1、1、活性炭吸附機(jī)理簡述活性炭是把有機(jī)原料（果殼、煤、木材等）經(jīng)過隔絕空氣的條件下加熱減少非碳成分（此過程稱為炭化），然后與氣體反應(yīng)，表面被侵蝕，產(chǎn)生微孔發(fā)達(dá)的構(gòu)造（此過程稱為活化）。由于活化的過程是一個微觀的過程，也就說大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕的，所以造成了活性炭表面的微孔直徑小，活性炭表面的微孔直徑大多在2-50nm之間，所以，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積（可達(dá)3000m2/g）。活性炭的一切應(yīng)用，幾乎都基于活性炭的這一特點。目前，活性炭主要作為固體吸附劑，應(yīng)用在化工、醫(yī)藥、環(huán)境等方面，用于吸附沸點及臨界溫度較高的物質(zhì)，分子量較大的有機(jī)物。在活性炭發(fā)生的主要是物理吸附，大多

2、數(shù)是單層分子吸附，其吸附量與被吸附物的濃度服從朗格繆爾方程式。2、活性炭在廢水處理中的應(yīng)用的現(xiàn)狀目前我國的廢水主要是工業(yè)廢水和生活廢水，在2001年，兩者的排量分別為200億噸和277億噸。大部分的廢水（特別是生活污水）采用的是生物法處理，即利用好氧、厭氧生物來降解水中的有機(jī)物（bod）。但是，這種方法有它的缺點，首先有些污水含有毒物質(zhì)、難降解物質(zhì)，無法用生物法來處理；其次，這種方法的的處理效果有限，一般只能處理到國家地表水質(zhì)量的三級標(biāo)準(zhǔn)。在生物法不足的地方恰恰就是活性炭的用武之地。活性炭主體是非極性的，容易吸附有機(jī)物；活性炭的吸附效果比較徹底，出水質(zhì)量高。活性炭還可去除飲用水中的嗅和味，這是

3、生物法無論如何也應(yīng)用不到的領(lǐng)域。近兩年來活性炭水處理應(yīng)用方法的研究活性炭的改性。活性炭改性就是指用一定的方法處理活性炭使其表面官能團(tuán)性質(zhì)及數(shù)量發(fā)生變化。不同的處理方法可以得到不同的改性活性炭。若用濃硝酸氧化，則活性炭表面酸性基團(tuán)增多，親水性增強(qiáng)這就不利于活性炭對水中苯酚、苯胺、腐殖酸、氯仿等有機(jī)物的吸附。因此，以去除有機(jī)污染物為目的的活性炭表面改性的研究方向應(yīng)為：減少表面內(nèi)酯基及竣基等含氧官能團(tuán)的含量，增加活性炭表面的疏水性。有研究中發(fā)現(xiàn)，用hno3氧化的活性炭在300400c下進(jìn)行熱處理，其表面可產(chǎn)生較多的酸性基團(tuán)，獲得較高的陽離子交換量，對重金屬離子cr（iii）有很好的吸附交換能力；而若

4、將氧化處理的活性炭在高溫下（800C以上）灼燒，則其表面會產(chǎn)生較多的堿性基團(tuán)，獲得較高的陰離子交換容量，對陰離子表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附交換能力。.武漢理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的王勇等人將線型酚醛樹脂和tio2混合磨碎，經(jīng)炭化、活化處理后,tio2粒子與酚醛樹脂活性炭融合成一體，形成光催化復(fù)合材料，用于處理含酚廢水，在紫外線照射下，該材料顯示出有較好的光催化含酚廢水的能力。而含酚廢水在沒該材料的太陽紫外線照射下是不會自動降解的，也不可用生物法降解。這個發(fā)現(xiàn)對此類廢水的處理有重大的環(huán)保意義。活性炭與膜聯(lián)用活性炭與膜聯(lián)用能有效解決單獨使用膜過濾而引起的膜阻塞和膜污染問題。利用活性炭對進(jìn)水進(jìn)行必要的前處理

5、，以減少水中的有機(jī)物、無機(jī)物、微生物等在膜表面和膜內(nèi)孔積累，從而極大地延長了膜的使用壽命。而膜的存在又可以克服單獨使用活性炭的弱點，解決活性炭出水中細(xì)菌數(shù)偏高的問題。、活性炭作為載體。首先，活性炭可以作為催化劑的載體。活性炭本身巨大的表面積為水中的化學(xué)反應(yīng)提供了大量的反應(yīng)場所，增加了反應(yīng)物碰撞的機(jī)會，加速反應(yīng)的過程。也就是說，活性炭本身就可作為催化劑。對于某些比重大于水或容易形成沉淀的催化劑（例如某些金屬催化劑），活性炭的存在使這些催化劑可以長期與反應(yīng)物接觸而不被生成物所覆蓋，造成催化劑的失效。這對于含重金屬離子廢水的處理有重要意義。第二，活性炭可以作為分解水中有機(jī)物的生物的載體。這是因為活性

6、炭表面吸附了有機(jī)物以后，可以成為微生物理想的穩(wěn)定的生長、繁殖場所。而且，利用活性炭作為微生物的載體，可以減少出水中的細(xì)菌個數(shù)。其實，活性炭的這種作用有點類似污水生物膜法（例如生物轉(zhuǎn)盤），但它比生物膜法具有更大的表面積，更有利于反應(yīng)充分的進(jìn)行，但是它的氧交換能力不如生物膜法。活性炭纖維。傳統(tǒng)的活性炭，包括粒狀活性炭和粉末狀活性炭，在廢水處理中存在裝填松動或過分緊密，操作時易形成溝槽或沉降，其本身不能起支架作用。活性炭纖維的制作過程與傳統(tǒng)的相比多了一個預(yù)處理的階段，采用低溫氧化或用無機(jī)鹽浸漬的方法，使原來有機(jī)物的纖維能在炭化和活化之后得以保留。這種活性炭纖維有如下優(yōu)點，吸附量大，脫附的速度快，而且

7、吸附的物質(zhì)濃度下限比活性炭低，也就是說吸附比較徹底。因此，它更適合于處理飲用水，去除水中的嗅和味，濾去水中的細(xì)菌可達(dá)90%。3、活性炭在廢氣處理中的應(yīng)用的現(xiàn)狀總的來說，活性炭這在廢氣處理的方面遠(yuǎn)不如廢水處理方面活躍，因為傳統(tǒng)的廢氣處理方法，如電除塵法、旋風(fēng)器除塵法、麻石水膜除塵法等都對廢氣的處理可以達(dá)到很好的效果，例如電除塵器去除污染物的可達(dá)98%o但這并不代表活性炭在此無用武之地，活性炭在去除強(qiáng)烈致癌物質(zhì)芳香類化合物一度成為人們研究的熱點，而這兩年人們對此僅是作了為數(shù)不多的研究，而且研究方向與廢水處理有部分重疊（主要是活性炭纖維的應(yīng)用）。活性炭纖維在廢氣處理中的應(yīng)用。我國的涂料工業(yè)在生產(chǎn)過程

8、中用到大量的有機(jī)溶劑,主要有三苯（苯、甲苯、二甲苯）、苯乙烯環(huán)己酮、丙酮、松節(jié)油，甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、溶劑豈泄、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯等。這些有機(jī)溶劑的揮發(fā)，除了浪費資源以外還嚴(yán)重地危害生產(chǎn)工人的健康。金毓荃等用比表面積為1200m2/g。纖維絮片單層厚度2mm的活性炭纖維處理苯系廢氣，當(dāng)在濾速為02090%以上。另外還m/s以下時，活性炭纖維對苯、甲苯、二甲苯及其混合物的凈化效率高達(dá)有人在二氯甲烷廢氣的治理工程中，設(shè)計采用三箱吸附系統(tǒng)，當(dāng)廢氣流量為10000m3/h,廢氣中二氯甲烷7度為3000mg/m3的條件下，設(shè)備裝置經(jīng)過半年時間，運行狀況一直良好，吸附效率一直保持在97%以上

9、，大大改善了大氣環(huán)境，每年凈收益達(dá)754萬元。而傳統(tǒng)的活性炭吸附去除效率為70%左右。改性活性炭在廢氣處理中的應(yīng)用。眾所周知，我國的能源消耗中煤炭所作的貢獻(xiàn)最大，產(chǎn)生的廢氣也最多。煤炭主要產(chǎn)生so2和nox廢氣，這兩種廢氣是酸雨形成的主要原因。我國三大酸雨區(qū)中有兩大是屬于煤煙型酸雨，還有一個（華南酸雨區(qū)）是屬于煤煙一汽車尾氣復(fù)合型酸雨，控制煤炭廢氣的排放對我國的環(huán)境有重大意義。改性后活性炭材料的脫硫、脫硝處理效果好，投資運行費用低，且易于再生利用等優(yōu)點而引起人們的關(guān)注。改性活性炭材料脫硫、脫硝首先是利用活性炭材料的吸附性能將煙氣中的污染氣體so2和nox物理吸附于活性炭材料表面，在活性炭材料表

10、面官能團(tuán)或擔(dān)載金屬的催化作用下，將so2和nox轉(zhuǎn)化為so3和無污染的n2或o2。在有水蒸氣存在的情況下，so3將會與水結(jié)合生成硫酸回收7。活性炭吸附效果影響因素的研究。有研究表明，用活性碳纖維作為吸附材料，以恒溫恒壓的空氣作載氣，通過鼓泡法配置一定濃度的醋酸丁酯氣體，當(dāng)氣速為0.06m/s時，acf平衡吸監(jiān)量近600mg/g,實驗結(jié)果表明，在溫度、氣體流速、氣體濃度3個因素中，溫度對acf的平衡吸附量影響最大，隨著溫度的升高，acf對醋酸丁酯的平衡吸附量下降，傳質(zhì)系數(shù)減少，穿透層高度增大6。活性炭吸附法用于低濃度有機(jī)廢氣的治理，具有脫除率高、回收方便等優(yōu)點。廢氣中往往混有水蒸汽。致使吸附塔的

11、工作效率降低、運行成本增加，有機(jī)溶劑的回收效率下降。浙江大學(xué)環(huán)境工程研究所的高華生通過采用吸附柱穿透曲線法測定了30C不同相對濕度（rh）下4種低濃度有機(jī)蒸氣（v。c）在活性炭上的等溫吸附量。結(jié)果表明，水蒸汽對v。c吸附平衡的抑制作用，隨著rh的增大、voc濃度的降低而增大，且隨著voc分子極性的增強(qiáng)而有所增大；voc對水蒸汽吸附平衡的抑制作用，隨著v。c分子極性的增強(qiáng)而有所減弱.提出一個基于競爭吸附機(jī)理的polanyindubiin方程，解釋空氣濕度對低濃度voc在活性炭上吸附平衡的影響8。活性炭用于控制室內(nèi)空氣污染。近年來，有專家用活性炭制作成工藝品，作為室內(nèi)的擺設(shè)，可吸附室內(nèi)有毒氣體（主

12、要系房屋裝修產(chǎn)生的甲醛、笨）。據(jù)有關(guān)報道，一個直徑27.8厘米、厚度3厘米的圓盤，能清除45平方米內(nèi)9種有毒有害氣體。該專利的產(chǎn)品名稱叫黑鉆金烏炭雕。4、活性炭在環(huán)科中的應(yīng)用發(fā)展的前景展望。a、由前面的論述可見，活性炭近年在環(huán)科的應(yīng)用進(jìn)展緩慢，但從上面的研究結(jié)果來看，活性炭的工藝的改進(jìn)為以后發(fā)展埋下伏筆，以后研究的投入可能會加快。b、研究的重點有四個方向:一、活性炭纖維在廢水、廢氣處理中的應(yīng)用。活性炭纖維比傳統(tǒng)的活性炭吸附效率高，再生速度快，比例高，有一定的市場前景。近期的研究估計會集中在活性炭纖維在吸附含有機(jī)物廢氣的效率及適用范圍。二、改性活性炭在廢水、廢氣處理中的就用。改性后的活性炭比傳統(tǒng)的活性炭適用范圍有所改變，可能會引起活性炭應(yīng)用工藝的變革。三、活性炭工藝與其