活性炭在污水处理中的六大作用

一、前言

据统计，我国每年排出的工业废水约为600亿吨，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，还含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法有很多，主要包括化学沉淀法、电解法和膜处理法等。在此将重点介绍活性炭吸附法。活性炭因其巨大的表面积和高效的物理吸附与化学吸附功能，被广泛应用于废水处理中，具有效率高、效果好的特点。

二、活性炭的基本概念

活性炭是一种经过特殊处理的炭，拥有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积可达到500至1500平方米。活性炭不仅具备强大的物理吸附和化学吸附能力，还具有解毒作用。它通过其巨大的表面积将毒物吸附在微孔中，从而阻止毒物的吸收。此外，活性炭还能与多种化学物质结合，进一步阻止这些物质的吸收。

1. 活性炭的分类

在水处理中，活性炭的种类繁多，通常制成粉末状或颗粒状。两者各有特点：

（1）粉末状活性炭：吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。

（2）颗粒状活性炭：价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。

2. 活性炭吸附的原理

活性炭吸附是利用活性炭的固体表面对水中一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。活性炭吸附过程主要包括物理吸附和化学吸附两种方式：

（1）物理吸附：主要依赖于活性炭表面的范德华力，将污染物吸附到炭的表面。

（2）化学吸附：依靠活性炭表面存在的化学基团与污染物发生化学反应，从而吸附污染物。

3 .影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标：

（1）吸附能力：用吸附量来衡量，指单位重量的活性炭所能吸附的污染物质的量。

（2）吸附速度：指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量，决定了污水需要与吸附剂接触的时间。

影响活性炭吸附能力的因素包括：

（1）活性炭的孔隙大小和结构：孔隙越小，扩散速度越快，吸附能力越强。

（2）污水的pH值和温度：活性炭在酸性条件下比在碱性条件下吸附量更高，且低温有利于吸附反应。

（3）污水浓度：在一定温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

三、活性炭在污水处理中的应用

由于活性炭对水的预处理要求高且价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以实现深度净化的目的。

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（化学需氧量）是污水排放的关键性指标，使用活性炭吸附法去除污水中剩余有机物，已经在城市污水和工业废水处理流程中成为一种有效的处理技术，并得到了广泛的应用。

2.降低色度

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和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，对于污水中的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以制备纯化水。

4. 活性炭处理含铬废水

铬是电镀中常用的一种金属原料，废水中六价铬随pH值的不同以不同形式存在。活性炭因其发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效吸附废水中的Cr(Ⅵ)。活性炭表面存在大量含氧基团如羟基(-OH)、羧基(-COOH)等，这些基团具有静电吸附功能，对Cr(Ⅵ)产生化学吸附作用。

5. 活性炭处理含酚废水

酚类化合物是工业生产中常见的污染物，对环境和人体健康都有较大危害。活性炭通过物理吸附和化学吸附相结合的方法，可以高效去除废水中的酚类物质。活性炭对酚的吸附受pH值影响较大，通常在中性至弱酸性条件下吸附效果最好。

6 .活性炭处理含油废水

含油废水主要来自石油、化工、机械加工等行业。活性炭对废水中的油类物质有良好的吸附效果，特别是在高浓度含油废水处理时，通过预处理与活性炭吸附相结合的方法，可以显著提高处理效果。

四、活性炭在污水处理的重要性

活性炭在污水处理中的应用具有重要意义，通过其强大的吸附能力，可以高效去除废水中的各种污染物，实现深度净化。然而，活性炭的使用也需要考虑其成本和预处理要求，以确保经济性和可持续性。随着水处理技术的不断发展，活性炭将发挥更加重要的作用，为环境保护和资源再利用作出更大的贡献。