有害污染物的同時，在它的微孔中會繁殖大量的細菌。實驗表明，當活性炭過濾器使用到一定時間，活性炭吸附到了大量的有機污染物，而具有殺菌作用的余氯又不存在，此時微生物極易繁殖；有機物在微生物的作用下于活性炭的界面上發(fā)生分解，使有機氮逐步分解為蛋白氮、氨氮、亞硝酸鹽氮，使得活性炭過濾器的出水中亞硝酸鹽含量增加。這樣不但達不到凈化水質的目的，反而會污染水質。
    活性炭吸附法及其組合工藝在原水、飲用水凈化中的應用十分廣泛，粉狀活性炭在原水、飲用水凈化過程中的法用主要有如下三種方式:①在常規(guī)水處理工藝中投加粉狀活性炭;②粉狀活性炭懸浮床吸附過濾技術;③粉狀活性炭一硅藻土過濾聯(lián)用技術。
    粉狀活性炭在常規(guī)水處理工藝(指混凝一沉淀一過濾)中的應用歷史很久。這種投加粉狀活性炭的方法投資省，但粉狀活性炭投加不當，往往使吸附能力得不到充分發(fā)揮，其技術關鍵是:
　　a、優(yōu)選活性炭種類。需要通過靜態(tài)試驗、并經(jīng)技術經(jīng)濟對比后選定活性炭。
　　b、優(yōu)選粉狀活性炭投加點。佳投加點的選定原則應是將其與混凝競爭降至低程度、被絮凝體包裹少和具有足夠的炭水接觸時間。通常，在取水口處投加，炭水混合接觸時間雖充分，但與混凝競爭，從而增加粉狀活性炭的吸附和使用量;在快速混合前或絮凝過程中投加，有可能形成絮凝體對粉狀活性炭的包裹;在濾池前投加，雖不存在嚴重缺點，但粉末活性炭易漏失至清水池或配水系統(tǒng)中，且易堵塞濾料層。因此，粉狀活性炭的佳投加點一般要根據(jù)縣體情況、并通過試驗加以確定。
　　c、粉狀活性炭在水中的均勻分散性。這會直接影響吸附效果若粉狀活性炭不采用特殊方法投加，盡管與被處理水達到均勻混合，但自身往往產(chǎn)生團聚現(xiàn)象，從而影響吸附效果。
常規(guī)水處理粉狀活性炭的投加量及活性炭的吸附量
    在常規(guī)水處理中投加粉狀活性炭，粉狀活性炭的吸附容量往往不能充分發(fā)揮。針對這一問題，在粉狀活性炭應用技術開發(fā)方面，已有了一些有益嘗試。采用高濃度的炭液接觸和延長粉狀活性炭在設備中的停留時間來提高粉末活性炭吸附量是近年來新的研究課題，可稱這種工藝為“粉末活性炭累積吸附工藝”。
    兩相介面上，一相中的物質或溶解在其中的溶質向另一相轉移和積聚，使兩相中物質濃度發(fā)生變化的過程稱為吸附過程，既可以發(fā)生在液固介面，也可以發(fā)生在氣固介面上。能夠將其他物相中的某一組分有選擇性地富集到自身表面的物質稱為吸附劑，被吸附的物質稱為吸附質。所謂介面，通俗地講也就是表面，因此，吸附其實可以看成一種表面現(xiàn)象，吸附劑的吸附性能與其表面特性有密切的關系。例如比表面積。比表面積越大，吸附能力越強，通常比表面積隨物質多孔性的增大而增大。
    典型的吸附分離過程包含四個步驟：首先，將待分離的料液（或氣體）通入吸附劑中；其次，吸附質被吸附到吸附劑表面，此時吸附是有選擇性的；第
三，料液流出；第四，吸附質解吸回收后，將吸附劑再生。
   根據(jù)吸附劑與吸附質之間存在的吸附力性質的不同，可將吸附分為成物理吸附、化學吸附和交換吸附三種類型。
二、活性炭的制造
活性炭作為一種價廉易得的固體吸附劑，在實際生產(chǎn)生活中均得到廣泛應用。
活性炭是用含碳為主的物質，如煤、木屑、果殼以及含堿的有機廢渣等作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。其制造過程大致分為三步：
    1、干燥：原料在120～130℃情況下脫水。
    2．炭化：加熱溫度在170℃以上時，原料中有機物開始分解，到400～600℃時炭化分解完畢。
    3、活化：原料中的有機物炭化后，殘圖在炭基本結構的微孔中，使微孔堵塞。在高溫條件下通入活化氣，在缺氧情況下使殘留炭發(fā)生水煤氣反應，使微孔擴大，得到多孔結構的活性炭。
    三、活性炭的分類
    由于原料來源、制造方法、外觀形狀和應用場合不同，活性炭的種類（品種）很多，到目前為止尚無精確的統(tǒng)計材料，估計世界上活性炭品種不下千種。
    1.按原料來源分
    1.1木質活性炭
    木質活性炭是指由木材、農作物秸桿、竹材及其加工廢棄物和果殼為原料制造的活性炭產(chǎn)品。
    1.2 獸骨、血炭
    利用獸骨、血為原料，按照一定方法制成的炭（有的含碳量只有百分之十幾）也具有不差的吸附性能，嚴格意義上來說這種產(chǎn)品不能算作活性炭。但人們往往也習慣把它稱作活性炭。
    1.3 礦物質原料活性炭
    這一類活性炭主要是指由各種煤和石油及其加工產(chǎn)物（包括煤焦油、煤瀝青、煤半焦、石油烴類、石油渣油、石油瀝表、石油焦等）為原料制成的活性炭。
    1.4 其它原料的活性炭
    為了科學研究和特殊用途的需要以及擴大活性炭原料來源,也可以用合成樹酯、廢橡膠、廢塑料、生活和工業(yè)垃圾中的有機物等為原料制造活性炭。
現(xiàn)在還有用金屬碳化物為原料，將金屬除去而制造中孔特別發(fā)達的活性炭。
    1.5 再生活性炭
    為了充分利用資源，許多在不同場合對已經(jīng)使用過且已失去吸附活性炭經(jīng)過不同方法的加工又恢復了全部或部分吸附性能，進行重復使用。使失去吸附性能的活性炭復吸附活性的過程叫活性炭再生，經(jīng)過再生過程加工的活性炭叫再生活性炭。再生方法有熱再生、化學洗脫、溶劑萃取再生、生物再生等。
    2.按活化控制方法分
    2.1 化學法活性炭（化學炭）
    將含碳原料與某些化學藥品混合后進行熱處理，制取活性炭的方法叫化學法。用化學法生產(chǎn)的活性炭又稱為化學法活性炭或化學炭。
    可以作為化學法的化學藥品又稱作活化劑，活化劑有氯化鋅、氯化鈣、碳酸鉀、磷酸、磷酸二氫鉀、硫化鉀、硫酸、氫氧化鉀、氫氧化鈉、硼酸等，總之許多酸、堿、鹽都可以用作活化劑，主要從活性炭的性能和經(jīng)濟性來考慮采用何種活化劑。
    一般說來，化學炭的孔隙中次微孔、中孔（即孔直徑或孔寬大于1.5納米的孔隙）較發(fā)達，主要用于液相吸附精制和溶劑回收的氣相（蒸汽）吸附場合�；瘜W法制造活性炭由于加入了化學藥品在制造過程中應當極其重視環(huán)境保護以及產(chǎn)品中可能存在微量非原料帶入的元素的影響問題。
    2.2 物理法活性炭
    以炭為原料，用水蒸汽、二氧化碳、空氣（主要是氧）或它們的混合物（煙道氣）為活化介質，在高溫下（600～1000℃）進行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制造的活性炭叫物理法活性炭，也稱作物理炭。
    一般說來物理炭的微孔（孔直徑或孔寬小于1.5納米的孔隙）發(fā)達，主要用于氣相吸附場合或小分子液相吸附場合。
    2.3 化學--物理法或物理--化學法活性炭
    在了解化學炭和物理炭的同時，還應當提及化學--物理法或物理--化學法活性炭。選用不同的原料和采用不同的化學法與物理法的組合可以對活性炭的孔隙結構進行調控，從而制取許多性能不同的活性炭。這種化學--物理法或物理--化學法是許多年來及今后相當長時期內，世界各國活性炭工作者非常關注的活性炭制取方法。
    3.按外觀形狀分
    3.1 粉狀活性炭
    一般將90%以上通過80目標準篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉狀炭在使用時有吸附速度較快，吸附能力使用充分等優(yōu)點，但需專有的分離方法。隨著分離技術的進步和某些應用要求的出現(xiàn)，粉狀炭的粒度有越來越細化的傾向，有的場合已達到微米甚至納米級。
    3.2 顆�；钚蕴�
    通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆料活性炭。顆料活性炭又分為下列幾種：
    3.2.1 不定型顆料活性炭
    不定型顆料活性炭一般由顆料狀原料經(jīng)炭化、活化，然后破碎篩分至需要粒度制成，也可以用粉狀活性炭加入適當?shù)恼辰Y劑經(jīng)適當加工而成。
    3.2.2 園柱形活性炭
    園柱形活性炭又稱柱狀炭，一般由粉狀原料和粘結劑經(jīng)混捏、擠壓成型再經(jīng)炭化、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加粘結劑擠壓成型。柱狀炭又有實心和中空之分，中空柱狀炭是柱狀炭內有人造的一個或若干個有規(guī)則的小孔。
    3.2.3 球形活性炭
    球形活性炭故名思義是園球形的活性炭，它的制取方法與柱狀炭類似，但有成球過程。也可以用液態(tài)含碳原料經(jīng)噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成，還可以用粉狀活性炭加粘結劑成球加工而成。球形活性炭也有實心和空心球形活性炭之分。
    3.3 其它形狀的活性炭
    除了粉狀活性炭和顆�；钚蕴績纱箢愅�，還有其他形狀的，如活性炭纖維、活性炭纖維毯、活性炭布、蜂窩狀活性炭、活性炭板等等。
    4.按應用場合分
    前面已提及活性炭廣泛應用于幾乎所有國民經(jīng)濟部門和人們的日常生活，正因為如此，按活性炭應用場合進行分類是很困難的，問題在于同一種活性炭可以應用于多種場合，而某種場合又可以用多種活性炭達到相同的目的。人們往往是由應用來獲得對活性炭的認識的，所以往往在活性炭詞語前冠以×××活性炭，這也成為約定俗成的活性炭的模糊分類方法，如糖用活性炭、針劑活性炭、味精活性炭、凈水活性炭等等。
四、活性炭的特性
活性炭在制造過程中，揮發(fā)性有機物去除后，晶格間生成的空隙形成許多形狀和大小不同的細孔。這些細孔壁的總表面積(即比表面積)一般高達500～1700m2/g，這就是活性炭吸附能力強、吸附容量大的主要原因。
    細孔構造隨原料、活化方法、活化條件不同而異，一般可以根據(jù)細孔半徑的大小分為3種：1、大微孔：半徑1000～100000?；2、過渡孔：20～2000 ?；3、小微孔：約20 ?。
一般來說，以煤為原料制造的活性炭通常采用以水蒸氣或二氧化碳氣體為介質的物理法活化，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，其孔徑分布以微孔居多，更適合于吸附液相和氣相中分子量和分子直徑較小的物質，吸附性能指標通常以亞甲藍吸附值和碘吸附值表示。
    以木屑為原料制造的活性炭通常采取化學法活化，產(chǎn)品的形狀以粉狀為主，其孔徑分布可通過調節(jié)化學活化劑的配比來進行控制，比較靈活，既可以制造出孔徑分布以微孔居多的產(chǎn)品，也可制造出孔徑分布中孔（過渡孔）占較大比例的產(chǎn)品，其中后者比較適合于吸附液相中分子量和分子直徑較大的物質，吸附性能指標以焦糖脫色率表示。
    以果殼類為原料制造的活性炭通常采取以水蒸氣或二氧化碳氣體為介質的物理法活化，產(chǎn)品的形狀以顆粒狀為主，由于其特殊材質的因素，其孔徑分布介于上述兩類活性炭之間，因此其應用范圍更為廣泛，缺點是受國內原材料的限制，成品較高。
    五、活性炭的性能指標
活性炭產(chǎn)品的性能指標可分為物理性能指標、化學性能指標、吸附性能指標。三種性能指標對活性炭的選擇和應用都起到非常重要的作用。
    主要物理性能指標有：形狀、外觀、比表面積、孔容積、比重、目數(shù)、粒度、耐磨強度、漂浮率等。
主要化學性能指標有：PH值、灰分、水分、著火點、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸鹽、酸溶物、醇溶物、鐵含量、鋅含量、鉛含量、砷含量、鈣鎂含量、重金屬含量、磷酸鹽等。
    主要吸附性能指標有：亞甲藍吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值、飽和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防護時間、ABS值等。
    六、活性炭的吸附原理
    活性炭的吸附可分為物理吸附和化學吸附。
物理吸附主要發(fā)生在活性炭去除液相和氣相中雜質的過程中�；钚蕴康亩嗫捉Y構提供了大量的表面積，從而使其非常容易達到吸收收集雜質的目的。就象磁力一樣，所有的分子之間都具有相互引力。正因為如此，活性炭孔壁上的大量的分子可以產(chǎn)生強大的引力，從而達到將介質中的雜質吸引到孔徑中的目的。必須指出的是，這些被吸附的雜質的分子直徑必須是要小于活性炭的孔徑，這樣才可可能保證雜質被吸收到孔徑中。這也就是為什么我們通過不斷地改變原材料和活化條件來創(chuàng)造具有不同的孔徑結構的活性炭，從而適用于各種雜質吸收的應用。
除了物理吸附之外，化學反應也經(jīng)常發(fā)生在活性炭的表面�；钚蕴坎粌H含碳，而且在其表面含有少量的化學結合、功能團形式的氧和氫，例如羧基、羥基、酚類、內脂類、醌類、醚類等。這些表面上含有地氧化物或絡合物可以與被吸附的物質發(fā)生化學反應，從而與被吸附物質結合聚集到活性炭的表面。

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