活性炭在水处理方面的应用
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Key words：activated carbon；adsorption mechanism；application of activated carbon
1.文章起因、污水处理背景以及状况 时下，随着人们的物质水平日渐提高，人们对于饮用
水的安全问题亦是愈发的关注，如何保障日常生活饮用水的 质量成为生活中不可或缺的环节。笔者作为高中生常常观察 到生活中的一些饮用水过滤设备，可以完成由自来水到直饮 水的净化过程，由此引发了笔者对于过滤设备材料的好奇。 经过翻阅过滤设备的说明书，笔者发现滤芯中大同小异的都 含有活性炭这一关键物质，引发了作者的进一步关注。一项 2014年由环保部发布的数据显示我国有2.8亿的居民使用的 不安全饮用水，这是一个相当巨大的数字。所以必须要加快 实现饮用水净化工艺的改造。时至今日，我国的自来水厂多 采用氯氧化消毒工业，该项工艺在保证我国当前饮水质量上 起到了重要的作用。但是随着人口的增加，工农业的快速发 展，水中所含的污染物的种类和数量越来越多，自来水的质 量早已成为一个亟待解决的问题，而这种常规的饮用水处理 工艺已经远远达不到现在国家饮用水要求的水质标准。并且 由于这种方法消毒原理的一些弊端：氯化消毒的过程中会产 生许多卤代有机物，而在这些卤代物质中存在许多的致癌Βιβλιοθήκη Baidu 致畸、致突变等三致物质。于是，能够有效去除水中大部分 有机污染物、重金属以及色度的活性炭（AC）开始步入人们 的视野。 2.活性炭性质及净化机理
4
当代化工研究 Chenmical Intermediate
环境工程
2018·09
活性炭在水处理方面的应用
＊胡子安 （长沙麓山国际实验学校 湖南 410000）
摘要：活性炭常被用作一种绿色无污染的材料，其疏松多孔的环境和高比表面积为其提供了优良的净化能力，但关于其净化机理始终没
有一个清晰明确的阐述，因此本篇文章就机理和净化能力，并设计实验增加支撑，同时通读文献，对活性炭改性有一个总结，拓宽常规用
孔径类型 超微孔 微孔 中孔 大孔
孔径/nm <0.8 0.8-2 2-50 >50
表1 活性炭孔径大小 并且由不同的原料制成的活性炭具有不同的硬度、粒 径大小和比表面积，这一特性使得活性炭可以同时处理高分 子有机物和低分子有机物。相关的研究表明，活性炭不仅对 水中的有机物，如苯类有机物、酚类有机物、石油以及石油 产品具有吸附性，而且对用生物法及其他方法难以处理的有 机物，如色度、异臭异味、除草剂、农药、表面活性物质、 合成染料、合成洗涤剂、胺类化合物都有较好的去除效果。 阅读文献表明：活性炭的吸附性能除了与表面的孔隙结 构有关以外，还与活性炭（经过处理）表面基团的化学性质 有关，接下来的一个章节将对此进行阐述。
area provide it with excellent purification ability, but there is still not a clear explanation about its purification mechanism. Therefore, regarding the mechanism and purification capacity, this paper designs experiment to add support, as well as reads through the literature, and summarizes the modification of activated carbon and broadens its routine use. At the same time, it evaluate the existing technology.
途。对现有技术进行评价。
关键词：活性炭；吸附机理；活性炭应用
中图分类号：T
文献标识码：A
Application of Activated Carbon in Water Treatment
Hu Zian
(Changsha Lushan International Experimental School, Hu’nan, 410000) Abstract：Activated carbon is often used as a green and pollution-free material. Its loose and porous environment and high specific surface
(3)吸附机理
活性炭的吸附过程极为复杂，涉及到许多作用力的共同 影响。（范德华力、静电作用、络合反应等）活性炭表面含 有的基团主要有羰基、羧基、内酯基和酚羟基，诸多含氧官 能团共同决定了其吸附性能。并且由不同工艺加工而成的活 性炭也会具有不同的吸附能力。有关吸附的方式主流看法有 三种。
2018·09
环境工程
5 当 代 化 工 研 究
Chenmical Intermediate
①给电子-受电子作用
这类作用普遍存在于有机物与活性炭之间。羰基在活
性炭表面大量存在，当废水中含有硝基苯酚类化合物时，羰
基为富电子基团，硝基苯酚（苯环）为缺电子化合物，苯环
上的π电子和羰基相互作用形成稳定的给电子-缺电子复合
(2)活性炭性质及结构
活性炭是一种无定型碳，具有疏松多孔结构并有一定 的晶体缺陷。其表面含有许多的微孔结构）孔径大小分布在 1×10-10μm-1×10-6μm），详见表1。环境无危害的吸附剂， 来源非常广泛，可以来源于煤矿、木材、果壳、石油废料等 所有富含碳的有机材料。这些材料在高温（200-700℃）和 一定压力下可以转化为活性炭。
(1)活性炭概述
活性炭是一类具有耐热、耐酸碱、不溶于水和有机溶 剂、易再生等一系列优点的表面积极高的多孔碳材料。其主 要构成元素为C，同时包含少量的H、N、S、O和少量无机金 属元素。由于其特殊多孔的表面结构特征、含氧官能团和表 面化学性能，活性炭对于一些金属阳离子（如Mn2+、Pb2+）、 合成洗涤剂等小分子有机物有强大的吸附能力，因此常被用 于污水净化、空气净化等用途。
1.文章起因、污水处理背景以及状况 时下，随着人们的物质水平日渐提高，人们对于饮用
水的安全问题亦是愈发的关注，如何保障日常生活饮用水的 质量成为生活中不可或缺的环节。笔者作为高中生常常观察 到生活中的一些饮用水过滤设备，可以完成由自来水到直饮 水的净化过程，由此引发了笔者对于过滤设备材料的好奇。 经过翻阅过滤设备的说明书，笔者发现滤芯中大同小异的都 含有活性炭这一关键物质，引发了作者的进一步关注。一项 2014年由环保部发布的数据显示我国有2.8亿的居民使用的 不安全饮用水，这是一个相当巨大的数字。所以必须要加快 实现饮用水净化工艺的改造。时至今日，我国的自来水厂多 采用氯氧化消毒工业，该项工艺在保证我国当前饮水质量上 起到了重要的作用。但是随着人口的增加，工农业的快速发 展，水中所含的污染物的种类和数量越来越多，自来水的质 量早已成为一个亟待解决的问题，而这种常规的饮用水处理 工艺已经远远达不到现在国家饮用水要求的水质标准。并且 由于这种方法消毒原理的一些弊端：氯化消毒的过程中会产 生许多卤代有机物，而在这些卤代物质中存在许多的致癌Βιβλιοθήκη Baidu 致畸、致突变等三致物质。于是，能够有效去除水中大部分 有机污染物、重金属以及色度的活性炭（AC）开始步入人们 的视野。 2.活性炭性质及净化机理
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当代化工研究 Chenmical Intermediate
环境工程
2018·09
活性炭在水处理方面的应用
＊胡子安 （长沙麓山国际实验学校 湖南 410000）
摘要：活性炭常被用作一种绿色无污染的材料，其疏松多孔的环境和高比表面积为其提供了优良的净化能力，但关于其净化机理始终没
有一个清晰明确的阐述，因此本篇文章就机理和净化能力，并设计实验增加支撑，同时通读文献，对活性炭改性有一个总结，拓宽常规用
孔径类型 超微孔 微孔 中孔 大孔
孔径/nm <0.8 0.8-2 2-50 >50
表1 活性炭孔径大小 并且由不同的原料制成的活性炭具有不同的硬度、粒 径大小和比表面积，这一特性使得活性炭可以同时处理高分 子有机物和低分子有机物。相关的研究表明，活性炭不仅对 水中的有机物，如苯类有机物、酚类有机物、石油以及石油 产品具有吸附性，而且对用生物法及其他方法难以处理的有 机物，如色度、异臭异味、除草剂、农药、表面活性物质、 合成染料、合成洗涤剂、胺类化合物都有较好的去除效果。 阅读文献表明：活性炭的吸附性能除了与表面的孔隙结 构有关以外，还与活性炭（经过处理）表面基团的化学性质 有关，接下来的一个章节将对此进行阐述。
area provide it with excellent purification ability, but there is still not a clear explanation about its purification mechanism. Therefore, regarding the mechanism and purification capacity, this paper designs experiment to add support, as well as reads through the literature, and summarizes the modification of activated carbon and broadens its routine use. At the same time, it evaluate the existing technology.
途。对现有技术进行评价。
关键词：活性炭；吸附机理；活性炭应用
中图分类号：T
文献标识码：A
Application of Activated Carbon in Water Treatment
Hu Zian
(Changsha Lushan International Experimental School, Hu’nan, 410000) Abstract：Activated carbon is often used as a green and pollution-free material. Its loose and porous environment and high specific surface
(3)吸附机理
活性炭的吸附过程极为复杂，涉及到许多作用力的共同 影响。（范德华力、静电作用、络合反应等）活性炭表面含 有的基团主要有羰基、羧基、内酯基和酚羟基，诸多含氧官 能团共同决定了其吸附性能。并且由不同工艺加工而成的活 性炭也会具有不同的吸附能力。有关吸附的方式主流看法有 三种。
2018·09
环境工程
5 当 代 化 工 研 究
Chenmical Intermediate
①给电子-受电子作用
这类作用普遍存在于有机物与活性炭之间。羰基在活
性炭表面大量存在，当废水中含有硝基苯酚类化合物时，羰
基为富电子基团，硝基苯酚（苯环）为缺电子化合物，苯环
上的π电子和羰基相互作用形成稳定的给电子-缺电子复合
(2)活性炭性质及结构
活性炭是一种无定型碳，具有疏松多孔结构并有一定 的晶体缺陷。其表面含有许多的微孔结构）孔径大小分布在 1×10-10μm-1×10-6μm），详见表1。环境无危害的吸附剂， 来源非常广泛，可以来源于煤矿、木材、果壳、石油废料等 所有富含碳的有机材料。这些材料在高温（200-700℃）和 一定压力下可以转化为活性炭。
(1)活性炭概述
活性炭是一类具有耐热、耐酸碱、不溶于水和有机溶 剂、易再生等一系列优点的表面积极高的多孔碳材料。其主 要构成元素为C，同时包含少量的H、N、S、O和少量无机金 属元素。由于其特殊多孔的表面结构特征、含氧官能团和表 面化学性能，活性炭对于一些金属阳离子（如Mn2+、Pb2+）、 合成洗涤剂等小分子有机物有强大的吸附能力，因此常被用 于污水净化、空气净化等用途。