活性炭

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臭氧—活性炭过滤技术的发展和水处理中活性炭应用状况
臭氧-活性炭过滤技术的历史与作用
在二次世界大战结束以后，德国在饮用水处理中开始应用颗粒活性炭(GAC)，最初活性炭是用作脱氯剂。因为当时鲁尔河和莱茵河水受到严重污染，须用氯气以去除氨氮，而由于较大的加氯量，导致配水管网水中的剩余氯大于预计值，不得不采取脱氯措施。
在20世纪50年代末，德国莱茵河畔的一些水厂开始采用O，和GAC过滤的工艺。水厂以砂岸过滤水作为水源，运行后发现活性炭滤池内有微生物作用，可以长时间去除嗅味，即使不加臭氧时也是如此。原因是水源水内存在可生物降解有机物，可作为微生物生长所需的营养料，所以活性炭滤池中始终具有微生物活性。
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活性炭再生技术的发展

随着活性炭的应用范围日趋广泛,活性炭的回收开始得到了人们的重视。如果用过的活性炭无法回收,除了每吨废水的处理费用将会增加0.83～0.90元外，还会对环境造成二次污染。因此,活性炭的再生具有格外重要的意义。

　　1传统活性炭再生方法

　　1.1热再生法

　　热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800～900°C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。

生物活性炭降解吸附

　　活性炭主要特征是比表面积大和孔隙构造。每1g炭的表面积可达1000平方米，其中绝大部分是颗粒内部的微小孔隙表面，因吸附作用是水中溶解杂质在炭粒表面上的浓缩过程，所以炭的比表面积是影响吸附性能的重要因素。由于活性炭的巨大表面积，因而显示良好的吸附性能。
　　大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代烃等能牢固地吸附在活性炭表面上或孔隙中，并对腐植质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。实践证明，活性炭可降低总有机碳TOC，总有机卤化物TOX，和总三卤甲烷TTHM等指标。

卫生部 涉及饮用水卫生安全产品分类目录   

一、输配水设备  

（一）管材、管件。  

（二）蓄水容器。  

（三）供水设备：无负压（无吸程、叠压）供水设备。   

（四）密封、止水材料：密封胶条、密封圈、堵漏胶。   

（五）机械部件：水泵、阀门、水表、水处理剂加入器等。   

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炭黑、活性炭和碳纤维
炭黑、活性炭和碳纤维是工业用途较大的三种碳材料。由于得不到适于进行X射线分析的单晶，它们的结构尚未完全确定。现有信息似乎表明, 其结构与石墨类似，但结晶度较低。
炭黑(carbon black)是最早的人工合成碳，事实上也是最古老的化学制品之一，以灯烟形式制造的炭墨在中国古代和古埃及的文献中有记载。现今工业上在供氧不足的条件下燃烧碳氢化合物制炭黑，年产量超过8×106 t。总产量的94%用作橡胶制品的填料，汽车轮胎中加入炭墨不但能改善轮胎的耐磨性，而且能延缓在日光下的老化过程。炭黑也用于塑料工业和印刷工业，你眼前的文字和图形就是用炭黑制品印刷的。
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活性炭发展史
 
    活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。活性炭声名远扬是从第一次世界大战开始。
    1915年，第一次世界大战期间，德军向英法联军使用了可怕的新武器--化学毒气氯气18万公斤。英法士兵当场死了五千，受伤的有一万五千。 有“矛”必然就会发明“盾”，有化学毒气必然就会发明防毒武器。在两个星期后，军事科学家就发明了防护氯气毒害的武器，他们给前线每个士兵发了一种特殊的口罩，这种口罩里有用硫代硫酸钠和碳酸钠溶液浸过的棉花。这两种药品都有除氯的功能，能起到防护的作用。但是如果敌方改用第二种毒气，这种口罩就无能为力了。事实也是如此，此后不到一年，双方已经用过几十种不同的化学毒气，包括现今人们所熟知的介子毒气及氢氰化合物。　　
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活性炭生产过程
　　活性炭的生产一般分为两过程，第一步，炭化，将原料在170 至600的温度下干燥，同量将其80%r有机组织炭化。第二步，活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸气反应，完成其活化过程，制成成品。在吸热反应过程中，主要产生CO及H2组合气体，用以将炭化料加热至适当的温度(800至1000度)，除去其所有可分解物，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附力。不同的原料生产的活性炭具有不同的孔径，其中以椰壳为原料的活性炭的孔径最小，木质活性炭的也孔径一般较大，煤质活性炭的孔径介于两者间。活性炭孔径一般分为三类：大孔：1000-1000000A过渡孔：20-1000A微孔：20A　根据以上特性可以看出，针对不同的吸附对象，需选用相应的活性炭，以做到最好的性价比，因此，一般在液相吸附中，应选用较多过渡孔径及平均孔径较大的活性炭。

活性炭工作原理
活性碳(Activated Carbon),活性碳内部有大量的孔隙（pores）的，孔内有许多约1Onm~lA大小的毛细管,1g的活性碳内部表面积约700-1400m2，而这些毛细管及孔隙，就成为吸附作用发生的最佳地点。
主要吸附对象：
１.DOC( Dissolved Organic Carbon, 溶态有机物)-- 分子量在60到300道尔顿的DOC(以分子态为主)
２.重金属
３.极性较强的复合非有机离子—如氯酸离子、次氯酸离子…等
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活性炭分类
由于原料来源、制造方法、外观外形和应用场合不同，活性炭的种类（品种）很多，到目前为止尚无精确的统计材料，估计世界上活性炭品种不下千种。
按原料来源分
1木质活性炭
木质活性炭是指由木材、农作物秸杆、竹材及其加工废弃物和果壳为原料制造的活性炭产品。
2 兽骨、血炭
利用兽骨、血为原料，按照一定方法制成的炭（有的含碳量只有百分之十几）也具有不差的吸附性能，严格意义上来说这种产品不能算作活性炭。但人们往往也习惯把它称作活性炭。
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