活性炭在水处理方面的作用

工业废水中含有多种有毒物质和难以生物降解的污染物，甚至含有有机物剧毒成分。随着工业的迅猛发展，工业废水的排放量越来越大，对我们的生态环境造成了较大的影响，甚至对人类的生存造成了威胁。活性炭具有表面积大、吸附能力强、吸附效率高等优势，在工业废水处理方面已经对其进行较多的应用。

1.活性炭的性质

活性炭属于一种经过特殊处理的炭，其表面具有无数的细小孔隙，孔隙的直径一般在2—50nm之间，所以活性炭具有较大的表面积，每1克的活性炭，其表面积就能够达到500m2，部分活性炭甚至能够达到1500m2，目前对于活性炭的全部应用，几乎全部以此特征为基础。活性炭进行吸附的主要方式是物理吸附，并且活性炭的颗粒越小，其孔隙的扩散速度就越快，该活性炭的吸附能力也就越强。

活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂。

 

2.活性炭的作用机理

活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。

活性炭的吸附特性不仅与细孔构造和分布情况有关,而且还与活性炭的表面化学性质有关。活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+。由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果。

总之，在吸附过程中，真正决定吸附能力的是微孔结构。全部比表面几乎都是微孔构成的。粗孔和过渡孔分别起着粗、细吸附通道作用，它们的存在和分布在相当程度上影响了吸附和脱附速率。此外，活性炭吸附性质还受活性炭表面化学性质影响。

3.活性炭的水处理上的作用

（1）、降低COD

活性炭针对污水中难以生物降解去除的有机物进行脱除，如芳香烃、含氯/有毒酚类等，有着良好的吸附效果 。 

COD是污水排放的关键性指标，用活性炭吸附法去除污水中剩余有机物, 已在城市污水和工业废水处理流程中 , 成为有效的处理技术之一, 得到广泛的应用 。 

（2）、降低色度

如印染废水、焦化废水、药厂废水等通常都有着色度高的问题。色度在常规污水一级二级处理中较难脱除， 

活性炭凭借其丰富的孔隙结构在脱除色度方面有极大的优势，对于污水中颜色物质有显著的吸附效果。

（3）、水质净化（上水）

城市自来水经过活性炭处理, 可以有效的去除有机杂质、消毒副产物THM，以及PFAS。对于自来水中的余氯也具有良好的吸附效果。

活性炭在处理的同时，既不会带入额外的杂质，也能保留一定量的微量元素，是处理上水水源的有效手段。

活性炭还常用于工业上水纯化，在对制程水纯度要求较高时，活性炭通常和渗透膜、微孔滤膜等结合使用制备纯化水。

（4）、其它

活性炭对于重金属能起到一定的化学吸附作用，其含氧官能团的存在还可以改变某些重金属的化学性质。如活性炭处理电镀含铬废水时可以将其还原成毒性较低的三价铬离子。活性炭对于污水中低浓度的汞也有一定的吸附作用。