活性炭吸附

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。

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

椰维炭是以椰壳为原料，经高温活化、碳化处理，同时负载光触媒、碳纤维而成的一种新型活性炭。其对有机气体吸附能力比普通活性炭高5倍至以上，吸附速率更快

椰维炭具有发达的比表面积，丰富的微孔径。比表面积可达1000-1600m2/g，微孔体积90%左右，其微孔孔径为10A-40A。具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点

活性炭吸附类型据固体外表吸附力的不一样，吸附可分为物理吸附、化学吸附同离子交流吸附等三种类型:

吸附剂和吸附质(溶质)经过分子力发作的吸附称为物理吸附。这是最常见的一种吸附表象，它的特点是被吸附物的分子不是附着在吸附剂外表固定点上，而稍能在介面上作自在挪动。因为吸附是分子力导致的，吸附热较小，物理吸附不需求活化能，在低温条件下即可进行。这种吸附是可逆的，在吸附的一起被吸附的分子由子热运动还会脱离固体外表，这种表象称为解吸。物理吸附可构成单分子吸附层或多分子吸附层。因为分子间力是普遍存在的，所以一种吸附剂可吸附多种物质，但因为吸附质(溶质)性质不一样，吸附的量也有所不一样。这种吸附表象与吸附剂的外表积、细孔散布有密切关系。

吸附剂和吸附质(溶质)之间靠化学键的效果，发作化学反应，使吸附剂与吸附质(溶质)之间结实的联络在一起。因为化学反应需求很多的活化能，通常需求在较高温度下进行，吸附热较大。化学吸附是一种选择性吸附，即一种吸附剂只对某种或特定几种物质有吸附效果。因为化学吸附是靠吸附剂和吸附质直接的化学键力进行的，所以化学吸附仅能构成单分于层，吸附是比较稳定的，不易解吸，这种吸附与吸附剂的外表化学性质直接有关，与吸附质的化学性质有关。

一种物质的离子因为静电引力集聚在吸附剂外表的带电点上，在吸附过程中，伴随着等量离子的交流，即每吸附一个吸附质(溶质)的离子。吸附剂一起要放出一个等量的离子，即离子交流。离子的电荷是交流吸附的决定因素。若是吸附质(溶质)的浓度一样，离子所带的电荷越多，它在吸附剂外表上的反电荷点上的吸附力越强。关于电荷一样的离子，水化半径越小，越能更严密地接近于吸附点，有利于吸附。 物理吸附、化学吸赞同离子交流吸附往往一起存在，在活性炭吸附法水处理过程中，使用3种吸附的归纳效果到达去掉污染物的意图。关于不一样的吸附物质，3种吸附所起的效果不一样

在两相界面,一个阶段的材料或溶解在溶质像另一阶段处理和积累,使两个相变材料集中攻击过程称为吸附过程,吸附能攻击在液固、气固的界面,吸附作为一种外观表示,这里指的是外观的练习是一种接口。从活性炭吸附在废水污染物质是液-固相吸附,在活性炭和水之间的间隔约是一个接口(触摸表面),在这个界面区域攻击吸附。一个阶段物料浓度降低,和另一个阶段物料浓度增加。因此在污水处理,使用固体吸附剂吸附的污水污染物质,然后对净化处理的意图。

这里主要指固体吸附剂，如:活性炭、硅藻土、沸石、离子交换树脂等。通常固体外表都有吸附效果，因为吸附可当作是一种外表表象，所以与吸附剂的外表特性有亲近的联系。

1、比外表积 单位分量的吸附剂所具有的外表积称为比外表积(㎡/g)，跟着物质空地的多少而改变。比外表积越大，吸附才能越强，通常比外表积随物质多孔性的增大而增大。因为孔性活性炭的比外表积可达1000㎡/g以上，因而活性炭在水处置中是一种杰出的吸附剂。

2、外表能 液体或固体物质内部的分子受它周围分子的引力在各个方向上都是均衡的，通常内层分子之间引力大于外层分子引力，因而，一种物质的外表分子比内部分子具有剩余的能量，即成为外表能。固体外表因为具有外表能，所以导致外表吸附效果。

3、外表化学性质 在固体外表上的吸附除与其比外表积有关外，还与固体所具有的晶体结构中的化学键有关。固体对溶解中电解质离子的选择性吸附就与这种特性有关。 总归，固体外表积的巨细只提供了被吸附物与吸附剂之间的触摸时机，外表能从能量的视点研讨吸附外表进程主动发作的缘由，而吸附剂外表的化学状况在各种特性吸附中起着重要的效果。

4、关于吸附表象有必要从吸附剂、溶剂、溶质(吸附剂)三者之间的相互效果去研讨，在水处置进程中，当吸附剂(如活性炭)加入到水中后，若是吸附质(溶质)有较强的疏水性，而对吸附剂有较大的亲合性，则吸附剂(溶质)易被吸附。反之则不易被吸附。即吸附剂(溶质)溶解度的巨细，影响其被吸附的难易程度。而吸附剂(溶质)分子的极性是影响其溶解度的主要因素。在吸附剂中活性炭的极性较小，对水中极性较差的溶质有较大的亲和力，所以易吸附这些溶质，而不易吸附极性强的水和其他极性物质。因而，活性炭是水处置中吸附极性较差的有机污染物的一种杰出的吸附剂。

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。

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。

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。

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。

活性炭吸附池（activated carbonad sorption tank）指的是由单一颗粒活性炭作为吸附介质的处理构筑物。

活性炭吸附法脱氮是用活性炭作吸附剂吸附去除尾气中NOX的技术。活性炭能吸附NO2，还能促进NO氧化成NO2。特定品种的活性炭还可使NOX还原为N2。活性炭可定期用碱液再生。NOX尾气中氮含量大有利于吸附；水分的存在亦有利于吸附，湿度大于50%时，这种影响更为显著。活性炭吸附法可同时脱附尾气中的硫氧化物。在300℃以上活性炭有自燃的可能，给吸附和再生造成困难，限制了它的应用。