活性炭又稱活性炭黑。是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳。活性炭主成分除了碳以外還有氧、氫等元素。這是活性炭為疏水性吸附劑的原因。活性炭中除碳元素外，還包含兩類摻和物：一類是化學結合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過程中，外來的非碳元素與活性炭表面化學結合，如用水蒸氣活化時，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化；另一類摻和物是灰分，它是活性炭的無機部分，幾種活性炭的元素組成，易造成二次污染。

活性炭成分

活性炭在元素組成方面，80%-90%以上由碳組成，這也是活性炭為疏水性吸附劑的原因。活性炭中除了碳元素外，還包含有兩類摻和物：一類 是化學結合的元素，主要是氧和氫，這些元素是由于未完全炭化而殘留在炭中，或者在活化過程中，外 來的非碳元素與活性炭表面化學結合，如用水蒸氣活化時，活性炭表面被氧化或水蒸氣氧化;另一類摻和物是灰分，它是活性炭的無機部分，幾種活性炭的元素組成 。隨著活性炭行業的不斷發展，越來越多的行業和企業運用到了活性炭，也有一些企業進入了活性炭行業。

活性炭制作

活性炭的主要原料幾乎可以是所有富含碳的有機材料，如煤、木材、果殼、椰殼、核桃殼、杏殼、棗殼等。這些含碳材料在活化爐中，在高溫和一定壓力下通過熱解作用被轉換成活性炭。在此活化過程中，巨大的表面積和復雜的孔隙結構逐漸形成， 而所謂的吸附過程正是在這些孔隙中和表面上進行的，活性炭中孔隙的大小對吸附質有選擇吸附的作用，這是由于大 分子不能進入比它孔隙小的活性炭孔徑內的緣故 

活性炭圖片

活性炭是由含炭為主的物質作原料，經高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微 孔， 具有巨大的比表面積，能有效地去除色度、臭味，可去除二級出水中大多數有機污染物和某些無機物，包含某些有毒的重金屬。影響活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的特性和濃度；廢水的PH值；懸浮固體含量等特性；接觸系統及運行方式等。活性炭能有效吸附氯代烴、有機磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑，還能吸附苯醚、正硝基、萘、乙烯、二甲苯酚、苯酚、DDT、烷基苯磺酸及許多酯類 和芳烴化合物。二級出水中也含有不被活性炭吸附的有機物，如蛋白質的中間降解物質，比原有的有機物更難被活性炭吸附，活性炭對THMS的去除能力較低，僅達 到23-60%。活性炭吸附法與其他處理方法聯用，出現了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、 Haerbebe工藝、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明顯延長，用量減少，處理效果和范圍大幅度提高。

活性炭的應用

(1) 石化行業

無堿脫 臭（精制脫硫醇）—— 重催的精制裝置

乙烯脫鹽水（精制填料）——乙烯裝置

催化劑載體（鈀、鉑、銠等）——苯乙烯、連續重整裝置

水凈化及污水處理——上水及下水的深度處理

(2) 電力行業

電廠水質處理及保護— —鍋爐裝置

(3) 化工行業

化工催化劑及載體、氣體凈化、溶劑回收、及油脂等的脫色、精制

(4) 食品行業

飲料、 酒類、味精母液及食品的精制、脫色、提純、除臭

(5) 黃金行業

黃金提取——適用炭漿法、堆浸法提金工藝

尾液回收——金礦的廢物利用及環境保護

(6) 環保行業

用于污水處理、廢氣及有害氣體的治理、氣體凈化

(7) 相關行業

香煙濾嘴、木地板防潮、吸味、汽車汽油蒸發污染控制，各種浸漬劑液的制備等，比如活性炭可以作為活性碳罐的填充物用來生產摩托車碳 罐 汽車碳罐等。

1、活性炭在水處理中的應用

活性炭吸 附廣泛應用于在城市污水處理、飲用水及工業廢水處理。

顆粒活性炭常常應用于吸附分子，顆粒活性炭吸附性決定應用性，而吸附性和各種炭型的孔大小分布相關。以水蒸氣活化的泥煤基、 褐煤基和椰殼基粉狀活性炭為例：泥煤基活性炭具有微孔和中孔，顆粒活性炭可供多種應用；褐煤基炭具中孔較多，顆粒活性炭而且還有較大的中孔，提供優良的可入性；椰殼基顆粒活性炭中主要是微孔，僅適用于低分子的去除。

利用化學品活化的顆粒活性炭是非常多孔的，多在微孔和中孔范圍，但是，比較水蒸氣活化的活性炭、化學品活化的活性炭的孔表面是較少疏水性和較多負電荷。以擠壓型和破碎型粒狀活性炭為例：泥煤基擠壓型活性炭能制成各種不同孔大小分布的品種。顆粒活性炭微孔為主的品種主要用于氣相應用的黃金回收。既有微孔又有中孔的品種大都用于液相應用，如水純化中吸附小分子和大分子的雜質。

破碎型煤 基顆粒活性炭兼有微孔和中孔，可供多種目的的應用。褐煤基或椰殼基的粒狀活性炭與粉狀炭一樣具有相同的微孔和中孔結構。活性炭的技術指標非常重要：活性炭產品的性能指標可分為物理性能指標、活性炭化學性能指標、顆粒活性炭吸附性能指標。三種性能指標對活性炭的選擇和應用都起到非常重要的作用。活性炭主要物理性能指標有：形狀、外觀、比表面積、孔容積、比重、目數、粒度、耐磨強度、漂浮率等。

顆粒活性炭主要化學性能指標有：PH值、灰分、水分、著火點、未炭化物、硫化物、氯化物、硫酸鹽、酸溶物、醇溶物、鐵含量、鋅含量、鉛含量、鈣鎂含量、重金屬含量、磷酸鹽等。活性炭主要吸附性能指標有：吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、吸附值、焦糖吸附值、硫酸吸附值、飽和硫容量、穿透硫容量、水容量、 氯乙烷蒸汽防護時間、ABS值等

1）城市污水處理

廢水中的一些有機物是難于為微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其產品、殺蟲劑、洗滌劑、合成染料、胺類化合物以及許多人工合成有機物，經生化處理后很難達到對排放要求較高的水體中排放的標準，也嚴重影響廢水的回用，因此需要深度處理。

由于活性炭對有機物的吸附能力大，在廢水深度處理中得到廣泛的應用，具有以下優點：

①處理程度高，城市污水用活性炭進行深度處理后,BOD可降低99%,TOC可降到1～3mg/L。

②應用范圍廣，對廢水中絕大多數有機物都有效，包括微生物難于降解的有機物。

③適應性強，對水量及有機物負荷的變動有較強的適應性能，可得到穩定的處理效果。

④粒狀炭可進行再生重復使用，被吸附的有機物在再生過程中被燒掉，不產生污泥。

⑤可回收有用物質，例如用活性炭處理含酚廢水，用堿再生吸附飽和的活性炭，可以回收酚鈉鹽。

⑥設備緊湊 、管理方便。

2）飲用水深度處理中的應用

活性炭吸附是建立在 常規給水處理基礎上，一般設置在砂過濾之后，也可與砂濾料組成雙層濾料過濾或以活性炭過濾代替砂過濾。

在利用活性炭吸附進行飲用水深度處理的過程中，發現在活性炭濾料上生長有大量的微生物，使出水水質提高且再生延長，于是 發展了一種經濟有效的去除水中的微污染物質的生物活性炭工藝，流程為原水—（加入混凝劑）—澄清—過濾（加入臭氧）再利用活性炭吸附，最后是出水。

2、家用

空氣凈化：用活性炭擺放在室內有效的吸收空氣中含有的二甲苯等

有害物質（特 別是 新裝修的房子），

家具去異味：活性炭可適用于新買的家具放于櫥柜抽屜冰箱中.也可放在鞋子里面除臭味.

汽車除味：新車一般都含有很多的有害物質難聞刺鼻的氣味，用活性炭可以有效的去除

活性炭過濾器是將水中懸浮狀態的污染物進行截留的過程，被截留的懸浮物充塞于活性炭間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小，隨活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容納懸浮物的空間越大。其表現為過濾能力增強，納污能力增加，截污量增大。同時，活性炭濾層孔隙越大，水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性 炭濾層，在有足夠保護厚度的條件下，懸浮物可以更多地被截留，使中下層濾層更好地發揮截留作用，機組截污量增加。

從嚴格的理論上講，活性炭所具有的對懸浮物的截留能力來自活性炭所提供的表面積。流速低時，機組的過濾能力主要地來自活性炭的篩除作用，而流速快時，過濾能力來自活性炭顆粒表面的吸附作用，在過濾過程中活性炭所提供 的顆粒表面積越大，對水中懸浮物的附著力越強。

根據吸附過程中，活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同，可將吸附分為兩大類：物理吸附和化學吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中，當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱為物理吸附； 當活性炭分子和污染物分 子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理性質有關，與活性炭的化學性質基本無關。由于范德華力較弱，對污染物分子的結構影響不大，這種力與分子間內聚力一樣，故可把物理吸附類比為凝聚現象。物理吸附時污染物的化學性質仍然保持不變。

由于化學鍵強，對污染物分子的結構影響較大，故可把化學吸附看做化學反應，是污染物與活性炭間化學作用的結果。化學吸附一般包含電子對共享或電子轉移，而不是簡單的微擾或弱極化作用，是不可逆的化學反應過程。物 理吸附和化學吸附的根本區別在于產生吸附鍵的作用力。

吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程，分子的自由能會降低，因此，吸附過程是放熱過程，所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同，它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的差異。

活性炭吸附技術在國內用于醫藥、化工和食品等工業的精制和脫色已有多年歷史。70年代開始用于工業廢水處理。生產實踐表明，活性炭對水中微量有機污染物具有卓越的吸附性，它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機化工等工業廢水都有良好的吸附效果。一般情況下，對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的有機物，如合成 染料、表面性劑、酚類、苯類、有機氯、農藥和石油化工產品等，都有獨特的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成為工業廢水二級或三級處理的主要方法之一。

吸附是一種物質附著在另一種物質表面上的緩慢作用過程。吸附是一種界面現象，其與表面張力、表面能的變化有關。引 起吸附的推動能力有兩種，一種是溶劑水對疏水物質的排斥力，另一種是固體對溶質的親和吸引力。廢水處理中的吸附，多數是這兩種力綜合作用的結果。活性炭的比表面積和孔隙結構直接影響其吸附能力，在選擇活性炭時，應根據廢水的水質通過試驗確定。對印染廢水宜選擇過渡孔發達的炭種。此外，灰分也有影響，灰分愈小，吸附性能愈 好；吸附質分子的大小與炭孔隙直徑愈接近，愈容易被吸附；吸附質濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內，吸附量是隨吸附質濃度的增大而增加的。另外，水溫和pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少。

活性炭吸附法具體概念

活性炭吸附法是利用多孔性的活性炭，使水中一種或多種物質被吸附在活性炭表面而去除的方法，去除對象包括溶解性的有機物質，合成洗滌劑、微生物、病毒和一定量的重金屬，并能夠脫色、除臭、空氣凈化。

活性炭、磺化煤、沸石、焦炭等都是水處理常用的吸附劑，活性炭經過活化后碳晶格形成形狀和大小不一的發達細孔，大大增加比表面積，提高吸附能力。活性炭的細孔有效半徑一般為1-10000nm，小孔半徑在2nm以下，過渡孔半徑一般為2-100nm，大孔半徑為100-10000nm.小孔容積一般為0.15-0.90mL/g，過渡孔面積一般為0.02-0.10mL/g； 大孔容積一般為0.2-0.5mL/g.

活性炭是一種很細小的炭粒，有很大的表面積，而且炭粒中還有更細小的孔——毛細管。這種毛細管具有很強的吸附能力，由于炭粒的表面積很大，所以能與氣體（雜質）充分接觸。當這些氣體（雜質）碰到毛細管被吸附，起凈化作用。活性炭的表面積研究是非常重要的，活性炭的比表面積檢測數據只有采用BET方法檢測出來的結果才是 真實可靠的，國內有很多儀器只能做直接對比法的檢測。現階段國內外比表面積測試統一采用多點BET法，國內外制定出來的比表面積測定標準都是以BET測試方法為基礎的，請參看中國國家標準(GB/T 19587-2004)-氣體吸附BET原理測定固態物質比表面積的方法。比表面積檢測其實是比較耗費時間的工作，由于樣品吸附能力的不同，有些樣品的測試可能需要耗費一整天的時間，如果測試過程沒有實現完全自動化，那測試人員就時刻都不能離開，并且要 高度集中，觀察儀表盤，操控旋鈕，稍不留神就會導致測試過程的失敗，這會浪費測試人員很多的寶貴時間。F-Sorb 2400比表面積測試儀是真正能夠實現BET法檢測功能的儀器（兼備直接對比法） ，更重要的F-Sorb 2400比表面積測試儀是迄今為止國內唯一完全自動化智能化的比表面積檢測設備，其測試結果與國際一致性很高，穩定性也很好，同時減少人為誤差，提高測試結果精確性。

活性炭的吸附除 了物理吸附，還有化學吸附。活性炭的吸附性既取決于孔隙結構，又取決于化學組成。

⑴粒度：采用 一套標準篩篩分法，求出留在和通過每只篩子的活性炭重量，表示粒度分布。

⑵靜觀密度或堆密度：應是孔隙容積和顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。

⑶體積密度和顆粒密度：應是孔隙容積而不應是顆粒間空隙容積的單位體積活性炭的重量。

⑷強度：即活性 炭的耐破碎性。

⑸耐磨性：即耐磨損或抗磨擦的性能。

這些機械性質直接影響活性炭應用，例如：密度影響容器大小；粉炭粗細影響過濾；粒炭粒度分布影響流體阻力和壓降；破碎性影響活性炭使用壽命和廢炭再生。

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