活性炭起什么作用?

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1、物理吸附作用 活性炭是具有巨大表面积的微孔材料,根据量子力学理论,只有分子量为500~700的化合物才能在活性炭微孔内发生吸附作用。对于颗粒尺寸大于活性炭微孔径的分子或原子团,一般只能通过扩散作用进入活性炭的内部,然后再进行物理化学反应。所以,活性炭对有机物污染物的去除主要是物理吸附的作用。 活性炭表面的活性基团(如酚羟基、氨基等)与污染物之间很容易形成分子间力,使得污染物被吸附到活性炭的表面,进而大分子的污染物被截留在活性炭的微孔中。随着吸附过程的进行,活性炭表面和内部的污染物浓度梯度会产生电动势,从而使带负电的污染物离子被吸附到活性炭表面并被保留下来;而带正电的颗粒则被排斥在外,不能被吸附。这就是活性炭静电吸附的原理。 由于活性炭具有巨大的比表面积和丰富的表面化学基团,因此在相同的投加量下,活性炭的吸附能力要比其他同类吸附剂高很多倍。

2、化学吸附作用 对于某些挥发性有机污染物,由于其分子结构中含有苯环或其他饱和多碳环,在一定的条件下可以发生加氢反应生成相应的衍生物。这些带有芳烃基团的污染物可以被活性炭表面的活泼氢原子所捕获而发生加成反应,从而将芳香族的污染物降解为简单的羧酸或其它无机含氧化物。活性炭也具有化学吸附的作用。但这一作用机制存在争议,有待进一步的研究。 在实际的应用过程中,往往是活性炭通过物理吸附与化学吸附两种作用的协同效果来达到最好的净化效果。

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由于活性炭具有高度发达的孔隙结构,比表面积大,且表面易带上各种官能团,使得活性炭易于与水中的微量金属杂质和有机污染物凝聚。因此它不仅能有效去除水中悬浮物、胶体、氧化铁、锰和经沉淀后未能去除的细微煤灰和泥沙,而且能有效地去除色度、臭味、苯类、酚类、氯仿、四氯化碳及农药、三氯甲烷、四氯乙烯等有机污染物,并能同时脱除部分重金属离子。目前活性炭在工业水处理和给水处理中得到越来越多的应用。

用于给水净化时,一般采用粉末炭。粉末炭可直接投入水中,经过混凝、沉淀后分离去除。粉末炭一般采用优质无烟煤为原料,经炭化活化生产。

用于处理工业废水、生活污水以减少污染物的排放时,既可采用粉末炭,也可采用颗粒炭。采用粉末炭时,经吸附后的炭随废水中的渣沉淀被去除,此方法多用于处理高浓度有机废水。采用颗粒炭时,一般都是炭吸附/生物降解复合工艺。如A2O-C等工艺。

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