活性炭知识

活性炭水处理的主要影响因素


由于活性炭水处所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，因此影响因素也较多。主要与活性炭的性质、水中污染物的性质、活性炭处理的过程原理以及选择的运转参数与操作条件等有关。
一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。
因为吸附过程可看成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。
此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。
用于水处理的活性炭应有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量附其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要求过渡孔（半径20~1000A）较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水头损失要增大，一般在8~30目范围较宜，活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。
二、吸附质（溶质或污染物）的性质
同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
（一）溶解度
对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。
如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。
（二）分子构造
吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响，吸附质（溶质）分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。在同系物中，分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
（三）极性
活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
（四）吸附制裁（溶质）
吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质（溶质）的浓度变化，活性炭对该种吸附质（溶质）的吸附容量也变化。
三、溶液pH的影响
溶液pH值对吸附的影响，要与活性炭和吸附质（溶质）的影响综合考虑。溶液pH值控制了酸性或碱性化合物的离解度，当pH值达到某个范围时，这些化合物就要离解，影响对这些化合物的吸附。溶液的pH值还会影响吸附质（溶质）的溶解度，以及影响胶体物质吸附质（溶质）的带电情况。由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。
活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。
四、溶液温度的影响
因为液相吸附时吸附热较小，所以溶液温度的影响较小。吸附是放热反应。吸附热，即活性炭吸附单位重量的吸附质（溶质）放出的总热量，以KJ/mol为单位。吸附热越大，温度对吸附的影响越大。另一方面，温度对物质的溶解度有影响，因此对吸附也有影响。用活性炭处理水时，温度对吸附的影响不显著。
五、多组分吸附质共存的影响
应用吸附法处理水时，通常水中不是单一的污染物质，而是多组分污染物的混合物。在吸附时，它们之间可以共吸附，互相促进或互相干扰。一般情况下，多组分吸附时分别的吸附容量比单组分吸附时低。
六、吸附操作条件
因为活性炭液相吸附时，外扩散（液膜扩散）速度对吸附有影响，所以吸附装置的型式、接触时间（通水速度）等对吸附效果都有影响。
综上所述，影响吸附的因素很多，应综合分析，根据具体情况，选择最佳吸附条件，达到最好的吸附效果。

活性碳在水处理中的技术原理及应用和解释
一、 活性碳在水处理当中有何作用？
活性碳被广泛用于生活用水及食品工业、化工、电力等工业用水的净化、脱胎换骨氯、除油和去臭等，一般在除盐水处理过程中，于阳离子交换器的前面（少数也有设在后面的）设置活性炭过滤器。由于活性炭的休表面积很大，其表面双布满了平均直径为20~30埃（A°）和微孔，因此，活性碳具有很强、很高的吸附能力，此外，活性炭的表面有大量的羟苦和羧基等官能团，可以对个种性质的有机物质进行化学吸附，以及静电引力作用，因此活性炭还能去除水中对于阴离子交换剂有害的腐殖酸、富维酸、木质素硫酸等有机物，还可以去除象游离余氯一类对阳离子交换剂有害的物质，从而提高了解除盐水处理能力，通常能够去除63%-86%的胶体物质，52%的铁，以及50%-75%的有机物质。
二、 活性炭的水中的杂质有去除作用，是基于活性炭的活性表面和不饱和化学键，由于活性
炭的表面积很大（500-1500m²/ɡ）加之表面又布满了直径为2-3M的微孔，所以活性炭有很高的吸附能力，同时由于活性炭表面上的碳原子在能量上是不等到直的，这些原子含有不饱和键，因此具有与外来分子成基因发生化学作用的趋势，对某些有机物有交强的吸附力，研究证明，活性炭的对氯的吸附，不完全全是表面对氯的物理吸附作用，而是由于活性炭表面起了催化作用，促进游离氯小解和生产新生态氧的过程加速其反映如下：
Cl2 + H2O = HCl +HClO
HClO+活性炭 →HCl + [O] 新生态氧
这这产生的[O]可以和活性炭中的碳成其他易氧化级分相互反应而得以去除：C + 2[O] = CO2
总之，活性炭在水处理中的净化效果是非常良好的，它对芳香族、农药、异臭、铁、余氯等有机物的去除是其它净化材料所不能代替的，活性碳的种类有尽三十余种，碳的分类应用也很严格，针对不同的领域，应用不同类型的碳，一些企业和技术人员，在使用活性炭方面，忽略这一技术性问题，其结果效果很不明显，有的甚至起反作用，所以在水处理的应用上应详细阅读技术说明或同活性炭厂里技术上的指导方可，一些中意碳商只知道买，而忽略了技术方面的问题，所发很难得到好的效果。
就本公司使用的炭，是专业厂家所生产，有该厂技术专家的指导，产品广泛用于高纯水净化、电站锅炉原水净化、酒精、味精、石油化工脱色提纯，饮料、石化用水、电镀、中小回用等水的深度净化。目前，所使用的相关行业有：国家海洋二所水中心、上海宝钢、大庆石化、中原石化、中石化炼油、娃哈哈、顶津集团、农夫山泉、苏净集团、中外合资塞德电厂、苏州高达电厂，等国内外知名企业，并得到良好的评价。
活性炭的种类按生产原料可分为木质碳和煤碳。用林材、木屑、果壳、植物纤维等原料制成的活性炭叫煤制炭，另一类用褐煤、泥煤、烟煤、半烟煤、无烟煤制成的活性炭叫煤制碳。若按颗粒大分有粉末碳（粒度在200目以下）和颗粒碳（粒度在1.6~3.2mm）,若按用途分有触媒载体碳、回收吸附碳、脱硫、脱色碳及净水用活性炭。
净水用活性炭，一般用无烟煤和果壳做原料，经碳化水蒸汽活化制成，外观为不定型颗粒，在液相中对底浓度和高浓度匠有机物均有较强的吸附力。其中木质果壳碳因其吸附量，碘值、亚甲兰值、机械强度都优于煤制碳，所以现今一些水处理设备和水处理工程多采用木质活性炭（杏壳、椰壳等）

项 目 指 标
果壳碳（椰壳） 煤质碳（无烟煤）
碘吸附值 (mg/g) ≥ 900 900
亚甲蓝脱色力 (mg/g) ≥ 165 100
强度 1(%) ≥ 90 85
干燥减量 % ≤ 10 10
PH值 ≥ 7-11 6-10
充填密度 (g/cm³) ≥ 0.4-0.5 0.45-.055
粒度 % ≥ 90 85
烧的残渣 % ≤ 5.0 6.0


※用果壳与煤碳做比较（在碘值一样的情况下）电厂专用碳粒度为8-16目或10-24目，碘值900以上净化使用寿命约一年以上（据水质而定）。