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。

目录

1制法

2性能

3粉状炭

4应用

5水处理

6再生

7定义

8吸附类型

物理吸附

化学吸附

交流吸附

 1.制法

  活性炭

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。

2.性能

活性炭用木屑、果壳、褐煤等含碳物质为原料，经碳化和活化制成。有粉状（粒径为10～50微米）和颗粒状（粒径为0.4～2.4毫米）两种。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。
　　活性炭在同温同压下,不同吸附剂对一定分子的吸附能力有所不同。
　　活性炭不断吸附水中溶质，直到吸附平衡即溶质浓度不再改变时为止。一定温度下，达到吸附平衡时，单位重量活性炭所吸附的溶质重量和水中溶质浓度的关系曲线，称为吸附等温线。曲线常用弗罗因德利希公式表示：

X/M=kC1/n
　　式中X为活性炭吸附的溶质量;M为所加活性炭重量;C为达到吸附平衡时，水中溶质浓度；k和n为试验得出的常数。

3.粉状炭

粉状活性炭以优质木炭为原料，经特殊生产工艺精制而成，有物理法、化学法两种。经水蒸气活化后，精制处理，粉碎而成。本品外观为黑色粉末状，在一般溶液下均不溶解。无臭无味，具有表面积大吸附为强、纯度高、滤速快、质量稳定，具有絮凝效应和助滤效应等特点。广泛适用于食品、医药、味精化工等产品的脱色、除杂精制。也可以用于水的净化处理。

4.应用

椰壳活性炭在废气处理中的应用

1.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。

2.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。

3.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。

4.椰壳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，都是利用活性炭卓越的吸附性能，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。

5.水处理

活性炭最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，用活性炭处理最为有效，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（见过滤）。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。

6.再生

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。