浅谈活性炭吸附在水处理过程中的应用资料

活性炭的吸附容量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20~1000Å）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。
图1-3 活性炭表面含氧官能团
4 活性炭吸附机理和影响因素
活性炭的吸附作用通常包含以下几个步骤： 1）外扩散：外界空间中的被吸附组分穿过气体、液体膜扩
散到达固体表面 2）内扩散：被吸附组分通过固体表面进入活性炭的微孔道，
在微孔道的吸附气、液相中扩散到微孔表面 3）吸附：已进到微孔表面的被吸附组分被固体所吸附固定 4）脱附：被吸附的组分有一部分脱附，离开微孔道表面 5）内反扩散：脱附的组分从孔道内的气、液相扩散至活性
浅谈活性炭吸附在水处理过程中 的应用
人：××
演讲
1 活性炭分类及制作过程 2活性炭的结构 3 活性炭的化学性质 4 活性炭吸附机理和影响因素 5活性炭在水处理中的应用 6硫酸根自由基氧化再生活性炭
1 活性炭分类及制作过程
按生产原料可分为：煤基活性炭、木质活性炭、 果壳活性炭和合成活性炭。按其形状可分为：粉末活性 炭、颗粒活性炭、破碎状炭、球形碳、中空微球状炭、 纤维状活性炭、蜂巢状活性炭、活性炭成型物。
炭的外表面 6）外反扩散：脱附的组分分子从外表面反扩散，经气、液
膜进入外空间的气、液相中，完成脱附
活性炭对吸附质总体的吸附速度受每个步骤不同程度 影响，总的吸附速度体现为上述6个步骤的共同结果。
吸附作用包括物理吸附和化学吸附，物理吸附由吸附 质与吸附剂分子间引力所引起，结合力较弱，吸附热比较 小，容易脱附。
硫酸根离子S2O82−的活化方法 （1）紫外光解
紫外光活化过硫酸盐具有安全无毒，不会引起二次污染的 优点，可用于饮用水和轻度污染废水的处理。
化学反应过程为：S2O82-
hν
2SO
4
（2）高温热解
高温热活化需要提供大量的热量，增加了处理成本。
但在某些高温废水处理中，热活化过硫酸盐的方法可以利
用高温废水的余热，从而节省大量的热能。化学反应过程
为：
S2O82－
heat
2SO
－ 4
（3）过渡金属离子催化分解
常用的过渡金属有Fe2+、Cu2+、Mn2+、Ce2+、Co2+、 Ag等。金属活化过硫酸盐具有反应体系简单，无需外加热 源与光源，可原位再生等优点。
化学反应过程为：
Mn+
S2O82-
M (n +1) +
SO
4SO42-Fra bibliotek 谢谢2020/10/7
活性炭对分子量在500~3000的有机物有十分明显的 去除效果，去除率一般能够达到70%~86.7%，易于吸附苯 类化合物、小分子量腐殖质等。对分子量在500~1000的 腐殖质可吸附面积达活性炭吸附面积的25%；对低分子极 性强的有机物和大分子有机物吸附效果不明显。
用于水处理的活性炭应具备以下三项要求：吸附容 量大、吸附速度快、机械强度好。
活性炭是以碳为主要成分的吸附材料，结构比较复杂，一般认为 活性炭是由类似石墨的碳微晶按“螺层形结构”排列，由于微晶间强 烈交联形成了发达的孔隙结构。
活性炭的孔径可分为微孔、中孔和大孔。大孔隙处多发生物理吸 附，比表面积所占比例很小，一般为0.5~2.0m2/g，在吸附中作为吸 附质分子的通道，也可作为化学反应的主要场所而使用在非均相催化 等方面。
活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命
6硫酸根自由基氧化再生 活性炭
过硫酸盐包括过一硫酸盐(PMS)和过二硫酸盐(PS)， 都属于H2O2的衍生物。其中PMS是由SO3取代H2O2中的一 个H而形成，PS是由SO3取代H2O2中的两个H而形成。结 构如下：
PMS 过一硫酸盐
过二硫酸盐
6硫酸根自由基氧化再生 活性炭
活性炭是原料经粉碎加黏合剂成型后，再经加热 脱水、碳化、活化等工艺制的。碳化也称为热解，是在 隔绝空气的条件下通过对制作活性炭的原材料进行加热。 活化是在有氧化剂的作用下，对碳化后的材料进行加热， 以制造活性炭产品。
(a) 活化前
(b) 活化后
图 1-1 活化前后活性炭晶体的片状结构
2活性炭的结构
化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化学键所引起,常 是不可逆的，吸附热通常较大。在物理吸附中往往发生多 分子层吸附，在化学吸附中，基本是单分子层吸附。
5活性炭在水处理中的应用
活性炭颗粒内部孔隙结构发达，其比表面积可达 1000m2/g，活性炭具有很强的吸附能力，在水处理中， 活性炭吸附可用于去除水中的有机物、脱色、除嗅味。
中孔既是吸附质分子的通道，支配吸附过渡，又可发生毛细管凝 结，是运输及吸附物质的重要场所，其比表面积20~70m2/g。
微孔对小分子量有机物的吸附性能很好，是活性炭吸附容量和比 表面积的主要贡献方面，比表面积高达几百至几千m2/g。
图 1-2 活性炭孔隙结构
3 活性炭的化学性质
活性炭的表面化学性质主要体现在所含的多种官能团：含 氧官能团，含氮官能团及卤素、硫、氢等元素的官能团。其中 含氧官能团数目众多，是主要的活性基团，形式多样，有羟基、 羧基、酚基、内酯及醌等。它们影响着活性炭的酸碱性，亲疏 水性，吸附及催化性。