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)程中當有著(zhù)廣泛的應用，那么如何選擇活性炭？我們來(lái)一起分析一下！

1、什么是活性炭？

活性炭是一種含碳材料制成的外觀(guān)呈黑色，內部孔隙結構發(fā)達，比表面積大、吸附能力強的一類(lèi)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(shù)脂活性炭、橡膠/塑料活性炭、再生活性炭等；活性炭按外觀(guān)形態(tài)可分為：粉狀、顆粒狀、不規則顆粒狀、圓柱形、球形和纖維狀等?；钚蕴康膽脴O其廣泛，其用途幾乎涉及所有的國民經(jīng)濟部門(mén)和人們日常生活，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、人體安全防護等。2、活性炭的成分及制作

活性炭材料是經(jīng)過(guò)加工處理所得的無(wú)定形碳，具有很大的比表面積，對氣體、溶液中的無(wú)機或有機物質(zhì)及膠體顆粒等都有良好的吸附能力?；钚蕴坎牧现饕ɑ钚蕴浚ˋcTIvated Carbon ， A C ）和活性炭纖維（AcTIvated Carbon Fibers， ACF ）等?；钚蕴坎牧献鳛橐环N性能優(yōu)良的吸附劑，主要是由于其具有獨特的吸附表面結構特性和表面化學(xué)性能所決定的?；钚蕴坎牧系幕瘜W(xué)性質(zhì)穩定，機械強度高，耐酸、耐堿、耐熱，不溶于水與有機溶劑，可以再生使用，已經(jīng)廣泛地應用于化工、環(huán)保、食品加工、冶金、藥物精制、軍事化學(xué)防護等各個(gè)領(lǐng)域 。目前，改性活性炭材料被廣泛用于污水處理、大氣污染防治等領(lǐng)域，在治理環(huán)境污染方面越來(lái)越顯示出其誘人的美好前景。

活性炭80%-90%以上由碳元素組成，這也是活性炭為疏水性吸附劑的原因。除了碳元素外，還包含有兩類(lèi)摻和物：一類(lèi)是化學(xué)結合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過(guò)程中，外來(lái)的非碳元素與活性炭表面化學(xué)結合，如用水蒸氣活化時(shí)，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化；另一類(lèi)摻和物是灰分，它是活性炭的無(wú)機部分。

活性炭的主要原料幾乎可以是所有富含碳的有機材料，如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼、杏殼、棗殼等。這些含碳材料在活化爐中，在高溫和一定壓力下通過(guò)熱解作用被轉換成活性炭。在此活化過(guò)程中，巨大的表面積和復雜的孔隙結構逐漸形成， 而所謂的吸附過(guò)程正是在這些孔隙中和表面上進(jìn)行的，活性炭中孔隙的大小對吸附質(zhì)有選擇吸附的作用，這是由于大分子不能進(jìn)入比它孔隙小的活性炭孔徑內的緣故?；钚蕴渴怯珊繛橹鞯奈镔|(zhì)作原料，經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑?；钚蕴亢写罅课⒖?，具有巨大無(wú)比的表面積，能有效地去除色度、臭味，可去除二級出水中大多數有機污染物和某些無(wú)機物，包含某些有毒的重金屬。

3、活性炭的原理

3.1、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。其表現為過(guò)濾能力增強，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，機組截污量增加。從嚴格的理論上講，活性炭所具有的對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，對水中懸浮物的附著(zhù)力越強。

3.2、吸附原理

根據吸附過(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(lèi)：物理吸附和化學(xué)吸附（又稱(chēng)活性吸附）。在吸附過(guò)程中，當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(chēng)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(xué)鍵時(shí)稱(chēng)為化學(xué)吸附。物理吸附的吸附強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，對污染物分子的結構影響不大，這種力與分子間內聚力一樣，故可把物理吸附類(lèi)比為凝聚現象。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，對污染物分子的結構影響較大，故可把化學(xué)吸附看做化學(xué)反應，是污染物與活性炭間化學(xué)作用的結果?；瘜W(xué)吸附一般包含電子對共享或電子轉移，而不是簡(jiǎn)單的微擾或弱極化作用，是不可逆的化學(xué)反應過(guò)程。物理吸附和化學(xué)吸附的根本區別在于產(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(chēng)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，它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的差異?；钚蕴课郊夹g(shù)在國內用于醫藥、化工和食品等工業(yè)的精制和脫色已有多年歷史。20世紀70年代開(kāi)始用于工業(yè)廢水處理。生產(chǎn)實(shí)踐表明，活性炭對水中微量有機污染物具有卓越的吸附性，它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機化工等工業(yè)廢水都有良好的吸附效果。一般情況下，對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的有機物，如合成染料、表面性劑、酚類(lèi)、苯類(lèi)、有機氯、農藥和石油化工產(chǎn)品等，都有獨特的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成為工業(yè)廢水二級或三級處理的主要方法之一。

吸附是一種物質(zhì)附著(zhù)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，一種是溶劑水對疏水物質(zhì)的排斥力，另一種是固體對溶質(zhì)的親和吸引力。廢水處理中的吸附，多數是這兩種力綜合作用的結果?；钚蕴康谋缺砻娣e和孔隙結構直接影響其吸附能力，在選擇活性炭時(shí)，應根據廢水的水質(zhì)通過(guò)試驗確定。對印染廢水宜選擇過(guò)渡孔發(fā)達的炭種。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)濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內，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。

4、活性炭的特性

4.1、吸附特性活性炭

吸附法是利用多孔性的活性炭，使水中一種或多種物質(zhì)被吸附在活性炭表面而去除的方法，去除對象包括溶解性的有機物質(zhì)，合成洗滌劑、微生物、病毒和一定量的重金屬，并能夠脫色、除臭、空氣凈化。

活性炭、磺化煤、沸石、焦炭等都是水處理常用的吸附劑，活性炭經(jīng)過(guò)活化后碳晶格形成形狀和大小不一的發(fā)達細孔，大大增加比表面積，提高吸附能力?；钚蕴康募毧子行О霃揭话銥?-10000nm，小孔半徑在2nm以下，過(guò)渡孔半徑一般為2-100nm，大孔半徑為100-10000nm。小孔容積一般為0.15-0.90mL/g，過(guò)渡孔面積一般為0.02-0.10mL/g；大孔容積一般為0.2-0.5mL/g。

活性炭是一種很細小的炭粒，有很大的表面積，而且炭粒中還有更細小的孔——毛細管。這種毛細管具有很強的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與氣體（雜質(zhì)）充分接觸。當這些氣體（雜質(zhì)）碰到毛細管被吸附，起凈化作用?；钚蕴康谋砻娣e研究是非常重要的，活性炭的比表面積檢測數據只有采用BET方法檢測出來(lái)的結果才是真實(shí)可靠的，國內有很多儀器只能做直接對比法的檢測?，F階段國內外比表面積測試統一采用多點(diǎn)BET法，國內外制定出來(lái)的比表面積測定標準都是以BET測試方法為基礎的，請參看中國國家標準（GB/T 19587-2004）-氣體吸附BET原理測定固態(tài)物質(zhì)比表面積的方法。

比表面積檢測其實(shí)是比較耗費時(shí)間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時(shí)間，如果測試過(guò)程沒(méi)有實(shí)現完全自動(dòng)化，那測試人員就時(shí)刻都不能離開(kāi)，并且要高度集中，觀(guān)察儀表盤(pán)，操控旋鈕，稍不留神就會(huì )導致測試過(guò)程的失敗，這會(huì )浪費測試人員很多的寶貴時(shí)間。F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠實(shí)現BET法檢測功能的儀器（兼備直接對比法） ，更重要的F-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內唯一完全自動(dòng)化智能化的比表面積檢測設備，其測試結果與國際一致性很高，穩定性也很好，同時(shí)減少人為誤差，提高測試結果精確性。

影響活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的特性和濃度；廢水的PH值；懸浮固體含量等特性；接觸系統及運行方式等?；钚蕴磕苡行铰却鸁N、有機磷和氨基甲酸酯類(lèi)殺蟲(chóng)劑，還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDT、艾氏劑、烷基苯磺酸及許多酯類(lèi) 和芳烴化合物。二級出水中也含有不被活性炭吸附的有機物，如蛋白質(zhì)的中間降解物質(zhì)，比原有的有機物更難被活性炭吸附，活性炭對THMS的去除能力較低，僅達到23-60%?；钚蕴课椒ㄅc其他處理方法聯(lián)用，出現了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長(cháng)，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高。

4.2、化學(xué)特性活性炭的吸附

除了物理吸附，還有化學(xué)吸附?；钚蕴康奈叫约热Q于孔隙結構，又取決于化學(xué)組成。

活性炭不僅含碳 ，而且含少量的化學(xué)結合、功能團開(kāi)工的氧和氫，例如羰基、羧基、酚類(lèi)、內酯類(lèi)、醌類(lèi)、醚類(lèi)。這些表面上含有的氧化物和絡(luò )合物，有些來(lái)自原料的衍生物，有些是在活化時(shí)、活化后由空氣或水蒸氣的作用而生成。有時(shí)還會(huì )生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含礦物質(zhì)集中到活性炭里成為灰分，灰分的主要成分是堿金屬和堿土金屬的鹽類(lèi)，如碳酸鹽和磷酸鹽等。

4.3、機械特性

1、粒度：采用一套標準篩篩分法，求出留在和通過(guò)每只篩子的活性炭重量，表示粒度分布。

2、靜觀(guān)密度或堆密度：應是孔隙容積和顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。

3、體積密度和顆粒密度：應是孔隙容積而不應是顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。

4、強度：即活性炭的耐破碎性。

5、耐磨性：即耐磨損或抗磨擦的性能。

這些機械性質(zhì)直接影響活性炭應用，例如：密度影響容器大??；粉炭粗細影響過(guò)濾；粒炭粒度分布影響流體阻力和壓降；破碎性影響活性炭使用壽命和廢炭再生。

5、活性炭的分類(lèi)

5.1、按原料來(lái)源分：1、木質(zhì)活性炭2、獸骨 / 血活性炭3、礦物質(zhì)原料活性炭4、其它原料的活性炭5、再生活性炭

5.2、按制造方法分：1、化學(xué)法活性炭（化學(xué)炭）2、物理法活性炭（物理炭）3、化學(xué)–物理法或物理–化學(xué)法活性炭

5.3、按外觀(guān)形狀分：1、粉狀活性炭2、顆?；钚蕴?、不定型顆料活性炭4、圓柱形活性炭5、球形活性炭6、其它形狀的活性炭

5.4、按孔徑分：1、大孔：孔徑》1000A°2、過(guò)渡孔：孔徑20 ～1000A°3、微孔：孔徑《 20A°活性炭的表面積主要是由微孔提供的，

5.5、按材質(zhì)分類(lèi)：1、種類(lèi)：原料2、木質(zhì)活性炭：以木屑、木炭等制成的活性炭3、果殼活性炭：以椰子殼、核桃殼、杏核殼等制成的活性炭 煤質(zhì)活性炭 以褐煤、泥煤、煙煤、無(wú)煙煤等制成的活性炭 石油類(lèi)活性炭 例如以瀝青等為原料制成的瀝青基球狀活性炭 再生炭 以用過(guò)的廢炭為原料，進(jìn)行再活化處理的再生活性炭。

6、活性炭的技術(shù)指標

注：選用優(yōu)質(zhì)木炭和木屑為原料，采用物理法和化學(xué)法精制而成。產(chǎn)品為黑色粉末狀，無(wú)毒無(wú)味，孔隙發(fā)達，不含對水質(zhì)有不良影響的水中溶解物。具有吸附能力強、脫色效果佳、過(guò)濾速度快等優(yōu)點(diǎn)。能有效吸附液相中大小分子結構不良物質(zhì)，廣泛應用于生活污水、化工污水、醫用污水及城市污水等各種類(lèi)型的污水，特別是對污水的脫色、除味，降COD等有絕佳的效果。

7、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(cháng)、機械強度高、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、農藥、化肥等污染物具有很高的去除率。

具體主要技術(shù)指標如下：

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。

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(kāi)成一個(gè)平面，這個(gè)面積將達到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部孔隙結構的發(fā)達程度。（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、耐磨強度：≥95%說(shuō)明：即耐磨損或抗磨擦的性能；強度越高，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、灼燒殘渣：≤3%說(shuō)明：灼燒殘渣及指灰分，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

活性炭在治理有機廢氣上的作用很大，要想活性炭的吸附效果好，不僅要注意上面提到的問(wèn)題，選擇一家專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)活性炭的企業(yè)也至關(guān)重要。

四川蜂窩活性炭有限公司是一家以蜂窩活性炭、蜂窩沸石、VOCs催化劑等環(huán)保吸附材料為主業(yè)務(wù)的企業(yè)，擁有技術(shù)服務(wù)、貿易銷(xiāo)售等服務(wù)。該系列產(chǎn)品廣泛用于食品、電力、化工、礦山、冶金、洗煤、造紙、紡織、印染、石油等廢氣處理系統。為國內外各個(gè)相關(guān)行業(yè)的廢氣處理問(wèn)題提供持續有力的支持