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　　【瀚高中聯(lián)】水處理中的活性炭是什么？
 

　　活性炭是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體，在水處理過(guò)程中當(dāng)有著廣泛的應(yīng)用，那么如何選擇活性炭？我們來(lái)一起分析一下！
 

　　什么是活性炭
 

　　活性炭是一種含碳材料制成的外觀呈黑色，內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，比表面積大、吸附能力強(qiáng)的一類微晶質(zhì)碳素材料，是一種常用的吸附劑、催化劑或催化劑載體?；钚蕴堪丛蟻?lái)源可分為：木質(zhì)活性炭、果殼活性炭、獸骨/血活性炭、礦物原料活性炭、合成樹脂活性炭、橡膠/塑料活性炭、再生活性炭等；活性炭按外觀形態(tài)可分為：粉狀、顆粒狀、不規(guī)則顆粒狀、圓柱形、球形和纖維狀等?；钚蕴康膽?yīng)用極其廣泛，其用途幾乎涉及所有的國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門和人們?nèi)粘Ｉ?，如水質(zhì)凈化、黃金提取、糖液脫色、藥品針劑提煉、血液凈化、空氣凈化、人體安全防護(hù)等。
 

　　活性炭的原理
 

　　1.過(guò)濾原理
 

　　活性炭過(guò)濾器是將水中懸浮狀態(tài)的污染物進(jìn)行截留的過(guò)程，被截留的懸浮物充塞于活性炭間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小，隨活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容納懸浮物的空間越大。其表現(xiàn)為過(guò)濾能力增強(qiáng)，納污能力增加，截污量增大。同時(shí)，活性炭濾層孔隙越大，水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性炭濾層，在有足夠保護(hù)厚度的條件下，懸浮物可以更多地被截留，使中下層濾層更好地發(fā)揮截留作用，機(jī)組截污量增加。
 

　　從嚴(yán)格的理論上講，活性炭所具有的對(duì)懸浮物的截留能力來(lái)自活性炭所提供的表面積。流速低時(shí)，機(jī)組的過(guò)濾能力主要地來(lái)自活性炭的篩除作用，而流速快時(shí)，過(guò)濾能力來(lái)自活性炭顆粒表面的吸附作用，在過(guò)濾過(guò)程中活性炭所提供的顆粒表面積越大，對(duì)水中懸浮物的附著力越強(qiáng)。
 

　　2.吸附原理
 

　　根據(jù)吸附過(guò)程中活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同，可將吸附分為兩大類：物理吸附和化學(xué)吸附(又稱活性吸附)。在吸附過(guò)程中，當(dāng)活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時(shí)稱為物理吸附；當(dāng)活性炭分子和污染物分 子之間的作用力是化學(xué)鍵時(shí)稱為化學(xué)吸附。物理吸附的吸附強(qiáng)度主要與活性炭的物理性質(zhì)有關(guān)，與活性炭的化學(xué)性質(zhì)基本無(wú)關(guān)。由于范德華力較弱，對(duì)污染物分子的結(jié)構(gòu)影響不大，這種力與分子間內(nèi)聚力一樣，故可把物理吸附類比為凝聚現(xiàn)象。物理吸附時(shí)污染物的化學(xué)性質(zhì)仍然保持不變。
 

　　由于化學(xué)鍵強(qiáng)，對(duì)污染物分子的結(jié)構(gòu)影響較大，故可把化學(xué)吸附看做化學(xué)反應(yīng)，是污染物與活性炭間化學(xué)作用的結(jié)果?；瘜W(xué)吸附一般包含電子對(duì)共享或電子轉(zhuǎn)移，而不是簡(jiǎn)單的微擾或弱極化作用，是不可逆的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。物理吸附和化學(xué)吸附的根本區(qū)別在于產(chǎn)生吸附鍵的作用力。
 

　　吸附過(guò)程是污染物分子被吸附到固體表面的過(guò)程，分子的自由能會(huì)降低，因此，吸附過(guò)程是放熱過(guò)程，所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學(xué)吸附的作用力不同，它們?cè)谖綗帷⑽剿俾?、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數(shù)和吸附光譜等方面表現(xiàn)出一定的差異。活性炭吸附技術(shù)在國(guó)內(nèi)用于醫(yī)藥、化工和食品等工業(yè)的精制和脫色已有多年歷史。20世紀(jì)70年代開始用于工業(yè)廢水處理。生產(chǎn)實(shí)踐表明，活性炭對(duì)水中微量有機(jī)污染物具有的吸附性，它對(duì)紡織印染、染料化工、食品加工和有機(jī)化工等工業(yè)廢水都有良好的吸附效果。一般情況下，對(duì)廢水中以BOD、COD等綜合指標(biāo)表示的有機(jī)物，如合成染料、表面性劑、酚類、苯類、有機(jī)氯、農(nóng)藥和石油化工產(chǎn)品等，都有*的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成為工業(yè)廢水二級(jí)或三級(jí)處理的主要方法之一。
 

　　吸附是一種物質(zhì)附著在另一種物質(zhì)表面上的緩慢作用過(guò)程。吸附是一種界面現(xiàn)象，其與表面張力、表面能的變化有關(guān)。引起吸附的推動(dòng)能力有兩種，一種是溶劑水對(duì)疏水物質(zhì)的排斥力，另一種是固體對(duì)溶質(zhì)的親和吸引力。廢水處理中的吸附，多數(shù)是這兩種力綜合作用的結(jié)果?；钚蕴康谋缺砻娣e和孔隙結(jié)構(gòu)直接影響其吸附能力，在選擇活性炭時(shí)，應(yīng)根據(jù)廢水的水質(zhì)通過(guò)試驗(yàn)確定。對(duì)印染廢水宜選擇過(guò)渡孔發(fā)達(dá)的炭種。此外，灰分也有影響，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附質(zhì)分子的大小與炭孔隙直徑愈接近，愈容易被吸附；吸附質(zhì)濃度對(duì)活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內(nèi)，吸附量是隨吸附質(zhì)濃度的增大而增加的。另外，水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少。
 

水處理活性炭的選型
 

　　好的活性炭必須具有吸附容量大、使用壽命長(zhǎng)、機(jī)械強(qiáng)度高、灰份低、易沖洗、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)，它不但能除去異臭、異味、提高色度，而且對(duì)水中的各種有毒有害物質(zhì)如：氯、酚、汞、鉛、砷、氯化物、洗滌劑、農(nóng)藥、化肥等污染物具有很高的去除率。
 

　　具體主要技術(shù)指標(biāo)如下：
 

　　1、粒度(10—24目2.0—0.8mm )：≥95%說(shuō)明：通常來(lái)說(shuō)，顆粒越小的活性炭，比表面積越大，也就是吸附效果越好，但是顆粒越小，損耗也會(huì)越大，粉塵也會(huì)越多。
 

　　2、碘吸附值：≥1000mg/g說(shuō)明：一般來(lái)說(shuō)碘吸附值越高，活性炭的吸附能力越強(qiáng)。
 

　　3、比表面積：1000---1200m2/g說(shuō)明：若取1克活性炭，將里面所有的孔壁都展開成一個(gè)平面，這個(gè)面積將達(dá)到1000平方米(既比表面積為1000g/m2)！影響活性炭吸附性的主要因素就取決于內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)達(dá)程度。(既比表面積越大，活性炭的吸附效果越好)。
 

　　4、亞甲蘭脫色力：≥10mL/g說(shuō)明：除色能力。
 

　　5、耐磨強(qiáng)度：≥95%說(shuō)明：即耐磨損或抗磨擦的性能；強(qiáng)度越高，活性炭性能越好。
 

　　6、干燥減量：≤10%說(shuō)明：干燥減量及指水分，此值越低，活性炭質(zhì)量越好。
 

　　7、灼燒殘?jiān)?le;3%說(shuō)明：灼燒殘?jiān)爸富曳?，此值越低，活性炭質(zhì)量越好。
 

　　8、充填比重：0.48---0.55g/mL說(shuō)明：充填比重及指密度，一般密度越小，活性炭的吸附力越好。
 

　　9、PH值：6—8