活性炭在水處理中的應用

郭得忠

活性炭在水處理中的應用

郭得忠

（上海藍星聚甲醛有限公司，上海 201419）

由于活性炭具備非常好的吸附性能、還具有較大的比表面積、茂盛的孔隙結構和穩定的化學性質而在化工、醫藥、食品及環保領域得到日益廣泛的應用。介紹了活性炭作為固體吸附劑的性能，以及在水污染處理中的應用。

活性炭；比表面積；吸附性能；水污染處理

1　前言

隨著經濟社會的日益發展和城鎮人民生活水平的提高，以工業廢水和農業、城市污水等為主，對飲用水源的污染日益嚴重。據統計，近年來全國每年排放廢水達700多億t，其中不僅含有大量有毒化學成分，而且含多種重金屬離子。因此采用普通給水凈化工藝，對一些污染物如病毒、合成化學物及金屬離子不能有效去除，而活性炭具有的發達的孔隙結構和巨大的比表面積特性，對溶解于水中的的有機物具有較強的吸附能力，而且對一些難以去除的有機物都有較好的去除效果。因而活性炭吸附技術在水處理中已得到普遍應用，且在飲用水制備及天然水凈化過程中的需求量也日益增長。

2　活性炭的基本介紹

2.1活性炭的特點

活性炭是黑色粉末狀或塊狀、顆粒狀、蜂窩狀的無定形碳，也有排列規整的晶體碳，外觀為暗黑色，比重比水輕。活性炭的主要原料為含碳的木質、煤炭等材料，如大部分的煤、木材炭、果核、椰子殼、核桃殼等，將這些含碳材料放到高溫和一定壓力下的活化爐中，經過熱解作用活化從而制得活性炭。

2.2活性炭的分類及基本應用

用于水處理的活性炭一般有粉末炭和顆粒炭。粉末炭的主要優點是設備投資省，來源比較廣，價格相對便宜，由于比表面積更大故吸附速度較快，對短期及突發性水質污染有明顯消除效果。粉末炭廣泛應用于去除水中的色、嗅、味和微量有機物。

3　活性炭的性能

3.1活性炭過濾性能

活性炭加入水中以后，水中懸浮狀態的污染物被截留充塞于活性炭發達的孔隙中，這就是活性炭的過濾性能。其孔隙尺寸以及孔隙率的大小，隨活性炭粒度的加大而增加。

3.2活性炭的吸附性能

吸附性能是利用活性炭的物理作用、化學作用、催化氧化和還原等作用去除水中污染物的水處理方法。吸附過程中，活性炭分子和污染物分子之間的作用力是分子力（或靜電引力）時稱為物理吸附；當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。

3.3影響活性炭過濾及吸附性能的因素

活性炭的比表面積是影響過濾吸附的重要因素之一，比表面積越大，過濾吸附性能越好。

吸附質的分子的大小與活性炭孔徑大小接近或相同時，有利于過濾吸附；當然，活性炭的過濾吸附能力也與污水濃度有關，在一定的范圍內，吸附量隨被吸附溶質平衡濃度的提高而提高。

水溶液的pH值也會影響活性炭從水中吸附有機污染物質的效果，pH值越低時效果越好。

4　活性炭在水處理中的應用

4.1除臭、除味，去除余氯

以天然湖泊作為水源時，由于湖泊的富營養化、藻類的大量繁殖，使水體帶有臭味，在夏季高溫季節更為強烈，如上海某水廠，備有粉末炭的投加裝置，在水質惡化時用加投粉狀末炭的辦法，改善水廠水的嗅、味問題。

在給水凈化工藝中，多采用加氯消毒的辦法。供水要求在給水管道末梢，水中游離氯量不低于0.01mg/L。對那些受生物和有機化學污染嚴重的水源，加氯量就要增加。因此使用活性炭脫除給水中微量余氯，是最有效的辦法。

4.2去除ABS（烷基苯硫酸鈉，合成洗滌劑）

隨著合成洗滌劑在工業及生活上大量地使用，ABS對水質的污染也日益嚴重，含量較高時在水中會出現泡沫，影響水體的自凈和水質處理。因此，活性炭吸附法是最為有效的處理方法之一。

4.3活性炭處理含鉻廢水

鉻是電鍍廢水中大量存在的有毒且不能降解的重金屬離子，其隨廢水pH值的不同分別以不同的化學形式存在，其中六價鉻的毒性要大于三價鉻。根據相關規定，地表水中六價鉻的濃度不允許超過0.05mg/L。

4.4活性炭處理含汞廢水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但對汞含量較高的廢水處理效果不明顯。在處理汞含量不高的廢水時選用果殼粒狀活性炭，采取填充柱裝置（將活性炭填充至填充柱內），填充柱選用一定的內徑、截面積和填充高度，對汞進一步去除，去除效果可達94%以上。

5　結束語

隨著科學技術的進步、人們對綠色生態及美好生活的向往以及對環保的日益重視，活性炭行業及應用在未來仍然具有廣闊的發展前景。活性炭會在食品、環保、水資源、催化劑等方面繼續發揮重要的作用。同時，人們在開發新的化工分離、生物機體、膜分離、分析傳感器等技術方面將不斷擴大與活性炭的聯系與結合，這些研究為活性炭提供了新的應用空間和技術要求。故針對性地挖掘活性炭的其他一些優異性能，研制具有特殊吸附性能、更能適應不同吸附質的活性炭及低成本制備方法是很有意義的課題。

［1］ 蘭淑澄.活性炭水處理技［M］.北京：中國環境科學出版社，1992.

［2］ 高廷耀，顧國維.水污染控制工程下冊（第二版）［M］.北京：高等教育出版社，1999.

［3］ 黃巍.活性炭吸附法處理含鉻電鍍廢水探討［J］.江蘇環境科技，2001，（14）.

Application of Activated Carbon in Water Treatment

Guo De-zhong

the activated carbon has very good adsorption properties，also has a large specific surface area，pore structure and chemical properties of lush and stable in chemical，pharmaceutical，food and environmental protection have been widely used.The performance of activated carbon as a solid adsorbent，the application of activated carbon in water pollution treatment were described and discussed.

activated carbon；specific surface area；adsorption performance；water pollution treatment

X703

A

1003-6490（2016）06-0178-01

2016-06-11

郭得忠（1978—），男，青海互助人，助理工程師，主要研究方向為化學工程與工藝。