一、活性炭的特征及其吸附原理
1、特征
活性炭也稱為活性炭黑，根據(jù)原材料及生產(chǎn)工藝的不同其顏色有一定的差異，但以黑褐色為主, 由于活性炭材料具有特殊的多孔結(jié)構(gòu)使得其比表面積非常大，可達(dá)2000m2/g以上，因此具有較強(qiáng)的吸附性能，同時(shí)本身的疏水性能使得其在水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
2、吸附的原理
活性炭是一種常見(jiàn)的多孔吸附材料，其微觀孔洞包括微孔（孔徑小于2nm ）、中孔（孔徑2-50nm）以及大孔（孔徑大于50nm），其中微孔和中孔結(jié)構(gòu)占據(jù)活性炭材料的大部分比表面積，因此對(duì)活性炭材料的吸附能力有著決定性的影響，而大孔主要起到材料微觀骨架以及通道的作用。由于活性炭強(qiáng)大的吸附能力以及疏水性，使得其在水溶液中得以迅速吸附水中的有機(jī)物以及懸浮物，并在吸附過(guò)程中在與水溶液的界面處形成一種“濃差極化作用”，導(dǎo)致附近的有機(jī)物、懸浮物等不斷向活性炭移動(dòng)而被其吸附，而實(shí)際上，活性炭的吸附作用是一個(gè)很復(fù)雜的過(guò)程，涉及到多方面的因素，隨著吸附過(guò)程的進(jìn)行，活性炭的吸附能力也會(huì)逐漸降低，此時(shí)要通過(guò)將活性炭進(jìn)行脫附處理，以使其再生。
二、該技術(shù)在水處理中的應(yīng)用及其發(fā)展
在水處理領(lǐng)域常用的活性炭，主要有粉末狀和顆粒狀兩種，其中粉末狀活性炭的比表面積更大，吸附能力更強(qiáng)，在實(shí)際工作中主要是采用與水溶液直接混合，在懸浮的狀態(tài)下進(jìn)行攪拌促進(jìn)吸附作用，吸附效果好，但是不易回收，容易造成對(duì)水體的二次污染；而顆粒狀活性炭主要以固定床、吸附柱等的填料存在，因此更易回收再生，可操作性強(qiáng)，但顆粒狀活性炭本身的吸附能力有限，因此吸附效率不高。近年來(lái)也出現(xiàn)了其他特殊形態(tài)的活性炭制品，如炭纖維布、炭氈等，但由于成本較高限制了在實(shí)際水處理中的應(yīng)用。
1、活性炭吸附法在污染水源凈化中的運(yùn)用
早在上個(gè)世紀(jì)二三十年代，歐美國(guó)家就已經(jīng)將活性炭吸附法廣泛用于被污染水源的水體凈化，尤其是在枯水期這種污染會(huì)被放大，水體的色度大、臭味強(qiáng)，利用活性炭對(duì)有機(jī)物和氨等的強(qiáng)大吸附力對(duì)水體凈化起到顯著的效果，在實(shí)際工作中，如果水源污染呈現(xiàn)短期、高負(fù)荷的特點(diǎn)，一般采用投加粉狀活性炭的方式，而如果污染持續(xù)性較強(qiáng)則一般采用顆粒狀活性炭填料的吸附柱或流化床來(lái)進(jìn)行處理，通過(guò)不斷更換填料的方式以保持凈化效果。
2、城市污水中活性炭吸附法的應(yīng)用
城市污水在排放之前要經(jīng)過(guò)污水處理廠的二級(jí)處理，污水中的大顆粒物、懸浮物通過(guò)絮凝、沉淀等過(guò)程得到去除，而有機(jī)物則在生物反應(yīng)器內(nèi)被大部分去除, 在大多數(shù)情況下通過(guò)二級(jí)污水處理后城市污水均能達(dá)標(biāo)排放, 然而在一些對(duì)出水水質(zhì)要求較高的場(chǎng)合，如需要對(duì)出水進(jìn)行回用等, 就對(duì)出水水質(zhì)提出了更高的要求，因此在實(shí)際工作中由污水二級(jí)處理工藝出來(lái)的水，要經(jīng)過(guò)活性炭吸附裝置對(duì)水中殘余的有機(jī)物以及懸浮物進(jìn)行進(jìn)一步的去除，以達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。
3、在工業(yè)廢水處理中活性炭吸附技術(shù)的應(yīng)用
工業(yè)廢水的成分復(fù)雜，一般要針對(duì)排放源的不同而制定不同的處理工藝,，在重金屬含量較高（如電鍍廢水）、有機(jī)物含量（如屠宰廢水）、毒性較大（如含氰廢水）等場(chǎng)合可使用活性炭作為吸附劑，可作為污水處理工序的收尾工作，以促進(jìn)工業(yè)廢水的達(dá)標(biāo)排放。
三、活性炭吸附組合工藝的運(yùn)用及發(fā)展
在實(shí)際工作中，為進(jìn)一步提高水處理效果，可將活性炭與其他物質(zhì)組合使用，形成活性炭吸附組合工藝，常見(jiàn)的主要有以下幾種：
1、活性炭與臭氧組合工藝
臭氧本身的氧化性很強(qiáng)對(duì)水體來(lái)說(shuō)可起到較好的殺菌作用，對(duì)活性炭吸附處理工藝來(lái)說(shuō)是個(gè)有效的補(bǔ)充，同時(shí)通過(guò)臭氧可以將大分子有機(jī)物分解為小分子形態(tài)，使之可以更易于進(jìn)入活性炭的孔洞而被吸附，因此有促進(jìn)活性炭吸附能力、提高吸附壽命的作用，將這兩種物質(zhì)組合使用可有效發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，提高水處理效果。
2、活性炭與高錳酸鉀組合工藝
高錳酸鉀是一種常見(jiàn)的強(qiáng)氧化劑，對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體來(lái)說(shuō)可以有效抑止藻類的生長(zhǎng)，同時(shí)利用活性炭的吸附性去除水中的小分子有機(jī)物，達(dá)到對(duì)水體除色、除味的目的，因此在常規(guī)的凈水工藝中常將二者組合起來(lái)使用，實(shí)踐證明凈化效果很好。
3、生物活性炭工藝
生物膜法是常見(jiàn)的去除水中有機(jī)物的方法，利用人工培養(yǎng)的技術(shù)，使生物膜在活性炭?jī)?nèi)部生長(zhǎng)，從而形成一個(gè)以活性炭材料為骨架的生物膜體系，可以有效延長(zhǎng)有機(jī)污染物與生物膜的接觸時(shí)間，并能夠發(fā)揮活性炭的吸附作用，達(dá)到協(xié)同作用的目的，使污染物去除率大幅增加，同時(shí)生物膜在對(duì)污染物降解的同時(shí)，可以直接使活性炭再生，延長(zhǎng)活性炭使用壽命。
4、活性炭與活性污泥組合工藝
在曝氣池中，活性污泥對(duì)水體中有機(jī)物起到較好的生物降解作用，將活性炭投加到曝氣池中形成活性炭與活性污泥的混合體，一方面利用活性污泥去除大部分有機(jī)物，另一方面通過(guò)活性炭吸附活性污泥無(wú)法降解的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)活性炭的加入可有效改善活性污泥的壓實(shí)密度，避免污泥膨脹。
5、活性炭與超濾組合工藝
超濾工藝對(duì)水中的病原菌以及有機(jī)物，可通過(guò)超濾膜的過(guò)濾作用有效去除，但其局限性在于容易造成膜污染，因此在超濾工藝前用活性炭吸附法對(duì)水體進(jìn)行預(yù)處理，將水中的大部分有機(jī)物、懸浮物去除，降低水體濁度和色度，以降低后續(xù)超濾工藝的工作負(fù)荷，延長(zhǎng)超濾膜使用壽命，同時(shí)用超濾工藝可有效解決活性炭吸附工藝無(wú)法解決的病原菌去除問(wèn)題。
6、活性炭電解法
電解法可有效降解水中雜質(zhì)，但由于傳統(tǒng)電解水處理法中受電極面積所限使其污水處理效果受到限制，往往能耗較高，而活性炭本身具有良好的導(dǎo)電性，因此利用活性炭電極來(lái)替代傳統(tǒng)電極，可發(fā)揮活性炭比表面積大、吸附性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，提高電解效率，實(shí)踐證明這種采用活性炭電極的電解水處理工藝電流效率較高，可比傳統(tǒng)電解法更加節(jié)能，因此成為熱門研究方向。
四、總結(jié)
活性炭吸附在水處理中應(yīng)用較為廣泛，可單獨(dú)使用活性炭吸附對(duì)水體進(jìn)行處理，同時(shí)利用活性炭與其他物質(zhì)、技術(shù)的組合工藝可同時(shí)發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)出水水質(zhì)的進(jìn)一步提高，并且這種協(xié)同作用表現(xiàn)為更加節(jié)能，因此應(yīng)當(dāng)是未來(lái)水處理工藝的一個(gè)發(fā)展方向。