活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，將有機(jī)原料（果殼、煤、木材等）在隔絕空氣的條件下加熱，以減少非碳成分（此過(guò)程稱(chēng)為炭化），然后與氣體反應(yīng)，表面被侵蝕，產(chǎn)生微孔發(fā)達(dá)的結(jié)構(gòu)（此過(guò)程稱(chēng)為活化）。由于活化的過(guò)程是一個(gè)微觀過(guò)程，即大量的分子碳化物表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕，所以造成了活性炭表面具有無(wú)數(shù)細(xì)小孔隙。

活性炭表面的微孔直徑大多在2～50nm之間，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積為500~1500m2，按表面積計(jì)算3克活性炭的表面積約等于一個(gè)足球場(chǎng)。活性炭的一切應(yīng)用，幾乎都基于活性炭的這一特點(diǎn)。

吸附機(jī)理

活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對(duì)水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的?；钚蕴康奈侥芰εc活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，顆粒越小，孔隙擴(kuò)散速度越快，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。

吸附能力和吸附速度是衡量吸附過(guò)程的主要指標(biāo)。吸附能力的大小是用吸附量來(lái)衡量的，吸附速度是指單位時(shí)間內(nèi)單位重量的吸附劑所吸附的量。

近期，隨著VOCs治理的大力推進(jìn)，在環(huán)保領(lǐng)域活性炭也得到廣泛應(yīng)用。這也得益于其優(yōu)點(diǎn)：

1.成本低，操作簡(jiǎn)單；

2.吸附效果好；

3.穩(wěn)定性高，適用性好；

4.活性炭可再生利用。

一、活性炭的分類(lèi)

國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)將活性炭按照兩部分進(jìn)行分類(lèi)：一部分按制造使用的主要原材料，另一部分按制造使用的原材料及對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品形狀組合分類(lèi)。

二、活性炭的用途

活性炭一般用作過(guò)濾和脫色，作還原劑和吸收氣體。而根據(jù)其應(yīng)用領(lǐng)域的不同，活性炭的具體作用又有所不同。比如二戰(zhàn)時(shí)，活性炭就用于防毒面具；自來(lái)水可以用活性炭除臭；而用在家中，活性炭可以?xún)艋諝?，祛除有害物質(zhì)等。正是由于活性炭的這一系列優(yōu)點(diǎn)，很多家庭也開(kāi)始使用活性炭來(lái)提高家中的空氣質(zhì)量。

顆粒活性炭常常應(yīng)用于吸附分子，顆粒活性炭吸附性決定應(yīng)用性，而吸附性和各種炭型的孔大小分布相關(guān)。以水蒸氣活化的泥煤基、 褐煤基和椰殼基粉狀活性炭為例：泥煤基活性炭具有微孔和中孔，顆?；钚蕴靠晒┒喾N應(yīng)用；褐煤基炭具中孔較多，顆?；钚蕴慷疫€有較大的中孔，提供優(yōu)良的可入性；椰殼基顆?；钚蕴恐兄饕俏⒖?，僅適用于低分子的去除。

三、活性炭的再生

活性炭再生，是指用物理或化學(xué)方法在不破壞其原有結(jié)構(gòu)的前提下，去除吸附于活性炭微孔的吸附質(zhì)，恢復(fù)其吸附性能的過(guò)程?；钚蕴课竭^(guò)程中，對(duì)吸附質(zhì)和溶劑都有吸附作用，因親和力的不同，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的吸附，達(dá)到吸附平衡?；钚蕴吭偕褪且扇∞k法破壞這種平衡關(guān)系，其依據(jù)主要為以下幾個(gè)方面：①改變吸附質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)；②用對(duì)吸附質(zhì)親和力強(qiáng)的溶劑萃??；③用對(duì)活性炭親和力比吸附質(zhì)大的物質(zhì)把吸附質(zhì)置換出來(lái)，然后再使置換物質(zhì)脫附，活性炭得到再生；④用外部加熱、升高溫度的辦法改變平衡條件；⑤用降低溶劑中溶質(zhì)濃度（或壓力）的方法再生；⑥使吸附物（有機(jī)物）分解或氧化而除去。

（1）熱再生法

熱再生法是應(yīng)用成熟的活性炭再生方法。處理有機(jī)廢水后的活性炭在再生過(guò)程中，根據(jù)加熱到不同溫度時(shí)有機(jī)物的變化，一般分為干燥、高溫炭化及活化3個(gè)階段。在干燥階段，去除活性炭上的水分等可揮發(fā)性成分。高溫炭化階段是使吸附在活性炭上的部分有機(jī)物汽化脫附，部分有機(jī)物發(fā)生分解，以小分子物質(zhì)脫附出來(lái)，殘余的成分留在活性炭孔隙內(nèi)成為固定炭?；罨A段是通入CO2、CO或水蒸氣等氣體，清理活性炭?jī)?nèi)部結(jié)構(gòu)的微孔，使其恢復(fù)吸附活性。再生工藝的核心是活化階段。

熱再生法的再生效率比較高，時(shí)間短，應(yīng)用比較范圍廣泛，但再生過(guò)程中炭損失較大，可達(dá)5%～10%。同時(shí)再生后的炭機(jī)械強(qiáng)度有所下降，吸附效率也會(huì)有所降低，多次重復(fù)再生后喪失吸附性能。

（2）生物再生法

利用微生物的新陳代謝，將吸附在活性炭上的污染物質(zhì)氧化降解的方法稱(chēng)作生物再生法?；钚蕴康目讖揭话阒挥袔准{米，微生物很難進(jìn)入其孔隙內(nèi)部，通常微生物細(xì)胞酶可以流至細(xì)胞胞外，通過(guò)活性炭對(duì)酶的吸附，在炭表面形成酶促中心，分解污染物，達(dá)到再生的目的。生物法的投資和運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，但再生時(shí)間較長(zhǎng)，水質(zhì)和溫度對(duì)再生效果的影響很大。同時(shí)，微生物處理污染物的選擇性很強(qiáng)，且一般不能將所有的有機(jī)物徹底分解成CO2和H2O，其中間產(chǎn)物仍殘留在微孔中，多次循環(huán)后再生效率會(huì)明顯降低。

（3）濕式氧化再生法

濕式氧化再生法是指在高溫高壓的條件下，用氧氣或空氣作為氧化劑，將處于液相狀態(tài)下吸附的有機(jī)物氧化分解成小分子物質(zhì)的一種處理方法濕式氧化再生法操作比較簡(jiǎn)單、對(duì)吸附能力的影響小，炭損失率較低，通常適合處理毒性高，生物難降解的有機(jī)物。

以上均為傳統(tǒng)再生方法，通常，傳統(tǒng)的活性炭再生方法還有以下共同的不足：①活性炭損失較大；②再生后吸附能力會(huì)有明顯下降；③再生時(shí)產(chǎn)生的尾氣會(huì)造成二次污染。隨著科技發(fā)展，出現(xiàn)了一些新興再生方法：

（4）微波輻射再生法

微波輻射再生法是采用熱再生法的原理而逐漸發(fā)展起來(lái)的活性炭再生方法。活性炭所吸附的吸附質(zhì)中大多數(shù)是強(qiáng)極性物質(zhì)，它們比活性炭吸收微波的能力強(qiáng)，因此可以用熱解吸的方法來(lái)再生。吸附的極性分子，由于微波輻射誘導(dǎo)而極化，相互碰撞、摩擦產(chǎn)生高熱量，從而將微波能量轉(zhuǎn)化為熱能。被吸附的水和有機(jī)分子受熱揮發(fā)和炭化，孔道重新打開(kāi)，恢復(fù)吸附活性。同時(shí)，活性炭本身吸收微波而升溫，因溫度過(guò)高而燃燒，導(dǎo)致燃燒失去一部分炭，炭孔徑擴(kuò)大。

微波再生方法的特點(diǎn)是加熱時(shí)間短、再生效率高，同時(shí)因?yàn)榧訜徇^(guò)程中是進(jìn)行選擇性加熱，能耗很低。然而，微波再生方法還不夠成熟，很多重要問(wèn)題需要亟待解決：①微波加熱的機(jī)理研究不夠深入，需要建立模型，獲得更均勻的微波場(chǎng)；②微波發(fā)生器大多由家用微波爐改裝，專(zhuān)業(yè)的微波再生加熱裝置亟待設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

（5）超臨界流體再生法

超臨界流體（SCF）的優(yōu)點(diǎn)是密度大，溶解度大，傳質(zhì)速率高，擴(kuò)散性能好，表面張力小。吸附的有機(jī)物非常容易溶于SCF溶劑。通過(guò)改變溫度和壓力，可以有效地將有機(jī)物與SCF分離，達(dá)到活性炭再生的目的。

超臨界流體（SFE）法再生活性炭中，常用的超臨界流體為超臨界CO2。該法對(duì)吸附類(lèi)型是化學(xué)吸附的有機(jī)物再生效率不高，同時(shí)對(duì)工藝的技術(shù)及設(shè)備材料的要求比較高，投資費(fèi)用大。該方法的研究還大都處于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模，離實(shí)現(xiàn)工業(yè)化還有一定差距。

（6）電化學(xué)再生法

電化學(xué)再生法是一種的新型活性炭再生方法，近幾年研究非?；钴S。在兩電極之間，填充吸附飽和后的活性炭，同時(shí)加入一定的電解液，通入直流電場(chǎng)，活性炭在電場(chǎng)作用下極化，一端呈陽(yáng)極，另一端呈陰極，形成微電解槽，分別發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，吸附在活性炭上的大部分污染物發(fā)生分解，小部分發(fā)生脫附。該方法操作簡(jiǎn)單、效率高、能耗低，處理對(duì)象相對(duì)廣泛。

四、如何簡(jiǎn)單分辨活性炭的好壞

活性炭的種類(lèi)比較多，因?yàn)槠湓诤芏嘈袠I(yè)的使用效果比較好，現(xiàn)在市面上出售活性炭的公司也越來(lái)越多，那么我們?cè)撛鯓诱_區(qū)分活性炭的質(zhì)量好壞，不會(huì)花高價(jià)錢(qián)買(mǎi)到劣質(zhì)的產(chǎn)品呢？瀧邦活性炭小編為大家簡(jiǎn)單介紹一下。

我們可以使用肉眼來(lái)分辨，活性炭具有能將有色液體變成淺色或無(wú)色的能力，這其實(shí)就是由于活性炭吸附了有色液體里的色素分子的原因形成的。我們可以取兩只通明杯子，在一只杯子里放入純凈水，然后滴入一滴紅墨水，攪拌均勻后將一半有色水倒入另一個(gè)杯子中比較，看一下脫色能力如何。也可以放在水杯里邊看氣泡。椰殼活性炭孔隙很多，倒在水里面會(huì)有氣泡發(fā)生，而且有滋滋的聲音，并且活性炭會(huì)上下起浮。

也可以用打火機(jī)燒，因?yàn)榛钚蕴渴峭ㄟ^(guò)高溫活化而成，所以燒不著。也可以看重量：好的活性炭手感上會(huì)比較輕，在同等分量包裝的情況下，功能好的活性炭會(huì)比質(zhì)量差的活性炭重很多?；蛘咧苯涌葱螤?，椰殼活性炭質(zhì)料是椰子殼，呈片狀，可是一般都需要破碎成2mm左右，就變成小顆粒了，也能夠叫小片狀。

除此之外，還有一些參數(shù)，比如水分、灰分、硬度和比表面積等，通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法我們就可以測(cè)量出這些想要的參數(shù)，來(lái)查看活性炭的品質(zhì)?；钚蕴砍Ｓ梦街笜?biāo)主要有：碘吸附值、四氯化碳(CTC)吸附值、亞甲藍(lán)吸附值。碘吸附值用來(lái)表示活性炭對(duì)液體物質(zhì)的吸附能力，四氯化碳吸附值用來(lái)表示活性炭對(duì)氣體物質(zhì)的吸附能力，亞甲藍(lán)吸附值是用來(lái)表示活性炭脫色能力的。這三種指標(biāo)越高，就證明活性炭的吸附能力越好。