水处理活性炭

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1、关键字】精品水处理 活性炭活性炭活性炭是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等 元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产 生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。活性炭是传统而现代的人造材料，又称活性碳。自从问世一百年来，活性炭应用领 域日益扩展，应用数量不断递增。回述炭应用的历史，记载如下：(1)公元前1550 年，埃及又作为医用的记载；(2)公元前 460359年，希腊医生 Hippocrate 用以治羊癫疯；(3)15181593年，中国李时珍的本草纲目中提及用于治 病(4)1993 年有外用于溃疡；(5)

2、1794 年，英国有家糖厂用于加速脱色。上述例证应用 的都是木炭，不是活性炭。活性炭作为人造材料，是在1900年和 1901 年才发明的， 发明者Raphael von Ostrejko,取得英国专利；英国专利，当时产品是粉状活性炭，商 品名使Epomit；同年在荷兰有Norit上市；1912年在捷克斯洛伐克有Carboraffin出 售。(，不妨粗略划分为三个阶段：(1)第一阶段，从20世纪初到约20世纪20年代为 萌芽阶段：(2)第二阶段，从约20 世纪 20 年代中期为中期为成长阶段； (3)第三阶段， 从 20 世纪中期到20 世纪末期为发展阶段，发展成为环保大应用阶段。这三个阶段可用

3、 活性炭应用历程中两件历史性大事。作为划分的界限。第一件大事使活性炭防毒面具，在 20 世纪20年代在第一次世界大战中的应用。可以次作为划分活性炭应用历史的第一阶 段和第二阶段的界限。活性炭在初期主要应用使粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。在 20 世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面具。这是工业化学史 辉煌的一页。当时荷兰的Norit和捷克斯洛伐克、德国=法国=瑞士等国的制造商和批发 商曾成立一个联合公司，说明在欧洲萌芽的活性炭也是广为看好的新兴产业。通过防毒面 具应用的推动，活性炭历史进入了第二阶段，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附和催化 功能在众多行业的精制、回收、合

4、成上的应用陆续开发，美国等的活性炭厂陆续开设。在 20 世纪中叶不断拓展应用面的活性炭，被视为万能吸附剂。第二件大事是活性炭除臭 作用，在 20 世纪40 年代数以百计的自来水厂中采用了活性炭除臭。以此作为划分活性 炭应用历史的第二阶段与第三阶段的界限。 1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民 难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。德国等 地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。此后，随着环境保 护日益受到重视，政府法令的日趋严格。活性炭不仅在净水方面，而且在净气等方面的用 量剧增，使得在20世纪的后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户

5、。由此活性炭历史进 入了第三阶段，即发展阶段。我国活性炭在应用历史简分为三个阶段。(1)第一阶段使 20 世纪40年代以前，我国制药工业、化学工业中使用活性炭量大，都用进口货，例如 用Carboraffin牌的活性炭。(2)第二阶段自20世纪50年代初开始，国产活性炭上 市。 1951 年沈阳和抚顺的单管炉厂、青岛的反射炉闷烧法厂、上好的电热活化法厂，接 着又氯化锌活化法厂， 1958年福建、杭州、广州、烟台、东北等地纷纷建厂， 1966 年 太原开创斯列普活化法厂，随后我国陆续开设数以百计的斯列普炉厂。此外，还有不少的 转炉、粑式炉等工厂。总生产能力从1951年的三五十吨猛增到20世纪80年

6、代的近十 万吨。生产与应用相互促进，活性炭的应用范围被迅速开拓。从原来单一的通用炭向多种 的专用炭发展，例如净水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黄金炭、载体炭、药用炭、针剂 炭、试剂炭等等，足见活性炭因国内经济蒸蒸日上而应用量速增，又因产量扩大、成本降 低而使出口量上升。我国活性炭的应用，不仅在国内市场发展，而且进入了国际市场。活性炭活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤 等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛 选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸 附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、

7、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可 按照中国国标GB,或按照其他国家标准，如：美国ASTM,日本JIS，德国DIN标准 等。活性炭吸附性吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列 的微晶。在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圆 筒孔形状，活性炭按一定方法计算孔隙的半径大小可分为二类：(1)按IUPAC分：微孔 1.0nm中孔1-25nm大孔25nm。(2)按习惯分：微孔150nm中孔150-20 000nm 大孔20 000nm。由于这些孔隙，特别是微孔提供了巨大的表面积。活性炭微孔的孔隙 容积一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙数量约为

8、1020个/g,全部微孔表面积约为500- 1500m2/g，通常以BET法测算，也有称高达3500-5000 m2/g的。活性炭几乎 95%以上的表面积都在微孔中，因此除了有些大分子进不了外，微孔是决定活性炭吸附 性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0mL/g,表面积最高可达几百 平方米，一般只有活性炭总蚕种的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微 孔的通道，又能直接吸附较大的分子。大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5 mL/g，表面积 只约0.5-2 m2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去；二 是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔

9、内，大都沉淀在大孔和中孔之中。所提的活 性炭表面积理应包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因 此不能误认为：把活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。很多吸附是可逆的 物理吸附，即被吸附物为流体，在一定温度和压力下被活性炭吸附，在高温低压下被吸附 物又解吸出来，活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华 吸附。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，是多空的疏水性吸附剂。活性炭的主要机理活性炭是由含炭 为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有

10、巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些 无机物，包含某些有毒的重金属。影响活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的 特性和浓度；废水的PH值；悬浮固体含量等特性；接触系统及运行方式等。活性炭吸附 是城市污水高级处理中最重要最有效的处理技术，得到广泛的应用。活性炭能有效吸附氯 代烃、有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，还能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲苯 酚、苯粉、DDT、艾氏剂、烷基苯磺酸及许多酯类和芳烃化合物。二级出水中也含有不 被活性炭吸附的有机物，如蛋白质的中间降解物质，比原有的有机物更难被活性炭吸附， 活性炭对THMS的去除能力较低，仅达到23

11、-60%。活性炭吸附法与其他处理方法联 用，出现了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工艺、活性炭-硅藻土法 等，使活性炭的吸附周期明显延长，用量减少，处理效果和范围大幅度提高。活性炭吸附 原理1活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔-毛 细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充 分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。活性炭的表面积研究是非常 重要的，活性炭的比表面积检测数据只有采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠 的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外

12、比 表面积尝试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET尝试 方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态 物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不 同，有些样品的尝试可能需要耗费一整天的时间，如果尝试过程没有实现完全自动化，那 尝试人员就时刻都不能离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导 致尝试过程的失败，这会浪费尝试人员很多的宝贵时间。 F-Sorb 2400 比表面积尝试仪 是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400

13、比 表面积尝试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其尝试结果与 国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高尝试结果精确性。活性炭对各 气体的吸附能力（单位：ml/cm3）： H2、02、N2、CI2、CO2 4.5、35、11、494、 97影响活性炭吸附的主要因素活性炭吸附剂的性质其表面积越大，吸附能力就越强； 活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小， 细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。 吸附质的性质取决 于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等废水 PH 值活性炭一般

14、在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。 PH 值会对吸附质在水 中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。 共存物质共存多种吸附质时， 活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差温度温度对活性炭的 吸附影响较小接触时间应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充 分利用吸附能力。活性炭化学性活性炭的吸附除了物理吸附，还有化学吸附。活性炭的吸 附性既取决于孔隙结构，又取决于化学组成。活性炭不仅含碳，而且含少量的化学结合、 功能团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的 氧化物和络合物，有些来自原料的衍生物，有些是在活化时、活

15、化后由空气或水蒸气的作 用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里 成为灰分，灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。这些灰分 含量可经水洗或酸洗的处理而降低。活性炭催化性活性炭在许多吸附过程中伴有催化反 应，表现出催化剂的活性。例如活性炭吸附二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。由于活性 炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在，对多种反应具有催化剂的活性，例如使氯气 和一氧化碳生成光气。由于活性炭和载持物之间会形成络合物，这种络合物催化剂使催化 活性大增，例如载持钯盐的活性炭，即使没有铜盐的催化剂存在，烯烃的氧化反应也能催 化进行，而且速度快

16、、选择性高。由于活性炭具有发达的细孔结构、巨大的内表面积和很 好的耐热性、耐酸性、耐碱性，可作为催化剂的载体。例如，有机化学中加氢、脱氢环 化、异构化等的反应中，活性炭是铂、钯催化剂的优良载体。活性炭机械性(1)粒度：采 用一套标准筛筛分法，求出留在和通过每只筛子的活性炭重量，表示粒度分布。(2)静观 密度或堆密度：饮食孔隙容积和颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。(3)体积密度 和颗粒密度：饮食孔隙容积而不饮食颗粒间空隙容积的单位体积活性炭的重量。(4)强 度：即活性炭的耐破碎性。(5)耐磨性：即耐磨损或抗磨擦的性能。这些机械性质直接影 响活性炭应用，例如：密度影响容器大小；粉炭粗细影响过滤；粒炭粒度分布影响流体阻 力和压降；破碎性影响活性炭使用寿命和废炭再生。活性炭应用增加活性炭目数与毫米对 应表内容以及相关网站.并非作广告.对消费者有很多帮助.现在活性炭都是按照目来说的, 但大家不知道目其实可以换成毫米的.活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化 行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(