凈水處理劑-活性炭（二）

改性活性炭

隨著科學技術的迅猛發展，對活性炭的性能要求也已越來越高，普通活性炭存在比表面積小，徑分布較寬和吸附選擇性能差等不足，已遠不能滿足國內外市場的要求。對活性炭改性，使之功能化是活性炭發展的必然趨勢。通常采用工藝控制和后處理技術對活性炭的孔隙結構進行調整，對表面基團進行改性，進而提高其吸附和性能。

孔隙結構的調整目的就是使活性炭的細孔與吸附分子尺寸相當，提高其對不同吸附質的吸附能力。其方法決定于活性炭的孔結構，如孔徑的的大小、孔容的大小等，有的需要開孔、擴孔，有的則需要縮孔。開孔和擴孔常用的方法是控制輕度活化程度?？s孔的方法很多，有熱收縮法、浸漬覆蓋法、氣相熱解堵孔法等。

活性炭的化學組成和表面的活性官能團的種類、數量對吸附和催化帶來了重大影響，根據吸附質的不同對活性炭進行相應的改性有著重要意義。表面化學改性主要改變活性炭的表面酸、堿性，引入或除去某些表面官能團，使其具有某種恃殊的吸附或催化性能。

高比表面積活性炭

玉米芯原料經烘干、粉碎、過篩（60目）備用。

主要步驟為：在氮氣的保護下，將樣品置于管式不繡鋼密閉容器內，在炭化溫度為350~600°C下進行干餾，按KOH與炭化后的原料質量比為1:1~5:1的比例將KOH制成飽和溶液，將稱好的原料浸漬于KOH飽和溶液內浸泡0.5h,烘干，在一定溫度下活化，冷卻，用蒸餾水洗至中性，在120°C下烘干得產品。

炭化的目的是去除原料中易揮發的物質以得到活性炭的前驅體。在炭化過程中發生一系列的化學變化，包括纖維素的脫水，木質素結構的轉變、長鏈結構的斷裂等。炭化溫度宜在450°C下，炭化4h所得炭材料最適合制高比表面積的活性炭。隨著炭化溫度的升高，炭化過程所需時間變短，但不能少于3.5h。

合適的加熱速率為30°C/min,過快或過慢的加熱速率都不利于増大活性炭材料的比表面積。

膜分離

活性炭與膜聯用能有效解決單獨使用膜過濾而引起的膜阻塞和膜污染問題。利用活性炭對進水進行必要的前處理，以減少水中的有機物、無機物、微生物等在膜表面和膜內孔累積，從而極大地延長了膜的使用壽命，而膜的存在又可以克服單獨使用活性炭的弱點，解決活性炭出水中細菌數偏高的問題。

超濾膜和微濾膜被認為是替代傳統的飲用水處理工藝的最佳選擇。由于超濾膜的較大截留分子量，去除原水中的溶解性有機物的效果較低。為了提高膜處理去除有機物的效果，超濾膜可與混凝或粉末活性炭聯用。在這樣的處理工藝中，投加粉末活性炭對提高有機物的去除效果，粉末活性炭對膜過濾的阻力和通量等的影響是研究的重點

實際用途

活性炭是利用木炭、木屑、椰殼、各種果核、紙漿廢液以及其他農林副產品、煤以及重質石油為原料經炭化活化而得的產品，它與木炭、炭黒和焦炭稱為微晶質炭（無定形炭）。活性炭與其他吸附劑(樹脂類、硅膠、沸石等）相比，具有許多優點：高度發達的孔隙結構和巨大的內比表面積；炭表面上含有（或可以附加）多種官能團；具有催化性能；性能穩定，可以在不同溫度、酸堿度中使用；可以再生。

活性炭屬無定型炭，由許多呈石墨型的層狀結構的微晶不規則地集合而成，具有結晶缺陷。這些內部結構使活性炭用于水處理，不僅具有吸附能力，還能起到催化作用。活性炭內部有無數微細孔隙縱橫相通，其孔徑的微孔居多，使活性炭具有巨大的比表面積，這些物理特性也是活性炭具有強大吸附能力的原因之一。

日本也是活性炭生產和消費的國家之一，粉狀活性炭主要用于精制脫色和凈水，顆粒活性炭主要用于水處理和吸附氣體。

采用水溶性多聚物膜過濾處理低濃度放射性廢水，處理設備較簡單，向該系統投加粉末活性炭，進一步凈化、采用微濾的方法是一種操作簡單、成本低、維修及運行費用低的放射性廢水處理方法。

活性炭吸附能力的大小不僅與本身性質有關，還與吸附物質的分子結構、溶解性和離子化程度等有關。精制脫色引水處理等液相吸附多采用粉末活性炭，以間歇方式進行。水處理中也常采用顆粒活性炭。在液相吸附中，顆粒活性炭主要用于固定床、移動床和流動床等處理方式。

在凈化水處理方面：活性炭不僅對色素去除效果良好，而對合成洗滌劑也有較高的吸附能力。利用活性炭去除水中大部分有機物是其重要應用之一，此外，污性炭還能有效地去除分解的氨基甲酸酯類殺蟲劑和C0D等。

用活性炭吸附空氣中微量汽油、酒精和酮等污染物質，使用后活性炭可再生，經濟效益和再生效率均很高。

由于活性炭能有效地去除水中的游離氯和某些重金屬，且不易產生二次污染，所以，常被用于家庭用水及飲用水的凈化處理工藝。

高品級活性炭主要應用于飲用水的深度處理，為生產安全優質飲用水提供了保證。

由甲殼素衍生物與活性炭等材料制成的復合吸附劑，不僅壽命長，成本低，而且吸附能力特別強。這種吸附劑不僅用于吸附重金屬離子，還可用于水的脫色、脫臭、處理工水，凈化生活用水。

水體污染已經成為當今世界各國普遍關注的問題。人們將各種不同材料應用于水處理研究領域，以尋頗有效的方法，提高用水和排水質量，減少污染。但近年來，隨著污染物種類的增多，污染成分越來越復雜，采用常規水處理方法已不能滿足要求，必須進行深度處理?；钚蕴縼碓磸V泛且容易再生，能反復利用的活性炭（AC)得以廣泛應用，其強大的吸附能力和良好的機械強度使它不僅能直接作為優良的吸附劑應用于水處理中，而且還可以與其他材料聯合應用，作為催化劑及催化劑載體。

市場展望

活性炭是一種廣泛應用于和環境保護領域的多孔性吸附材料，我國木質活性炭年產量約為5萬噸，除部分出口外，大部分為國內市場所需。

我國活性炭生產在今后一段時期內將繼續保持増長，并將逐漸向產品多樣、生產規?；较虬l展。美國和日本年活性炭需求増長為3%~5%，而在亞洲和拉丁美洲，年需求增長達10%。