活性炭制备技术探析

2023-06-19 理论教育版权反馈

【摘要】：从20世纪上半叶以来，活性炭在给水处理中已经得到广泛应用。粒状活性炭作为一种良好的生物载体，与臭氧氧化联用，可以有效地控制水中的难生物降解有机物。在废水处理方面，活性炭广泛应用于城市污水的三级处理、重金属废水处理、有机工业废水处理等。活性炭的制造可分为炭化及活化两步。外观上活性炭呈黑色多孔颗粒状，化学稳定性好、可耐强酸及强碱，能经受水浸及高温等。

活性炭（Activated carbon，AC）一般有两种应用方式。一种为粉末炭（Powdered activated carbon，PAC）即将活性炭制成粉末，直接投入水中吸附水中杂质；另一种是粒状炭（Granular activated carbon，GAC），即将活性炭制成颗粒，当水经过活性炭滤池过滤时，水中某些杂质即被吸附在活性炭表面。

从20世纪上半叶以来，活性炭在给水处理中已经得到广泛应用。粉末活性炭对受污染水源水中的微量臭和味有机物具有良好的吸附性能，因此很早就被用于去除水中的臭和味。由美国自来水工程协会进行的一项研究表明，1986年美国600家大型水厂中29%使用粉末炭，主要用于臭和味的控制。粒状活性炭作为一种良好的生物载体，与臭氧氧化联用，可以有效地控制水中的难生物降解有机物。在废水处理方面，活性炭广泛应用于城市污水的三级处理、重金属废水处理、有机工业废水处理等。

任何碳质原料几乎都可以用来制造活性炭，包括木材、锯末、煤、泥炭、果壳、果核、沥青、皮革废物、纸厂废物等等，天然煤和焦炭也是制造粒状活性炭的材料。原料中灰分含量是衡量其质量的重要因素，一般灰分含量越少越好。活性炭的制造可分为炭化及活化两步。炭化也称热解，是在隔绝空气条件下对原材料加热，一般温度在600℃以下。有时原材料先经无机盐溶液处理后再炭化。炭化有多种作用，其一是使原材料分解放出水汽、一氧化碳、二氧化碳及氢气等气体；其二是使原材料分解成碎片，并重新集合成稳定的结构。这些碎片可能由一些微晶体组成。微晶体由两片以上的以六角晶格排列的片状结构碳原子堆积而成，但无固定的晶型。微晶体的大小与原材料成分和结构有关，并受炭化温度的影响，大致随炭化温度升高而增大。炭化后微晶边界原子上还附有一些残余的碳氢化合物。活化是在有氧化剂的作用下，对炭化后的材料加热，以生产活性炭产品。在活化过程中，烧掉了炭化时吸附的碳氢化合物，把原有孔隙边上的碳原子烧掉，起到了扩大孔隙的作用，并把孔隙与孔隙之间烧穿，从而使活性炭变成良好的多孔结构。当氧化过程的温度在800～900℃时，一般用蒸气或二氧化碳为氧化剂；当氧化温度在600℃以下时，一般用空气做氧化剂。外观上活性炭呈黑色多孔颗粒状，化学稳定性好、可耐强酸及强碱，能经受水浸及高温等。

活性炭制备技术探析

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