活性炭(tan)作為一種(zhong)比較特殊的(de)(de)(de)碳質材料，以其發達(da)的(de)(de)(de)孔隙結(jie)構、巨大的(de)(de)(de)比表面(mian)積、良好的(de)(de)(de)穩定性質、很強的(de)(de)(de)吸附能力以及優異的(de)(de)(de)再(zai)生能力，被(bei)廣(guang)泛應用于環(huan)保等各(ge)個領域，文章將著重介紹活性炭吸附技術(shu)在(zai)水處理(li)中的(de)(de)(de)應用。

1.活性炭的物(wu)理(li)化學特性

1.1 活(huo)性炭(tan)（AC）

活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)是(shi)常用的一種非(fei)極(ji)性(xing)吸(xi)(xi)附(fu)劑，性(xing)能(neng)(neng)穩定，抗腐蝕，故應(ying)用廣(guang)泛。它(ta)是(shi)一種具有(you)吸(xi)(xi)附(fu)性(xing)能(neng)(neng)的炭(tan)基物(wu)質(zhi)的總稱。把含碳(tan)的有(you)機物(wu)質(zhi)加(jia)熱炭(tan)化，去除全(quan)部(bu)揮發物(wu)，在經藥品（如(ru)ZnCl2等(deng)）或水(shui)蒸汽(qi)活(huo)(huo)(huo)化，制成多(duo)孔性(xing)炭(tan)素結構吸(xi)(xi)附(fu)劑。活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)有(you)粉狀(zhuang)(zhuang)和粒(li)狀(zhuang)(zhuang)兩種，工(gong)業上多(duo)采用粒(li)狀(zhuang)(zhuang)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。

由于原料(liao)和制法的不(bu)(bu)同，其孔(kong)徑分(fen)布不(bu)(bu)同，一般分(fen)為：碳(tan)分(fen)子篩，孔(kong)徑在10×10-10m以下；活性(xing)焦炭，孔(kong)徑20×10-10以下；活性(xing)炭，孔(kong)徑在50×10-10m以下。

1.2 活性(xing)炭纖(xian)維(wei)（ACF）

活性炭(tan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)是一種新型(xing)吸(xi)附(fu)功能(neng)(neng)材料，它以木(mu)質(zhi)素、纖(xian)(xian)(xian)維(wei)素、酚醛纖(xian)(xian)(xian)維(wei)、聚丙烯纖(xian)(xian)(xian)維(wei)、瀝青纖(xian)(xian)(xian)維(wei)等為原(yuan)料，經炭(tan)化(hua)和活化(hua)制的(de)。與活性炭(tan)相(xiang)比較特有的(de)微(wei)孔(kong)結構，更高的(de)外表(biao)面和比表(biao)面積以及多(duo)種官(guan)能(neng)(neng)團，平均細(xi)孔(kong)直(zhi)徑(jing)也(ye)更小(xiao)，通過物理(li)吸(xi)附(fu)以及物理(li)化(hua)學吸(xi)附(fu)等方式在廢(fei)水、廢(fei)氣處理(li)、水凈化(hua)領域得到了廣(guang)泛(fan)應用(yong)。

纖維(wei)狀活(huo)性(xing)炭(tan)微孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)占總孔(kong)(kong)(kong)體(ti)積(ji)90%左右(you)，其微孔(kong)(kong)(kong)孔(kong)(kong)(kong)徑大部分(fen)在(zai)1nm左右(you)，沒有過度孔(kong)(kong)(kong)和大孔(kong)(kong)(kong)。比表面(mian)積(ji)一般為600～1200m2/g，甚至(zhi)可達3000m2/g。活(huo)性(xing)炭(tan)纖維(wei)脫附(fu)再生速率快，時間短，且其性(xing)能(neng)不變，這一點優于活(huo)性(xing)炭(tan)。與活(huo)性(xing)炭(tan)一樣，活(huo)性(xing)炭(tan)纖維(wei)吸附(fu)時無(wu)選擇性(xing)，主要用于吸附(fu)有機污(wu)染(ran)物，一般用于煉油(you)廠綜合廢水處理。

2.活性炭的(de)吸(xi)附作用與(yu)吸(xi)附形式

2.1 活性(xing)炭處理(li)

指利用活性炭作為吸附劑和催化劑載體的有關過程。主要應用于生活飲用水深度凈化，城市污水處理，工業廢水的處理。

2.2 吸(xi)附作用與吸(xi)附形式(shi)

將溶質聚(ju)集在固(gu)體表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)稱為吸(xi)(xi)附(fu)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)具(ju)有(you)(you)吸(xi)(xi)附(fu)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)。吸(xi)(xi)附(fu)可以(yi)看成(cheng)是一(yi)種(zhong)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)現象，所以(yi)吸(xi)(xi)附(fu)與活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭的(de)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)特性(xing)(xing)有(you)(you)密(mi)切關系。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭有(you)(you)巨大的(de)內(nei)部(bu)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)和(he)孔(kong)隙(xi)分布。它的(de)外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)積(ji)和(he)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氧(yang)化(hua)狀態的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)是較小(xiao)的(de)，外表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)是提(ti)供與內(nei)孔(kong)穴相通(tong)(tong)的(de)許多(duo)通(tong)(tong)道。表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)氧(yang)化(hua)物的(de)主要作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)是使(shi)疏水性(xing)(xing)的(de)炭骨架具(ju)有(you)(you)親(qin)水性(xing)(xing)，使(shi)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭對許多(duo)極性(xing)(xing)和(he)非極性(xing)(xing)化(hua)合物具(ju)有(you)(you)親(qin)和(he)力。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)炭具(ju)有(you)(you)表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)能，其吸(xi)(xi)附(fu)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)是構成(cheng)孔(kong)洞壁表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)碳原(yuan)子受力不平衡所致，從而引起表(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)(mian)吸(xi)(xi)附(fu)作(zuo)(zuo)(zuo)用(yong)。

3 活性炭吸附(fu)技術在水處理中的應用

3.1 活性炭吸附技(ji)術應用(yong)于(yu)水(shui)處(chu)理中的概況

實(shi)踐證(zheng)明，活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)是用于(yu)(yu)水(shui)(shui)和(he)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)較為理(li)(li)想的(de)(de)一種吸(xi)(xi)附(fu)劑，研究活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)用于(yu)(yu)水(shui)(shui)和(he)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)已有十年的(de)(de)歷(li)史。近二十年來，由于(yu)(yu)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)再生問題得(de)到(dao)了較為滿意的(de)(de)解決，同(tong)時，活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)制造成(cheng)本(ben)也有了降(jiang)低， 活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)技(ji)術在(zai)國內外才(cai)逐漸推廣使用，目前使用最(zui)多的(de)(de)是三級廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)和(he)給水(shui)(shui)除臭。 20世紀60年代(dai)初，歐美各(ge)國開始大量使用活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)水(shui)(shui)源(yuan)凈(jing)化的(de)(de)有效(xiao)(xiao)手段(duan)。我國20世紀60年代(dai)已將活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)用于(yu)(yu)二硫化碳廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理(li)(li)，自(zi)70年代(dai)初以(yi)來，粒狀活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)處(chu)理(li)(li)工(gong)業(ye)廢(fei)水(shui)(shui)，不論在(zai)技(ji)術上，還是在(zai)應用范圍和(he)處(chu)理(li)(li)規(gui)模上都發展很快。在(zai)煉(lian)油廢(fei)水(shui)(shui)、炸藥廢(fei)水(shui)(shui)、印(yin)染廢(fei)水(shui)(shui)、化工(gong)廢(fei)水(shui)(shui)、電(dian)鍍廢(fei)水(shui)(shui)等(deng)處(chu)理(li)(li)都已在(zai)生產上形成(cheng)較大規(gui)模的(de)(de)應用，并取得(de)了滿意的(de)(de)效(xiao)(xiao)果。

3.2 活性炭在廢水(shui)處理中的(de)應用

活性(xing)炭(tan)有不同的(de)(de)(de)(de)形態(tai)，目前在水(shui)(shui)處理(li)上仍以粒狀(zhuang)和粉(fen)(fen)狀(zhuang)兩種(zhong)(zhong)為(wei)主。粉(fen)(fen)狀(zhuang)炭(tan)用(yong)于間歇吸附(fu)(fu)(fu)(fu)，即按一(yi)定的(de)(de)(de)(de)比(bi)例，把(ba)粉(fen)(fen)狀(zhuang)炭(tan)加(jia)到被(bei)處理(li)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)中，混合均(jun)勻(yun)，藉沉(chen)淀或(huo)(huo)過(guo)(guo)濾(lv)將(jiang)炭(tan)、水(shui)(shui)分離，這種(zhong)(zhong)方(fang)法也稱為(wei)靜態(tai)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)。粒狀(zhuang)炭(tan)用(yong)于連續(xu)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)，被(bei)處理(li)的(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)通(tong)過(guo)(guo)炭(tan)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)床，使(shi)水(shui)(shui)得(de)到凈化，這種(zhong)(zhong)方(fang)法在形式上與固定床完全一(yi)樣，也稱為(wei)動態(tai)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)。能(neng)被(bei)活性(xing)炭(tan)吸附(fu)(fu)(fu)(fu)的(de)(de)(de)(de)物(wu)質很多(duo)，包括有機的(de)(de)(de)(de)或(huo)(huo)無(wu)機的(de)(de)(de)(de)，離子型(xing)的(de)(de)(de)(de)或(huo)(huo)非離子型(xing)的(de)(de)(de)(de)，此外，活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)表面還能(neng)起催化作用(yong)，所以可(ke)用(yong)于許(xu)多(duo)不同的(de)(de)(de)(de)場合。

活(huo)(huo)性(xing)炭對水(shui)中(zhong)溶解(jie)性(xing)的(de)(de)有(you)機物有(you)很強的(de)(de)吸附(fu)能力，對去(qu)除(chu)水(shui)中(zhong)絕大部(bu)分有(you)機污染物質(zhi)都(dou)有(you)效果，如(ru)酚和苯類(lei)化(hua)(hua)合(he)物、石油以及其他許多的(de)(de)人(ren)工(gong)合(he)成的(de)(de)有(you)機物。水(shui)中(zhong)有(you)些有(you)機污染物質(zhi)難于用生化(hua)(hua)或氧化(hua)(hua)法去(qu)除(chu)，但(dan)易被活(huo)(huo)性(xing)炭吸附(fu)。

由于(yu)活(huo)性(xing)(xing)炭吸附處(chu)(chu)理的(de)(de)成本(ben)比其他一(yi)般處(chu)(chu)理方(fang)法(fa)要高。所(suo)以(yi)當水(shui)中(zhong)有機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)濃度(du)較高時，應采用其他較為(wei)經濟的(de)(de)方(fang)法(fa)先將有機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)含量降低(di)到(dao)一(yi)定程度(du)在(zai)進行處(chu)(chu)理。在(zai)廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)(chu)理中(zhong)，通常是將活(huo)性(xing)(xing)炭吸附工藝(yi)放(fang)在(zai)生化吹的(de)(de)后面，稱為(wei)活(huo)性(xing)(xing)炭三級廢(fei)(fei)水(shui)處(chu)(chu)理，進一(yi)步減少廢(fei)(fei)水(shui)中(zhong)有機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)含量，去除那些微生物(wu)(wu)不(bu)易分解(jie)的(de)(de)污染物(wu)(wu)，使(shi)經過活(huo)性(xing)(xing)炭處(chu)(chu)理后的(de)(de)水(shui)能達(da)到(dao)排放(fang)標準的(de)(de)要求，或使(shi)處(chu)(chu)理后的(de)(de)水(shui)能回到(dao)生產(chan)工藝(yi)中(zhong)重復(fu)使(shi)用，達(da)到(dao)生產(chan)用水(shui)封閉循環的(de)(de)目的(de)(de)。

活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)的(de)能(neng)(neng)力是十分大(da)的(de)，在(zai)三(san)級廢水(shui)處(chu)(chu)理中(zhong)(zhong)(zhong)，每克(ke)活性(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)的(de)COD可(ke)達到(dao)本(ben)身質(zhi)量的(de)百分之幾十。 在(zai)廢水(shui)處(chu)(chu)理廠中(zhong)(zhong)(zhong)增加(jia)了三(san)級廢水(shui)處(chu)(chu)理能(neng)(neng)使BOD的(de)去除效果(guo)達到(dao)95%。活性(xing)炭(tan)以物(wu)(wu)(wu)理吸(xi)(xi)附(fu)的(de)形(xing)式去除水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)有(you)(you)機(ji)物(wu)(wu)(wu)，吸(xi)(xi)附(fu)前后被吸(xi)(xi)附(fu)的(de)性(xing)質(zhi)并未變(bian)化，如(ru)果(guo)能(neng)(neng)采用(yong)適當的(de)解吸(xi)(xi)方法(fa)，還能(neng)(neng)回收(shou)水(shui)中(zhong)(zhong)(zhong)有(you)(you)價(jia)值(zhi)的(de)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)。如(ru)果(guo)把粉狀活性(xing)炭(tan)投入爆氣設(she)備中(zhong)(zhong)(zhong)，炭(tan)粉與微生物(wu)(wu)(wu)形(xing)成了一(yi)種(zhong)凝聚體(ti)，可(ke)使處(chu)(chu)理效果(guo)超過一(yi)般的(de)二(er)級生物(wu)(wu)(wu)處(chu)(chu)理法(fa)，出(chu)水(shui)水(shui)質(zhi)接近于三(san)級處(chu)(chu)理。

此(ci)外，還能夠使活性(xing)炭污泥變得(de)縝密和結(jie)實，降低(di)出水渾(hun)濁度，提高(gao)二級處(chu)理的(de)水力負(fu)荷(he)。粉(fen)狀炭可以間(jian)斷地加入，對于現有的(de)二級處(chu)理廠(chang)可在不增(zeng)加三級處(chu)理投資的(de)情況下，提高(gao)處(chu)理效果。

3.3 粉狀活性炭在(zai)給(gei)水處理中的應用

粉狀活性炭在給水處理中的應用已有70年左右的歷史。自從美國首次使用粉狀活性炭去除氯酚產生的臭味以后，活性炭成為給水處理中去除色、嗅、味和有機物的有效方法之一。國外對粉狀活性炭吸附性能做的大量研究表明：粉狀活性炭對三氯苯酚、農藥中所含有機物，三鹵甲烷及前體物以及消毒副產物三氯醋酸、二氯醋酸和二鹵乙腈等均有很好的吸附效果，對色、嗅、味的去除效果已得到公認。

粉(fen)狀活性炭(tan)在(zai)歐洲、美(mei)國(guo)、日(ri)本等地的(de)應用很普遍，美(mei)國(guo)20世(shi)紀(ji)80年(nian)代初期(qi)(qi)每年(nian)在(zai)給(gei)水(shui)處理中所用粉(fen)狀活性炭(tan)約25萬噸，且有逐年(nian)增加的(de)趨勢(shi)。我(wo)國(guo)20世(shi)紀(ji)60年(nian)代末(mo)期(qi)(qi)開(kai)始注(zhu)意污染水(shui)源(yuan)的(de)除嗅、除味問題。粉(fen)末(mo)活性炭(tan)在(zai)上海、哈爾(er)濱、合(he)肥、廣州都(dou)曾試用過。

粉狀活性炭(tan)應(ying)用的主要(yao)特(te)點(dian)是(shi)(shi)設備投資低，價格便宜，吸附速度快，對短(duan)期及突(tu)發(fa)性水(shui)質污染適應(ying)能(neng)力強。 自來水(shui)廠中(zhong)應(ying)用粉狀活性炭(tan)吸附技(ji)術(shu)，是(shi)(shi)一項非常有前景的技(ji)術(shu)。但是(shi)(shi)，由于未能(neng)很好(hao)地解決該(gai)技(ji)術(shu)在應(ying)用方面存在的局(ju)限性，仍(reng)然難(nan)以發(fa)揮(hui)粉狀活性炭(tan)技(ji)術(shu)的優勢，導致該(gai)技(ji)術(shu)應(ying)用不(bu)能(neng)達到(dao)實際(ji)效果。

在自(zi)來水廠中的應用必須解決理論(lun)依據和應用兩大類問(wen)題。理論(lun)上應解決的問(wen)題主要(yao)有以下幾個方面：

1.根據水廠原水的水質(zhi)狀況，特別是有(you)機物分子量的分布狀況，確定投加(jia)粉狀活(huo)性炭的炭種(zhong)和不同(tong)炭種(zhong)活(huo)性炭對有(you)機物去(qu)除效果的影(ying)響；

2.根(gen)據水廠的(de)實際水質情況，確定(ding)合(he)適、合(he)理(li)的(de)投(tou)加(jia)點及投(tou)加(jia)方式(shi)，以(yi)解決粉狀活(huo)性(xing)炭與混(hun)凝劑(ji)吸(xi)附競爭的(de)矛盾，提高粉狀活(huo)性(xing)炭使用效率。