活性炭作(zuo)為一種比(bi)較特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)碳(tan)質材料，以其發達(da)的(de)(de)(de)孔隙(xi)結(jie)構、巨大的(de)(de)(de)比(bi)表面積、良(liang)好(hao)的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)質、很強的(de)(de)(de)吸附能力以及優異的(de)(de)(de)再(zai)生能力，被廣泛應用于(yu)環(huan)保(bao)等各個領域，文章將著重介紹(shao)活性(xing)炭吸附技術在(zai)水處(chu)理中的(de)(de)(de)應用。

1.活性(xing)炭的物理化學特性(xing)

1.1 活性炭（AC）

活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)是(shi)常用(yong)的(de)(de)(de)一種非極(ji)性(xing)(xing)(xing)(xing)吸附劑，性(xing)(xing)(xing)(xing)能穩定，抗腐蝕，故應用(yong)廣泛。它是(shi)一種具有(you)(you)吸附性(xing)(xing)(xing)(xing)能的(de)(de)(de)炭(tan)(tan)基物(wu)(wu)質的(de)(de)(de)總稱。把含碳(tan)的(de)(de)(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)質加熱炭(tan)(tan)化，去除(chu)全部揮發物(wu)(wu)，在(zai)經藥品（如ZnCl2等(deng)）或水蒸(zheng)汽活化，制(zhi)成多孔(kong)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)素(su)結構吸附劑。活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)有(you)(you)粉(fen)狀和粒(li)狀兩(liang)種，工業上多采用(yong)粒(li)狀活性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)。

由(you)于原料和制法的不同，其孔徑(jing)(jing)分布(bu)不同，一般分為：碳(tan)分子篩，孔徑(jing)(jing)在(zai)10×10-10m以(yi)(yi)下(xia)；活性焦炭，孔徑(jing)(jing)20×10-10以(yi)(yi)下(xia)；活性炭，孔徑(jing)(jing)在(zai)50×10-10m以(yi)(yi)下(xia)。

1.2 活性炭纖維（ACF）

活(huo)性炭(tan)纖(xian)維(wei)是一種新型(xing)吸(xi)(xi)附功能材料，它以木質(zhi)素(su)、纖(xian)維(wei)素(su)、酚醛(quan)纖(xian)維(wei)、聚丙烯纖(xian)維(wei)、瀝(li)青纖(xian)維(wei)等為原料，經炭(tan)化(hua)和(he)活(huo)化(hua)制的(de)。與活(huo)性炭(tan)相比較特有(you)的(de)微孔(kong)結構，更高的(de)外(wai)表面和(he)比表面積以及多種官(guan)能團，平均細孔(kong)直徑(jing)也更小，通過物(wu)理吸(xi)(xi)附以及物(wu)理化(hua)學(xue)吸(xi)(xi)附等方式在廢(fei)水、廢(fei)氣(qi)處(chu)理、水凈化(hua)領(ling)域得到了廣泛應用(yong)。

纖維(wei)狀活(huo)(huo)性炭(tan)微(wei)孔體積(ji)占總孔體積(ji)90%左右，其(qi)微(wei)孔孔徑大部分在1nm左右，沒有(you)過度孔和(he)大孔。比(bi)表面(mian)積(ji)一(yi)般為600～1200m2/g，甚至(zhi)可(ke)達3000m2/g。活(huo)(huo)性炭(tan)纖維(wei)脫附(fu)(fu)(fu)再生速(su)率(lv)快，時(shi)間短，且其(qi)性能不(bu)變，這(zhe)一(yi)點優于活(huo)(huo)性炭(tan)。與活(huo)(huo)性炭(tan)一(yi)樣(yang)，活(huo)(huo)性炭(tan)纖維(wei)吸附(fu)(fu)(fu)時(shi)無選(xuan)擇(ze)性，主要用于吸附(fu)(fu)(fu)有(you)機污(wu)染物，一(yi)般用于煉(lian)油廠(chang)綜合廢水(shui)處(chu)理。

2.活性(xing)炭的吸(xi)附(fu)作用(yong)與吸(xi)附(fu)形(xing)式(shi)

2.1 活性(xing)炭處理

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(xing)式

將(jiang)溶質聚集在固體表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)作(zuo)用(yong)稱為吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)用(yong)。活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)具有(you)(you)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)用(yong)。吸(xi)附(fu)(fu)(fu)可(ke)以看成(cheng)是(shi)一種表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)現(xian)象，所以吸(xi)附(fu)(fu)(fu)與(yu)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)特性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)有(you)(you)密切關系。活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)有(you)(you)巨大的(de)(de)內部(bu)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)和孔隙(xi)分(fen)布。它的(de)(de)外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)積(ji)和表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)氧(yang)化(hua)狀(zhuang)態的(de)(de)作(zuo)用(yong)是(shi)較小的(de)(de)，外(wai)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)是(shi)提供與(yu)內孔穴相通的(de)(de)許(xu)多(duo)通道。表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)氧(yang)化(hua)物(wu)的(de)(de)主要作(zuo)用(yong)是(shi)使(shi)疏水性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)炭(tan)(tan)骨架具有(you)(you)親水性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)，使(shi)活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)對(dui)許(xu)多(duo)極性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)和非(fei)極性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)化(hua)合(he)物(wu)具有(you)(you)親和力。活性(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具有(you)(you)表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)能，其(qi)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)用(yong)是(shi)構成(cheng)孔洞(dong)壁表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)碳原子(zi)受力不平(ping)衡所致，從(cong)而引起表(biao)(biao)面(mian)(mian)(mian)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)用(yong)。

3 活(huo)性炭(tan)吸附(fu)技術在(zai)水處理中的應用

3.1 活性炭吸附技術應用于水處理(li)中的概況

實(shi)踐證明(ming)，活(huo)(huo)性(xing)炭是用于(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)和廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)(li)較為(wei)理(li)(li)(li)想(xiang)的(de)(de)一種吸附劑，研究(jiu)活(huo)(huo)性(xing)炭用于(yu)(yu)水(shui)(shui)(shui)和廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)(li)已有(you)十年的(de)(de)歷史。近二十年來，由于(yu)(yu)活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)再生問(wen)題得(de)到了較為(wei)滿意的(de)(de)解決，同時，活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)制造成本也有(you)了降(jiang)低(di)， 活(huo)(huo)性(xing)炭吸附技術在(zai)(zai)國(guo)內外才(cai)逐(zhu)漸推廣(guang)使用，目前使用最多的(de)(de)是三級廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)(li)和給水(shui)(shui)(shui)除臭。 20世(shi)紀(ji)60年代初，歐美(mei)各國(guo)開始大量使用活(huo)(huo)性(xing)炭吸附水(shui)(shui)(shui)源凈化(hua)的(de)(de)有(you)效手段。我國(guo)20世(shi)紀(ji)60年代已將活(huo)(huo)性(xing)炭用于(yu)(yu)二硫化(hua)碳(tan)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)處理(li)(li)(li)，自70年代初以(yi)來，粒狀活(huo)(huo)性(xing)炭處理(li)(li)(li)工(gong)業(ye)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)，不論在(zai)(zai)技術上，還(huan)是在(zai)(zai)應用范(fan)圍和處理(li)(li)(li)規模(mo)(mo)上都發(fa)展很快。在(zai)(zai)煉油(you)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)、炸藥廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)、印(yin)染(ran)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)、化(hua)工(gong)廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)、電(dian)鍍廢(fei)(fei)水(shui)(shui)(shui)等處理(li)(li)(li)都已在(zai)(zai)生產上形(xing)成較大規模(mo)(mo)的(de)(de)應用，并取得(de)了滿意的(de)(de)效果。

3.2 活性(xing)炭在(zai)廢水處理(li)中的應用

活性炭(tan)(tan)(tan)有(you)不同(tong)的(de)(de)形(xing)態(tai)，目前(qian)在(zai)水(shui)處(chu)理(li)上(shang)仍以(yi)粒(li)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)和粉(fen)(fen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)兩(liang)種為(wei)(wei)主。粉(fen)(fen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)于(yu)(yu)間歇吸(xi)附，即按一(yi)定的(de)(de)比例，把(ba)粉(fen)(fen)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)炭(tan)(tan)(tan)加到被(bei)處(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)中，混合(he)均(jun)勻(yun)，藉沉淀或過濾將炭(tan)(tan)(tan)、水(shui)分(fen)離，這種方法也稱(cheng)為(wei)(wei)靜態(tai)吸(xi)附。粒(li)狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)炭(tan)(tan)(tan)用(yong)于(yu)(yu)連續吸(xi)附，被(bei)處(chu)理(li)的(de)(de)水(shui)通(tong)過炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附床，使水(shui)得到凈化(hua)，這種方法在(zai)形(xing)式上(shang)與固定床完(wan)全一(yi)樣，也稱(cheng)為(wei)(wei)動態(tai)吸(xi)附。能被(bei)活性炭(tan)(tan)(tan)吸(xi)附的(de)(de)物(wu)質很(hen)多，包括有(you)機的(de)(de)或無機的(de)(de)，離子型(xing)的(de)(de)或非離子型(xing)的(de)(de)，此外，活性炭(tan)(tan)(tan)的(de)(de)表面(mian)還能起催化(hua)作用(yong)，所以(yi)可(ke)用(yong)于(yu)(yu)許多不同(tong)的(de)(de)場合(he)。

活(huo)性(xing)炭對水(shui)中溶解性(xing)的(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)有(you)(you)很強的(de)吸附(fu)能力，對去除(chu)(chu)水(shui)中絕(jue)大部(bu)分有(you)(you)機污染物(wu)(wu)質都有(you)(you)效果，如(ru)酚和苯類化(hua)合物(wu)(wu)、石油以及(ji)其他(ta)許多的(de)人工(gong)合成的(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)。水(shui)中有(you)(you)些有(you)(you)機污染物(wu)(wu)質難于(yu)用(yong)生化(hua)或氧化(hua)法去除(chu)(chu)，但(dan)易被活(huo)性(xing)炭吸附(fu)。

由于活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)處(chu)理的(de)成本比(bi)其(qi)他一般處(chu)理方(fang)法要高。所以當水(shui)(shui)中有(you)機物的(de)濃度較高時(shi)，應(ying)采用其(qi)他較為(wei)經濟的(de)方(fang)法先(xian)將(jiang)有(you)機物的(de)含量降低到一定程度在進行處(chu)理。在廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理中，通常(chang)是(shi)將(jiang)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)吸(xi)附(fu)(fu)工(gong)藝(yi)放在生化吹的(de)后面，稱(cheng)為(wei)活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)三級廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理，進一步減少廢(fei)水(shui)(shui)中有(you)機物的(de)含量，去(qu)除那些微(wei)生物不易(yi)分解的(de)污染物，使(shi)(shi)經過活(huo)性(xing)(xing)炭(tan)(tan)處(chu)理后的(de)水(shui)(shui)能(neng)(neng)達(da)到排(pai)放標準(zhun)的(de)要求，或(huo)使(shi)(shi)處(chu)理后的(de)水(shui)(shui)能(neng)(neng)回到生產工(gong)藝(yi)中重(zhong)復使(shi)(shi)用，達(da)到生產用水(shui)(shui)封閉循環的(de)目(mu)的(de)。

活(huo)(huo)性炭(tan)吸(xi)附有機物(wu)的(de)(de)(de)能(neng)力(li)是十分(fen)大的(de)(de)(de)，在(zai)(zai)三(san)級廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理中(zhong)，每(mei)克活(huo)(huo)性炭(tan)吸(xi)附的(de)(de)(de)COD可達到(dao)本身(shen)質量的(de)(de)(de)百(bai)分(fen)之幾十。 在(zai)(zai)廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理廠中(zhong)增加了(le)三(san)級廢(fei)水(shui)(shui)處(chu)理能(neng)使(shi)BOD的(de)(de)(de)去除效(xiao)果(guo)(guo)達到(dao)95%。活(huo)(huo)性炭(tan)以(yi)物(wu)理吸(xi)附的(de)(de)(de)形式去除水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)有機物(wu)，吸(xi)附前后被(bei)吸(xi)附的(de)(de)(de)性質并未(wei)變化，如(ru)果(guo)(guo)能(neng)采用適當的(de)(de)(de)解吸(xi)方法，還能(neng)回收水(shui)(shui)中(zhong)有價值的(de)(de)(de)物(wu)質。如(ru)果(guo)(guo)把粉狀活(huo)(huo)性炭(tan)投(tou)入(ru)爆氣設備中(zhong)，炭(tan)粉與微生物(wu)形成了(le)一種凝聚體，可使(shi)處(chu)理效(xiao)果(guo)(guo)超過一般(ban)的(de)(de)(de)二(er)級生物(wu)處(chu)理法，出水(shui)(shui)水(shui)(shui)質接近(jin)于(yu)三(san)級處(chu)理。

此外，還能(neng)夠使活(huo)性(xing)炭污泥(ni)變(bian)得(de)縝密(mi)和結實，降低出(chu)水(shui)渾濁度，提高(gao)二級處(chu)理(li)(li)的水(shui)力負荷。粉狀炭可以(yi)間斷地加入，對于現(xian)有的二級處(chu)理(li)(li)廠可在不增加三級處(chu)理(li)(li)投(tou)資的情況下，提高(gao)處(chu)理(li)(li)效果。

3.3 粉(fen)狀活性(xing)炭在給水處理中的應用

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。

粉狀(zhuang)活(huo)性(xing)炭(tan)在歐洲、美(mei)國、日本等(deng)地的應用(yong)很普遍，美(mei)國20世紀(ji)80年代初期每年在給水(shui)處理中所用(yong)粉狀(zhuang)活(huo)性(xing)炭(tan)約25萬噸，且有逐年增加的趨勢。我國20世紀(ji)60年代末(mo)期開始注意污染(ran)水(shui)源(yuan)的除嗅、除味問題。粉末(mo)活(huo)性(xing)炭(tan)在上海、哈爾濱、合肥(fei)、廣州都曾試用(yong)過。

粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭應用的(de)主要(yao)特點是(shi)設(she)備(bei)投(tou)資低，價(jia)格便宜，吸附(fu)速度快，對短期及突(tu)發性水(shui)質污(wu)染適(shi)應能力強。 自來水(shui)廠(chang)中應用粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭吸附(fu)技(ji)(ji)術(shu)，是(shi)一(yi)項非常有前景的(de)技(ji)(ji)術(shu)。但是(shi)，由于未(wei)能很好地解決該技(ji)(ji)術(shu)在應用方面存在的(de)局限性，仍然難以發揮粉狀(zhuang)活(huo)(huo)性炭技(ji)(ji)術(shu)的(de)優勢，導致該技(ji)(ji)術(shu)應用不能達(da)到實際(ji)效果。

在(zai)自來水廠(chang)中(zhong)的(de)應用必須解決(jue)理論依(yi)據(ju)和應用兩大(da)類(lei)問(wen)題。理論上應解決(jue)的(de)問(wen)題主要有以(yi)下幾(ji)個方面：

1.根據水(shui)廠原水(shui)的水(shui)質狀(zhuang)(zhuang)況，特別(bie)是有機物分(fen)子量的分(fen)布狀(zhuang)(zhuang)況，確定投加(jia)粉狀(zhuang)(zhuang)活性炭的炭種和不(bu)同炭種活性炭對有機物去除效果的影響；

2.根據水廠的(de)實(shi)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，以(yi)解決(jue)粉狀(zhuang)活性炭與混(hun)凝(ning)劑吸附競爭的(de)矛(mao)盾，提(ti)高粉狀(zhuang)活性炭使用效率。