如何选择活性炭？一文(wén)带你看懂！

活性炭是一种常用(yòng)的吸附剂、催化剂或催化剂载體(tǐ)，在水处理(lǐ)过程中当有(yǒu)着广泛的应用(yòng)，那么如何选择活性炭？我们来一起分(fēn)析一下！

1、什么是活性炭？

活性炭是一种含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达，比表面积大、吸附能(néng)力强的一类微晶质碳素材料，是一种常用(yòng)的吸附剂、催化剂或催化剂载體(tǐ)。活性炭按原料来源可(kě)分(fēn)為(wèi)：木(mù)质活性炭、果壳活性炭、兽骨/血活性炭、矿物(wù)原料活性炭、合成树脂活性炭、橡胶/塑料活性炭、再生活性炭等；活性炭按外观形态可(kě)分(fēn)為(wèi)：粉状、颗粒状、不规则颗粒状、圆柱形、球形和纤维状等。活性炭的应用(yòng)极其广泛，其用(yòng)途几乎涉及所有(yǒu)的國(guó)民(mín)经济部门和人们日常生活，如水质净化、黄金提取、糖液脱色、药品针剂提炼、血液净化、空气净化、人體(tǐ)安全防护等。

2、活性炭的成分(fēn)及制作

活性炭材料是经过加工处理(lǐ)所得的无定形碳，具有(yǒu)很(hěn)大的比表面积，对气體(tǐ)、溶液中的无机或有(yǒu)机物(wù)质及胶體(tǐ)颗粒等都有(yǒu)良好的吸附能(néng)力。活性炭材料主要包括活性炭（AcTIvated Carbon ， A C ）和活性炭纤维（AcTIvated Carbon Fibers， ACF ）等。活性炭材料作為(wèi)一种性能(néng)优良的吸附剂，主要是由于其具有(yǒu)独1特的吸附表面结构特性和表面化學(xué)性能(néng)所决定的。活性炭材料的化學(xué)性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有(yǒu)机溶剂，可(kě)以再生使用(yòng)，已经广泛地应用(yòng)于化工、环保、食品加工、冶金、药物(wù)精制、军事化學(xué)防护等各个领域 。目前，改性活性炭材料被广泛用(yòng)于污水处理(lǐ)、大气污染防治等领域，在治理(lǐ)环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。

活性炭80%-90%以上由碳元素组成，这也是活性炭為(wèi)疏水性吸附剂的原因。除了碳元素外，还包含有(yǒu)两类掺和物(wù)：一类是化學(xué)结合的元素，主要是氧和氢，这些元素是由于未完全炭化而残留在炭中，或者在活化过程中，外来的非碳元素与活性炭表面化學(xué)结合，如用(yòng)水蒸气活化时，活性炭表面被氧化或水蒸气氧化；另一类掺和物(wù)是灰分(fēn)，它是活性炭的无机部分(fēn)。

活性炭的主要原料几乎可(kě)以是所有(yǒu)富含碳的有(yǒu)机材料，如煤、木(mù)材、果壳、椰壳、核桃壳、杏壳、枣壳等。这些含碳材料在活化炉中，在高温和一1定压力下通过热解作用(yòng)被转换成活性炭。在此活化过程中，巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成， 而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的，活性炭中孔隙的大小(xiǎo)对吸附质有(yǒu)选择吸附的作用(yòng)，这是由于大分(fēn)子不能(néng)进入比它孔隙小(xiǎo)的活性炭孔径内的缘故。活性炭是由含炭為(wèi)主的物(wù)质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有(yǒu)大量微孔，具有(yǒu)巨大无比的表面积，能(néng)有(yǒu)效地去除色度、臭味，可(kě)去除二级出水中大多(duō)数有(yǒu)机污染物(wù)和某些无机物(wù)，包含某些有(yǒu)毒的重金属。

3、活性炭的原理(lǐ)

3.1、过滤原理(lǐ)

活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物(wù)进行截留的过程，被截留的悬浮物(wù)充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小(xiǎo)，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可(kě)容纳悬浮物(wù)的空间越大。其表现為(wèi)过滤能(néng)力增强，纳污能(néng)力增加，截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物(wù)越能(néng)被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有(yǒu)足够保护厚度的条件下，悬浮物(wù)可(kě)以更多(duō)地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用(yòng)，机组截污量增加。

从严格的理(lǐ)论上讲，活性炭所具有(yǒu)的对悬浮物(wù)的截留能(néng)力来自活性炭所提供的表面积。流速低时，机组的过滤能(néng)1力主要地来自活性炭的筛除作用(yòng)，而流速快时，过滤能(néng)力来自活性炭颗粒表面的吸附作用(yòng)，在过滤过程中活性炭所提供的颗粒表面积越大，对水中悬浮物(wù)的附着力越强。

3.2、吸附原理(lǐ)

根据吸附过程中活性炭分(fēn)子和污染物(wù)分(fēn)子之间作用(yòng)力的不同，可(kě)将吸附分(fēn)為(wèi)两大类：物(wù)理(lǐ)吸附和化學(xué)吸附（又(yòu)称活性吸附）。在吸附过程中，当活性炭分(fēn)子和污染物(wù)分(fēn)子之间的作用(yòng)力是范德华力（或静電(diàn)引力）时称為(wèi)物(wù)理(lǐ)吸附；当活性炭分(fēn)子和污染物(wù)分(fēn) 子之间的作用(yòng)力是化學(xué)键时称為(wèi)化學(xué)吸附。物(wù)理(lǐ)吸附的吸附强度主要与活性炭的物(wù)理(lǐ)性质有(yǒu)关，与活性炭的化學(xué)性质基本无关。由于范德华力较弱，对污染物(wù)分(fēn)子的结构影响不大，这种力与分(fēn)子间内聚力一样，故可(kě)把物(wù)理(lǐ)吸附类比為(wèi)凝聚现象。物(wù)理(lǐ)吸附时污染物(wù)的化學(xué)性质仍然保持不变。

由于化學(xué)键强，对污染物(wù)分(fēn)子的结构影响较大，故可(kě)把化學(xué)吸附看做化學(xué)反应，是污染物(wù)与活性炭间化學(xué)作用(yòng)的结果。化學(xué)吸附一般包含電(diàn)子对共享或電(diàn)子转移，而不是简单的微扰或弱极化作用(yòng)，是不可(kě)逆的化學(xué)反应过程。物(wù)理(lǐ)吸附和化學(xué)吸附的根本區(qū)别在于产生吸附键的作用(yòng)力。

吸附过程是污染物(wù)分(fēn)子被吸附到固體(tǐ)表面的过程，分(fēn)子的自由能(néng)会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称為(wèi)该污染物(wù)在此固體(tǐ)表面上的吸附热。由于物(wù)理(lǐ)吸附和化學(xué)吸附的作用(yòng)力不同，它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能(néng)、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一1定的差异。活性炭吸附技术在國(guó)内用(yòng)于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有(yǒu)多(duō)年历史。20世纪70年代开始用(yòng)于工业废水处理(lǐ)。生产实践表明，活性炭对水中微量有(yǒu)机污染物(wù)具有(yǒu)卓1越的吸附性，它对纺织印染、染料化工、食品加工和有(yǒu)机化工等工业废水都有(yǒu)良好的吸附效果。一般情况下，对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有(yǒu)机物(wù)，如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有(yǒu)机氯、农药和石油化工产品等，都有(yǒu)独1特的去除能(néng)力。所以，活性炭吸附法已逐步成為(wèi)工业废水二级或三级处理(lǐ)的主要方法之一。

吸附是一种物(wù)质附着在另一种物(wù)质表面上的缓慢作用(yòng)过程。吸附是一种界面现象，其与表面张力、表面能(néng)的变化有(yǒu)关。引起吸附的推动能(néng)力有(yǒu)两种，一种是溶剂水对疏水物(wù)质的排斥力，另一种是固體(tǐ)对溶质的亲和吸引力。废水处理(lǐ)中的吸附，多(duō)数是这两种力综合作用(yòng)的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能(néng)力，在选择活性炭时，应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种。此外，灰分(fēn)也有(yǒu)影响，灰分(fēn)愈小(xiǎo)，吸附性能(néng)愈好；吸附质分(fēn)子的大小(xiǎo)与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附；吸附质浓度对活性炭吸附量也有(yǒu)影响。在一1定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外，水温和pH值也有(yǒu)影响。吸附量随水温的升高而减少。

4、活性炭的特性

4.1、吸附特性

活性炭吸附法是利用(yòng)多(duō)孔性的活性炭，使水中一种或多(duō)种物(wù)质被吸附在活性炭表面而去除的方法，去除对象包括溶解性的有(yǒu)机物(wù)质，合成洗涤剂、微生物(wù)、病毒和一1定量的重金属，并能(néng)够脱色、除臭、空气净化。

活性炭、磺化煤、沸石、焦炭等都是水处理(lǐ)常用(yòng)的吸附剂，活性炭经过活化后碳晶格形成形状和大小(xiǎo)不一的发达细孔，大大增加比表面积，提高吸附能(néng)力。活性炭的细孔有(yǒu)效半径一般為(wèi)1-10000nm，小(xiǎo)孔半径在2nm以下，过渡孔半径一般為(wèi)2-100nm，大孔半径為(wèi)100-10000nm。小(xiǎo)孔容积一般為(wèi)0.15-0.90mL/g，过渡孔面积一般為(wèi)0.02-0.10mL/g；大孔容积一般為(wèi)0.2-0.5mL/g。

活性炭是一种很(hěn)细小(xiǎo)的炭粒，有(yǒu)很(hěn)大的表面积，而且炭粒中还有(yǒu)更细小(xiǎo)的孔——毛细管。这种毛细管具有(yǒu)很(hěn)强的吸附能(néng)力，由于炭粒的表面积很(hěn)大，所以能(néng)与气體(tǐ)（杂质）充分(fēn)接触。当这些气體(tǐ)（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用(yòng)。活性炭的表面积研究是非常重要的，活性炭的比表面积检测数据只有(yǒu)采用(yòng)BET方法检测出来的结果才是真实可(kě)靠的，國(guó)内有(yǒu)很(hěn)多(duō)仪器只能(néng)做直接对比法的检测。现阶段國(guó)内外比表面积测试统一采用(yòng)多(duō)点BET法，國(guó)内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法為(wèi)基础的，请参看中國(guó)國(guó)1家标准（GB/T 19587-2004）-气體(tǐ)吸附BET原理(lǐ)测定固态物(wù)质比表面积的方法。

比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能(néng)力的不同，有(yǒu)些样品的测试可(kě)能(néng)需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有(yǒu)实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能(néng)离开，并且要高度集中，观察仪表盘，操控旋钮，稍不留神就会导致测试过程的失败，这会浪费测试人员很(hěn)多(duō)的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能(néng)够实现BET法检测功能(néng)的仪器（兼备直接对比法） ，更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今為(wèi)止國(guó)内唯1一完全自动化智能(néng)化的比表面积检测设备，其测试结果与國(guó)1际一致性很(hěn)高，稳定性也很(hěn)好，同时减少人為(wèi)误差，提高测试结果精1确性。

影响活性炭吸附的因素有(yǒu)：活性炭的特性；被吸附物(wù)的特性和浓度；废水的PH值；悬浮固體(tǐ)含量等特性；接触系统及运行方式等。活性炭能(néng)有(yǒu)效吸附氯代烃、有(yǒu)机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，还能(néng)吸附苯醚、正硝基氯1苯、萘、乙烯、二***酚、苯酚、DDT、艾氏剂、烷基苯磺酸及许多(duō)酯类 和芳烃化合物(wù)。二级出水中也含有(yǒu)不被活性炭吸附的有(yǒu)机物(wù)，如蛋白质的中间降解物(wù)质，比原有(yǒu)的有(yǒu)机物(wù)更难被活性炭吸附，活性炭对THMS的去除能(néng)力较低，仅达到23-60%。活性炭吸附法与其他(tā)处理(lǐ)方法联用(yòng)，出现了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工艺、活性炭-硅藻土法等，使活性炭的吸附周期明显延長(cháng)，用(yòng)量减少，处理(lǐ)效果和范围大幅度提高。

4.2、化學(xué)特性

活性炭的吸附除了物(wù)理(lǐ)吸附，还有(yǒu)化學(xué)吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构，又(yòu)取决于化學(xué)组成。

活性炭不仅含碳 ，而且含少量的化學(xué)结合、功能(néng)团开工的氧和氢，例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有(yǒu)的氧化物(wù)和络合物(wù)，有(yǒu)些来自原料的衍生物(wù)，有(yǒu)些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用(yòng)而生成。有(yǒu)时还会生成表面硫化物(wù)和氯化物(wù)。在活化中原料所含矿物(wù)质集中到活性炭里成為(wèi)灰分(fēn)，灰分(fēn)的主要成分(fēn)是碱金属和碱土金属的盐类，如碳酸盐和磷酸盐等。

4.3、机械特性

1、粒度：采用(yòng)一套标准筛筛分(fēn)法，求出留在和通过每只筛子的活性炭重量，表示粒度分(fēn)布。

2、静观密度或堆密度：应是孔隙容积和颗粒间空隙容积的单位體(tǐ)积活性炭的重量。

3、體(tǐ)积密度和颗粒密度：应是孔隙容积而不应是颗粒间空隙容积的单位體(tǐ)积活性炭的重量。

4、强度：即活性炭的耐破碎性。

5、耐磨性：即耐磨损或抗磨擦的性能(néng)。

这些机械性质直接影响活性炭应用(yòng)，例如：密度影响容器大小(xiǎo)；粉炭粗细影响过滤；粒炭粒度分(fēn)布影响流體(tǐ)阻力和压降；破碎性影响活性炭使用(yòng)寿命和废炭再生。

5、活性炭的分(fēn)类

5.1、按原料来源分(fēn)：

1、木(mù)质活性炭2、兽骨 / 血活性炭3、矿物(wù)质原料活性炭4、其它原料的活性炭5、再生活性炭

5.2、按制造方法分(fēn)：

1、化學(xué)法活性炭（化學(xué)炭）2、物(wù)理(lǐ)法活性炭（物(wù)理(lǐ)炭）3、化學(xué)–物(wù)理(lǐ)法或物(wù)理(lǐ)–化學(xué)法活性炭

5.3、按外观形状分(fēn)：

1、粉状活性炭2、颗粒活性炭3、不定型颗料活性炭4、圆柱形活性炭5、球形活性炭6、其它形状的活性炭

5.4、按孔径分(fēn)：

1、大孔：孔径》1000A°2、过渡孔：孔径20 ～1000A°3、微孔：孔径《 20A°活性炭的表面积主要是由微孔提供的，

5.5、按材质分(fēn)类：

1、种类：原料2、木(mù)质活性炭：以木(mù)屑、木(mù)炭等制成的活性炭3、果壳活性炭：以椰子壳、核桃壳、杏核壳等制成的活性炭 煤质活性炭 以褐煤、泥煤、烟煤、无烟煤等制成的活性炭 石油类活性炭 例如以沥青等為(wèi)原料制成的沥青基球状活性炭 再生炭 以用(yòng)过的废炭為(wèi)原料，进行再活化处理(lǐ)的再生活性炭。

6、活性炭的技术指标

注：选用(yòng)优1质木(mù)炭和木(mù)屑為(wèi)原料，采用(yòng)物(wù)理(lǐ)法和化學(xué)法精制而成。产品為(wèi)黑色粉末状，无1毒无1味，孔隙发达，不含对水质有(yǒu)不良影响的水中溶解物(wù)。具有(yǒu)吸附能(néng)力强、脱色效果佳、过滤速度快等优点。能(néng)有(yǒu)效吸附液相中大小(xiǎo)分(fēn)子结构不良物(wù)质，广泛应用(yòng)于生活污水、化工污水、医用(yòng)污水及城市污水等各种类型的污水，特别是对污水的脱色、除味，降COD等有(yǒu)绝1佳的效果。

7、水处理(lǐ)活性炭的选型

好的活性炭必1须具有(yǒu)吸附容量大、使用(yòng)寿命長(cháng)、机械强度高、灰份低、易冲洗、出水水质好等特点，它不但能(néng)除去异臭、异味、提高色度，而且对水中的各种有(yǒu)毒有(yǒu)害物(wù)质如：氯、酚、汞、铅、砷、氯化物(wù)、洗涤剂、农药、化肥等污染物(wù)具有(yǒu)很(hěn)高的去除率。

具體(tǐ)主要技术指标如下：

1、粒度（10—24目2.0—0.8mm ）：≥95%

说明：通常来说，颗粒越小(xiǎo)的活性炭，比表面积越大，也就是吸附效果越好，但是颗粒越小(xiǎo)，损耗也会越大，粉尘也会越多(duō)。

2、碘吸附值：≥1000mg/g

说明：一般来说碘吸附值越高，活性炭的吸附能(néng)力越强。

3、比表面积：1000---1200m2/g

说明：若取1克活性炭，将里面所有(yǒu)的孔壁都展开成一个平面，这个面积将达到1000平方米（既比表面积為(wèi)1000g/m2）！影响活性炭吸附性的主要因素就取决于内部孔隙结构的发达程度。（既比表面积越大，活性炭的吸附效果越好）。

4、亚甲兰脱色力：≥10mL/g

说明：除色能(néng)力。

5、耐磨强度：≥95%

说明：即耐磨损或抗磨擦的性能(néng)；强度越高，活性炭性能(néng)越好。

6、干燥减量：≤10%

说明：干燥减量及指水分(fēn)，此值越低，活性炭质量越好。

7、灼烧残渣：≤3%

说明：灼烧残渣及指灰分(fēn)，此值越低，活性炭质量越好。

8、充填比重：0.48---0.55g/mL

说明：充填比重及指密度，一般密度越小(xiǎo)，活性炭的吸附力越好。

9、PH值：6—8