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1、活性炭
1.1 活性炭概述
活性炭要经过系列工艺精加工而成，所以价钱高，但能够回收二次运用;活性炭纤维在纤维中填充微孔，其吸附能性炭是由有机原料经过厌氧焦化和活性碰撞构成的不规则炭。活性炭的吸附和消毒功用得益于它外表散布的许多细小孔隙和大的外表积。通常，依据外观形态，能够分为粉末活性炭(PAC)、粒状活性炭(GAC)、活性炭纤维(ACF)这3种。由于比外表积大，粉末活性炭有高吸附性能，同时制备原料来源广，产品价钱低，但回收应用难度大;与粉末状活性炭相比，粒状活性炭力和吸附速率是颗粒活性炭的数十至数百倍，活性炭纤维可用于各种有机工业废水处理，去除水中的氯、苯、酚等有机物，还能够处置染料废水使其脱色。除此之外，活性炭纤维还能够除去废水中的金属离子，如银、汞等，但是，其运用仅仅是20多年，工业上的应用尚未成熟。
活性炭具有较强的吸附性能、出色的化学稳定性、高力学强度、可再生等特性，普遍应用于化工、环境管理、卫生、饮食等领域。在当今水污染严重的状况下，活性炭能够有效去除水中大多数有机污染物，重金属，味道和颜色，具有重要的科学意义，在污水净化范畴具有普遍的应用可能性。
1.2 活性炭水处置原理
活性炭经过外表对水中杂质的吸附来到达改善水质的目的。依据吸附物质与被吸附物质之间作用力的不同可分为物理和化学吸附。活性炭吸附性能的大小主要取决于孔径的大小。孔径的大小通常分为大中小三型，活性炭资料中多为小孔(孔隙直径50nm为大孔)。首先，活性炭的物理吸附主要是由其本身庞大的微孔构造发挥作用的，吸附的是能经过这些孔隙构造的杂质。其次，活性炭的化学吸附是与被吸附物质发作化学反响构成吸附共价键。化学吸附主要受吸附物质外表杂原子、化合物、化学官能团的数目和类型3个方面的影响。同时，这些含氧、含氮官能团自身也具备十分强的吸附性。在这两种吸附作用的共同参与下，活性炭能够充沛吸附废水、污水当中的杂质、污染物，完成较好的水处置效果。
1.3 活性炭在污水净化中的应用
活性炭对水处置的请求很高，活性炭的价钱也很高。因而，在废水处置厂，活性炭经过去除废水中的微量污染物到达深度净化的目的。
1.3.1 活性炭处置含铬废水
铬是电镀中被普遍用作电镀层的金属原料。在废水中，依据pH值的变化，C(rⅥ)会以不同的方式存在。活性炭具有高度发达的多孔构造，比外表积大，物理吸附才能强，可有效吸收Cr。此外，活性炭的表层还有许多静电离子基团，例如羟基(-OH)、羧基(-COOH)等，它们也会对Cr产生化学吸附效应。因而，活性炭物理吸附、化学吸附、化学复原一同作用才可使废水中铬的去除效果到达最佳。马万征等采用静态实验的办法，调查了活性炭加量、酸碱度、温度等要素对废水中Cr去除率的影响。研讨标明，当处置剂中吸附质0.6g•L-1、pH为4、温度为20℃时，铬的去除率为97%。用活性炭处置废水中的铬，吸附性好，处置本钱低效率高，有很好的社会效益。
1.3.2 活性炭处置含氰废水
在工业生产中，废水中的氰化物分为两类，一类为无机氰(氢氰酸及其盐类)，一类为有机氰或腈(丙烯腈等)。煤焦化、纤维生产、金属电镀和着色、矿石浮选、燃料、药品及塑料加工等生产过程都会产生含氰废水。长期以来，含氰废水多用活性炭来去除。汪玲等应用硫酸铜浸滞活性炭使其负载Cu2+，并调查了该活性炭对含氰废水的处置效果。结果标明，载铜活性炭加量为12g•L-1、废水pH值为8、吸附时间为7h时，可去除废水中90%以上的氰。任大军经过静态吸附研讨了活性炭纤维对含氰废水的吸附效果。结果标明，活性炭纤维由于其具有憎水性，故对氰的吸附量不大，吸附时间较长达6h;但用10%的NaOH处置吸附饱和后的活性炭纤维可使其再生，可反复运用。随着研讨的深化，虽然活性炭对含氰废水的处置效果越来越好，但废水中仍有少量剩余的氰根和氰化氢，处置不彻底且本钱也相对较高。
1.3.3 活性炭处置含酚废水
在工业生产中，石油化工厂、树脂厂、焦化厂及炼油化工厂皆会产生含酚废水。实验研讨标明，温度和酸碱度是影响活性炭对苯酚吸附效果的主要要素。活性炭对苯酚的吸附均衡时间会随着温度的升高而缩短，但温度太高会使吸附量受损;pH值对废水中酚的吸附效果有着明显的影响，当pH值小于或等于7时，废水中酚的含质变化不大;当pH值大于7后，酚的含量明显降落，碱性过强，吸附效果也会变差。原资料品种和活化办法根本决议了活性炭的比外表积和对苯酚的吸附性能。MA等研讨了活性炭原资料的品种对废水中苯酚吸附效果的影响。结果标明，竹质活性炭对苯酚的吸附效果好于椰壳活性炭好于煤基活性炭。
1.3.4 活性炭处置含油废水
据材料统计，2017年，世界水资源遭到了500~1000t石油污染，水产资源遭到严重虐待，人类安康遭到极大危害。因而，很有必要处置含油废水，维护水资源。作为一种非极性吸附剂，活性炭是最常用于净化含油废水的资料。与其它吸附剂相比，活性炭具有极大的比外表积和丰厚的微孔构造，因此有好的吸油性，可去除废水中的分散油、乳化油、溶解油及其它有机物。李裕华应用粉末活性炭对含油污水实行萃取和吸附处置，结果标明活性炭对烃类污染物的萃取率均匀可达96.0%，在酸性条件下，活性炭对芳烃具有良好的吸附效果。陈晓玲经过实验考证了活性炭处置含油废水的最佳条件。实验结果标明，废水中油的去除效果与活性炭的粒径、添加量及酸碱度有亲密的关系。活性炭对油的吸附量随着加量的增加而增加;当活性炭加量一定时，粒径越小，其关于油类及COD的去除率越高;此外，加量与粒径相同时，中性条件下油的去除率最低，酸性条件的去除率高于碱性条件去除率。该办法的优点是操作简单，处置效果好，同时，能够到达回收有机物，取得一定经济效益的目的;缺陷是活性炭普通用作含油废水的微量或低浓度处置，缘由是其价钱昂贵，再生艰难，运用量遭到限制。随着研讨者不时的研发，新型吸附资料如焦炭、收缩石墨等也可用于去除废水中的油，并获得了较好的吸附效果，可作为活性炭的替代品。
2、改性活性炭
2.1 改性活性炭改性机理及研讨现状
在活性炭应用范畴逐步扩展以及多功用吸附的形势背景下，活性炭吸附资料的需求量及性能的请求也越来越高。目前，常规活性炭已不能满足某些特殊环境的应用需求。因而，急需改善活性炭的性能以满足各种环境的应用。众所周知，资料与外界发作作用主要依托其外表物理化学性质而起作用(包括电荷、化学成分、亲疏水性、形态等)。因而，要想进步活性炭的吸附性能，改动活性炭资料外表物理化学性质是关键，这将对该行业产生重要的学术意义和广大的应用前景。
为改善活性炭内在的微孔构造和外表化学性质，能够从物理、化学和物理化学结合3个方面动手。由于聚合物构造、性能的优越性以及改性办法的多样性，用聚合物在活性炭外表实行改性已成为改性活性炭研讨的一大热点。目前，国内众多学者已对活性炭改性展开了研讨。例如，将3-苯氧基苯甲酸原位聚合在活性炭纤维外表，能够显著提升纳米复合资料的氧化热稳定性，有利于进步其在污水净化中的耐温性。王改娟等将丙烯酰胺聚合在活性炭孔内，制备了一种多孔聚丙烯酰胺-活性炭纳米复合资料，大大增加了资料对酚类物质的吸附量。张际亮等，分别将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(PAMPS)原位聚合在活性炭孔内，制备多孔聚合物-活性炭功用复合吸附资料，该复合资料可选择性吸附水中的重金属离子，并保存水中对人体有利的金属离子和矿物质。
2.2 改性活性炭在污水净化中的应用
2.2.1 去除水中有机物
去除水中有机污染物是活性炭在污水净化范畴的重要应用之一。研讨标明，在活性炭氧化还原过程中对其外表实行改性处置，使其外表载有铂，可加强活性炭对有机酸的吸附;经过浸滞的办法使活性炭的活化能改善，大大加强了活性炭对水中苯酚的吸附效果;依据硫元素的不同物化性质从而采用不同的方式对活性炭实行改性，可选择性吸附不同价态的有机硫化物。由此可见，应用不同的改性措施处置活性炭可确保活性炭对水中不同有机物的吸附去除。
2.2.2 去除水中重金属及离子
改性后的活性炭不只加强了对水中有机物的去除，还能够加强其对重金属等无机污染物的吸附才能。通常地，对粉末状活性炭实行二次外表处置，在其外表赋予能与重金属及重金属离子发作反响的官能团，如羧基、羟基、氨基，达到去除水中重金属的目的。
2.2.3 去除水中其他杂质
当活性炭氧化过程中的煅烧温度大于800℃时，对阴离子的交流容量也会相应地加强，完成对水中阴离子的去除。研讨标明，经过氧化剂对活性炭中的复原官能团实行改性使其具有氧化性，可吸附水中的亚硝酸根离子;另外，经NaOH等化学药剂改性后的活性炭可起到常规活性炭不能去除水中杀虫剂的成效。
3、总结与瞻望
近年来，活性炭在污水处置方面尽管获得了一定的成果，但是也存在许多问题。在废水处置过程中，由于活性炭的大比外表积、生物相容性和湿润环境，提供了细菌、真菌及其它微生物生长的环境，对生态环境形成了危害。因而，如何控制细菌、真菌等微生物的繁衍是活性炭在污水处置过程中急需处理的难题。
尽管在改性活性炭方面已获得了一定成果，但该方面的研讨仍处于一个起步阶段，许多改性的理论及机理问题尚不明白，造成改性活性炭的吸附性能得不到进一步的提升，也限制了改性活性炭在实践消费的中的应用。
综上所述，活性炭要想在污水净化范畴被普遍应用需求攻克以下几个难点：
(1)研讨开发既能抑止细菌生长又能避免细菌粘附的活性炭吸附资料。
(2)完善活性炭改性机理，研讨开发简单快捷的活性炭改性办法。
(3)应向着智能高效方向开展，开发可选择性吸附、高效、价格低廉的再生活性炭吸附材料。
