活性炭在水处理中的过滤原理

[活性炭在水处理中的过滤原理]

随着水体污染的日前加剧和水质标准的提高，在生活饮用水的深度处理和工业污水回收利用项目中，经常会碰到如何简单、有效、经济地去除原水中的重金属离子、有机和无机污染物，降低原水中的COD及异味等问题。活性炭可以有效去除几乎无法分解的氨基甲酸类杀虫剂和COD等，活性炭作为水处理中不可缺少的净水材料，也得到广泛应用。

活性炭能有效去除水中的游离氯和某些金属（如汞、锑、锡、铬等），且不易产生二次污染，所以常被用于家庭用水及饮用水的净化处理工艺中。活性炭可以用木头、煤、椰壳、锯末等各种含碳的物质经一系列工艺过程制得，由不同原料制得的活性炭具有不同的硬度、粒径大小和比表面积。所以不同型号活性炭有各自的应用领域。

在净化水方面活性炭不仅对色、嗅去除效果良好，而且对合成洗涤剂也有较高的吸附能力，利用活性炭去除水中大部分有机物是其重要应用之一。

活性炭的吸附原理是：在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊，水中有机物含量高，活性炭很快就会

丧失过滤功能。所以，活性炭应定期清洗或更换。

活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制，很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。

活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。注意：过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净，否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前，应在底部和顶部加铺2~3厘米厚的海绵，作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去，活性炭使用2~3个月后，如果过滤效果下降就应调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。

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。

一般来说活性炭的比表面积（BET）越大，吸附力也越大，但是有时候却不一定。BET是用氮气或丁烷的吸附方法测出活性炭总表面积的应用参数。按理BET越大，吸附力就越大。可是在实际应用中这概念有局限性，因为活性炭的孔有大孔、中孔和微孔的区别，有时仅有部分的孔适合于某类大小吸附物的进入。在液相应用中，通常有机物的吸附值随分子量（分子大小）的提高而提高。直到分子大到不能进孔为止。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔。孔太小，吸附物进不了；孔太大，使单位体积的表面积减少。在气相应用中，小分子被吸附进入微孔。这时总表面积的概念是合用的。

活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化行业的无堿脱臭（精制脱硫醇）、乙烯脱盐水（精制填料）、催化剂载体（钯、铂、铑等）、水净化及污水处理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。