由于活性炭能無效地去除水的臭味、大局部無機物和某些無 機物，活性炭吸附技術已成爲凈化水源污染和城市污水、工業廢 水深度處置的無效手腕。本文將論述活性炭的特性及其吸附機 理，引見活性炭吸附技術及其組合工藝在國際外水處置中的使用 和開展，總結其使用中的優缺陷并預測其前景和開展方向。

1、活性炭的特性及其吸附機理

1.1　活性炭的特性 活性炭是一種暗黑色含炭物質，具有興旺的微孔結構和宏大 的比外表積。它化學性質波動，可耐強酸強堿，具有良好吸附功能， 是多孔的疏水性吸附劑?；钚蕴砍跤糜谥铺菢I，后來普遍用于 去除受凈化水中的無機物和某些無機物。它簡直可以用含有碳的 任何物質做原資料來制造，其制備進程次要包括炭化和活化兩步 [2]：碳化也稱熱解，是在隔絕空氣的條件下對原資料加熱，普通溫 度在 600oC以下；活化是在有氧化劑的作用下，對碳化后的資料 加熱，以消費活性炭產品。

1.2 活性炭的吸附機理 活性炭在制造進程中，其揮發性無機物被去除，晶格間生成 空隙，構成許多外形各異的細孔。其孔隙占活性炭總體積的 70% ～ 80%，每克活性炭的外表積可高達 500 ～ 1700 平方米，但 99.9 ％都在多孔構造的外部?；钚蕴康臉O大吸附才能即在于它具有 這樣大的吸附面積?；钚蕴康目紫洞笮∩⒉己軐?，從 10-1nm 到 104nm以上，普通按孔徑大小分爲微孔、過渡孔和大孔。在吸附 進程中，真正決議活性炭吸附才能的是微孔構造?；钚蕴康娜?比外表簡直都是微孔構成的，粗孔和過渡孔只起著吸附通道作用， 但它們的存在和散布在相當水平上影響了吸附和脫附速率。

研討標明：在吸附進程中發作溶質由溶劑向活性炭吸附劑 外表的質量傳遞，推進力可以是溶質的疏水特性或溶質對吸附劑 外表的親和性，或兩者均存在。在水處置中經過活性炭吸附而被 去除的物質普通爲兼有疏水基團與親水基團的無機化合物。溶質 對吸附劑外表的親和力可分爲兩類：一類是溶質在溶劑中的溶解 度；另一類則是溶質與吸附劑之間的范德華力、化學鍵力和靜電 引力。嚴厲地說，活性炭吸附是一個很復雜的進程。它是應用活 性炭的物理吸附、化學吸附、交流吸附以及氧化、催化氧化和還 原等功能去除水中凈化物的水處置辦法。

2、活性炭吸附技術在水處置中的使用及開展

水處置中的活性炭次要有粉末炭和粒狀炭兩類。粉末炭采用 混懸接觸吸附方式，次要以攪拌池吸附的方式使用；而粒狀炭則 采用過濾吸附方式，通常采用固定床的方式，如活性炭濾池等。 粒狀炭較之粉末炭具有可再生性好和抗攪擾力強的優點。近 開展起來的另外一種叫做活性炭纖維，它是一種功能優于粉狀炭 和粒狀炭的高效活性吸附資料 [4]?；钚蕴坷w維可方便地加工爲氈、 布、紙等各種不同的外形，制造的凈水安裝高效牢靠、處置量大、
構造緊湊，但價錢較高。

上面將從被處置水的來源的角度來引見活性炭吸附技術在水 處置中的使用：

2.1　活性炭吸附法在凈化水源污染中的使用 普通的給水污染工藝，對一些凈化物如病毒、無機化合物不 能無效去除。由于活性炭對水中微量無機物具有杰出的吸附特性， 所以早在20年代末30年代初歐美國度就開端用粉狀活性炭去除 水中的臭、味等。

粉狀活性炭適用于含低濃度無機物和氨的凈化水源的除臭、 除味，尤其適用于時節性短期頂峰負荷的凈化水源的污染 [5]。粉 狀炭普通以 5 ～ 10% 的懸浮液投加，其投加量依據原水的水質而 異，并與水處置廠的流程有關。普通狀況下投加劑量爲3～10mg/L。 接觸工夫普通爲 15 ～ 30min。投加點可在原水泵左近或廓清池之 前。因其可再生性差和抗攪擾才能弱的緣故，對凈化較嚴重的水 源及臨時運用時，應逐步由粒狀炭替代。在給水處置中，粒狀活 性炭多以吸附柱或吸附塔的方式來使用，當吸附飽和后，經過再 生以恢復其吸附才能。由于在新建或擴建現有水廠時，增設活性 炭吸附過濾安裝需求少量的基建費用和一定的修建面積，因而在 歐美國度的許多水廠中用粒狀活性炭取代砂濾池中的砂。

2.2　活性炭吸附法在城市污水中的使用

由于慣例的二級污水處置工藝處置后仍有些雜質不能被生物分解，出水達不到排放規范。并且在一些水資源極度缺乏的地域， 需求思索到污水的回用，對排放水質的要求進一步進步。因而用 活性炭吸附技術去除污水中剩余的溶解性無機物和其他雜質，已 成爲城市污水、工業廢水深度處置的無效手腕。 由二沉池流出的二級處置水普通經過砂濾 - 活性炭吸附 - 氯 消毒的處置流程，即可到達回用的規范。用活性炭吸附法處置二 級處置水的操作，普通在吸附塔內停止。其運轉方式有靜態運轉 單塔、多塔串聯運轉、多塔并聯運轉、延續運轉單塔等。

2.3　活性炭吸附法在工業廢水處置中的使用 工業廢水的品種單一、成分復雜，因而工業廢水的處置辦法 應該因處置對象的不同而異?；钚蕴吭诠I廢水處置中，次要作 爲固體吸附劑，普通使用于含油污水、印染廢水、含鉻、汞廢水、 含氰廢水等含重金屬或大分子無機物廢水處置中。

3、活性炭吸附組合工藝的使用及開展

活性炭吸附技術可以無效去除水中凈化物，但其制水本錢相 對較高，而且其微孔構造不利于大分子無機凈化物的去除，其廣 泛使用遭到了一定的限制。因而，活性炭吸附與其他水處置技術 的結合使用，往往可以發生更好的處置效果。上面將引見幾種常 見的活性炭吸附組合工藝：

3.1　臭氧 - 活性炭組合工藝 臭氧作爲強氧化劑，能使水中大分子無機物分解爲小分子有 機物，進步無機物進入活性炭微孔外部的能夠性，充沛發揚活性炭的吸附外表，延伸活性炭的運用周期。同時臭氧還發揚了活性 炭所不具有的殺菌作用。而活性炭則能無效吸附臭氧在氧化進程 中發生的少量兩頭產物，包括處理臭氧無法去除的三鹵甲烷及其 前驅物質，并保證了后出水的生物波動性。因而，臭氧-活性 炭組合工藝自 1961 年開端運用以來，在世界興旺國度失掉了普遍使用。

3.2　高錳酸鉀 - 活性炭組合工藝 高錳酸鉀也是強氧化劑，能降解無機物、抑制藻類生長，隨 著投加量的添加和接觸工夫的延伸，其水處置效果較爲理想。而 粉末活性炭對水中小分子無機物 ( 分子量＜ 3000) 有很好的吸附作 用，有利于凈水進程中去除色味。故常將兩者組合用于慣例凈水 工藝流程中。

3.3　生物活性炭法 生物活性炭技術是以粒狀活性炭爲載體，經過富集或人工固 化微生物，在活性炭外表構成生物膜，應用活性炭的吸附作用和 生物膜的生物降解作用共同去除水中凈化物。與普通生物法相 比，在相反的 HRT 下凈化物停留工夫更長，因此處置效果更好。 同時，微生物的降解也能使活性炭再生，再生率高達 20％左右。 而活性炭也可加重廢水中無害物質對微生物的影響，從而消弭微 生物降解的不利影響。但是，在運用該技術停止飲用水深度處置 時應防止預氯化處置，否則微生物不能在活性炭上生長。

3.4　粉末活性炭 - 活性污泥組合工藝 該工藝是將粉末活性炭投加到活性污泥曝氣池中，構成生物 活性炭，應用吸附、降解協同作用去除無機凈化物。它一方面可 去除活性污泥法難以去除的無機物，進步活性污泥的去除效率； 另一方面使活性污泥具有優秀的壓密性，從而克制了污泥收縮。

3.5　活性炭 - 超濾組合工藝 超濾膜過濾工藝的明顯優點是能無效去除水中的病原菌，但 其順手的成績是膜阻塞和膜凈化?；钚蕴?- 超濾膜組合工藝克 服了單一處置辦法的弱點：在組合工藝中，應用活性炭對進水前 處置，可以去除各類無機化合物、水中大局部的濁度和色度，這 爲后續膜過濾提供了保證，從而緩解膜阻塞和膜凈化成績，延伸 膜的運用壽命；用膜停止后處置則能無效處理出水中的細菌成績， 保證出水水質。 3.6　活性炭電解法 活性炭電解法是應用活性炭的導電性將其作爲電極，先使活 性炭吸附凈化物，再經過其電解作用停止氧化降解以去除水中雜 質，是絮凝反響與自在基反響相結合的進程?；钚蕴康膹娢侥?力能大大進步氧化性產物的應用效率，在相反條件下，活性炭固 定床電解槽與普通電解槽相比，可節省電耗 30％～ 40％。

除了上述活性炭組合工藝外，還有諸如活性炭-TiO2 聯用技術、 負載活性炭催化氧化法、活性炭 - 反浸透、活性炭 -MBR 等新的組 合工藝，這些工藝曾經在水處置理論中得以使用，并證明是行之有 效的，它們將隨著水處置技術的開展而不時被改良和創新。

4、小結

活性炭吸附在水處置使用中次要具有如下優點：

（1）活性炭對水中凈化物有杰出的吸附才能，對用生物法和 其他辦法難以去除的無機凈化物和重金屬有較好的吸附去除效果；

（2）活性炭對水質、水溫及水質變化具有較強的抗沖擊負荷 才能，因此易于控制與管理；

（3）活性炭吸附的“寶貴”無機凈化物和重金屬易于回收利 用，且活性炭自身也能脫附再生。 但是，目前我國的活性炭供給比擬緊張，再生費用較高，這 大大進步了制水本錢，從而限制活性炭的普遍運用。爲進一步提 高去除無機凈化物的效率，改善出水水質，活性炭吸附組合工藝 在水處置中失掉較好的使用和開展?？梢灶A測：活性炭吸附組合 工藝將逐漸取代單純活性炭吸附，成爲水處置行業中的一種開展 趨向。