活性炭微孔的孔隙容积一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500-1500m2/g，通常以BET法测算，也有称高达3500-5000 m2/g的。活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中，因此除了有些大分子进不了外，微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0mL/g，表面积最高可达几百平方米，一般只有活性炭总蚕种的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。
大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5 mL/g，表面积只约0.5-2 m2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去；二是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔之中。
所提的活性炭表面积理应包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因此不能误认为：把活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。
很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物为流体，在一定温度和压力下被活性炭吸附，在高温低压下被吸附物又解吸出来，活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华吸附。
活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温、密度比水小，是多空的疏水性吸附剂。
活性炭的主要机理
活性炭是由含炭为主的物质作原料，经高温炭化和活化制得的疏水性吸附剂。活性炭含有大量微孔，具有巨大的比表面积，能有效地去除色度、臭味，可去除二级出水中大多数有机污染物和某些无机物，包含某些有毒的重金属。影响活性炭吸附的因素有：活性炭的特性；被吸附物的特性和浓度；废水的PH值；悬浮固体含量等特性；接触系统及运行方式等。活性炭吸附是城市污水高级处理中最重要最有效的处理技术，得到广泛的应用。
活性炭能有效吸附氯代烃、有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂，还能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二酚、苯粉、DDT、艾氏剂、烷基苯磺酸及许多酯类和芳烃化合物。二级出水中也含有不被活性炭吸附的有机物，如蛋白质的中间降解物质，比原有的有机物更难被活性炭吸附，活性炭对THMS的去除能力较低，仅达到23-60%。活性炭吸附法与其他处理方法联用，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长，用量减少，处理效果和范围大幅度提高。
活性炭吸附原理
[1]活性炭是一种很细小的炭粒 有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体（杂质）充分接触。当这些气体（杂质）碰到毛细管被吸附，起净化作用。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采用BET方法检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做直接对比法的检测，现在国内也被淘汰了。目前国内外比表面积测试统一采用多点BET法，国内外制定出来的比表面积测定标准都是以BET测试方法为基础的，请参看我国国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积的方法。比表面积检测其实是比较耗费时间的工作，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，如果测试过程没有实现完全自动化，那测试人员就时刻都不能离开，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多的宝贵时间。F-Sorb 2400比表面积测试仪是真正能够实现BET法检测功能的仪器（兼备直接对比法），更重要的F-Sorb 2400比表面积测试仪是迄今为止国内唯一完全自动化智能化的比表面积检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性也很好，同时减少人为误差，提高测试结果精确性。
活性炭对各气体的吸附能力（单位：ml/cm3)：
H2、 O2、N2、Cl2、CO2
4.5 、35、11、494、97
影响活性炭吸附的主要因素
①活性炭吸附剂的性质
其表面积越大，吸附能力就越强； 活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。
②吸附质的性质
取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度等
③废水PH值
活性炭一般在酸性溶液中比在碱性溶液中有较高的吸附率。
PH值会对吸附质在水中存在的状态及溶解度等产生影响，从而影响吸附效果。
④共存物质
共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差
⑤温度
温度对活性炭的吸附影响较小
⑥接触时间
应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。
据统计，我国每年排出的工业废水约为8×108m3，其中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有铬、锌、镍等金属离子。废水的处理方法很多，主要有化学沉淀法、电解法和膜处理法等[1]，本文介绍的是活性炭吸附法。活性炭的表面积巨大，有很高的物理吸附和化学吸附功能。因此活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中。而且具有效率高，效果好等特点。
2、活性炭
活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。
2.1活性炭的分类
在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。
粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。
颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭[1].
2.2活性炭吸附
活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。
2.3影响活性炭吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标[2].吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。
活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。
污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量[2].吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。
当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高
| 3、活性炭在污水处理中的应用 由于活性炭对水的预处理要求高，而且活性炭的价格昂贵，因此在废水处理中，活性炭主要用来去除废水中的微量污染物，以达到深度净化的目的。 3.1活性炭处理含铬废水 铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随pH值的不同分别以不同的形式存在。 活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的Cr（Ⅵ）.活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基（-OH）、羧基（-COOH）等，它们都有静电吸附功能，对Cr（Ⅵ）产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr（Ⅵ），吸附后的废水可达到国家排放标准[4]. 试验表明：溶液中Cr（Ⅵ）质量浓度为50mg/L，pH=3，吸附时间1.5h时，活性炭的吸附性能和Cr（Ⅵ）的去除率均达到最佳效果[5]. 因此，利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr（Ⅵ）的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。 3.2活性炭处理含氰废水 在工业生产中，金银的湿法提取、化学纤维的生产、炼焦、合成氨、电镀、煤气生产等行业均使用氰化物或副产氰化物[6]，因而在生产过程中必然要排放一定数量的含氰废水。 活性炭用于净化废水已有相当长的历史，应用于处理含氰废水的文献报道也越来越多[7].但由于CN_、HCN在活性炭上的吸附容量小，一般为3mgCN/gAC～8mgCN/gAC（因品种而异）[6]，在处理成本上不合算。 3.3活性炭处理含汞废水 活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/L，高时可达2-3mg/L，然后再用活性炭做进一步的处理。 3.4活性炭处理含酚废水 含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明：活性炭对苯酚的吸附性能好，温度升高不利于吸附，使吸附容量减小；但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。活性炭的用量和吸附时间存在最佳值，在酸性和中性条件下，去除率变化不大；强碱性条件下，苯酚去除率急剧下降，碱性越强，吸附效果越差。 3.5活性炭处理含甲醇废水 活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不强，只适宜于处理含甲醇量低的废水。工程运行结果表明，可将混合液的COD从40mg/L降至12mg/L以下，对甲醇的去除率达到93.16%～100%，其出水水质可以满足回用到锅炉脱盐水系统进水的水质要求[9]. | |
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| 3.6炼油厂的深度处理 炼油厂含油废水，经隔油，气浮和生物处理后，在经砂滤和活性炭过滤深度处理。废水的含酚量从0.1mg/L（经生物处理后）降至0.005mg/L，氰从0.19mg/L降至0.048mg/L，COD从85mg/L降至18mg/L. 4、前景 随着科学技术的进步和废水处理的特殊要求，活性炭的研究从本身的孔结构和比表面积逐步发展到研究表面官能团对活性炭吸附性能的影响。 例如，活性炭纤维（简称ACF）近年来在处理废水方面受到了科研工作者的重视，它的直径一般为5～20μm，其制备原理与传统的活性炭制备相同，即将纤维状碳在800℃以上用水蒸气或二氧化碳活化处理。纤维状活性炭的孔隙结构以微孔为主，中孔很少，几乎没有大孔，比表面积可达2500m2/g.具有吸附和脱附速率决，吸附容量大，导电性高等特点。 实验表明，ACF对苯酚的吸附容量为248mg/g，吸附饱和后经多次再生吸附容量几乎不变，吸附性能比活性炭好。室温时，在酸性或中性条件下，向100mL浓度为282mg/L的含酚模拟废水投加活性炭纤维0.5g，恒温振荡30min，苯酚去除率可达91%[8]. 最近，人们发现活性炭不仅有吸附特性，同时表现出催化特性，由此而发展起来的催化氧化法日益受到重视，其研究也在不断深化。为了提高处理效率，从研究催化氧化机理出发，改变活性炭的表面结构[9]，提高活性炭的能力，寻找理想的吸附剂。 5、结语 当前中国使用活性炭吸附法处理废水的方法处于初始发展阶段。一些有关的理论和技术还不够成熟。而且，在我国，目前活性炭的供应比较紧张，再生设备少，再生费用高，限制了活性炭的广泛使用。不同应用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭产品不能满足新的要求，因而不断开发新的活性炭产品就显得十分重要。所以，它需要专业工作者的积极参与和政府的鼎力支持，采取多学科交叉与融合的研究方法，使活性炭处理废水技术向着更加科学美好的方向发展。 | |
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活性炭是由胡桃壳、玉米芯和木材等含碳物质炭化后经过多种药品活化而成。它具有巨大的比表面积，lg活性炭，约有500m2～1500m2的表面积。由于它的比表面积大，表面能高，所以它对其他物质具有较大的吸附能力。
不同的活性炭对不同物质，常具有不同的吸附能力。试验表明：N型颗粒活性炭对香豆素的分解产物有较好的吸附效果，而粉末的活性炭吸附效果较差，但后者对1，4一丁炔二醇的分解产物吸附效果较好；又如E-82整平性镀镍光亮剂(吡啶类衍生物)在镀镍液中使用了一段时间后，用粉末状活性炭处理后，镀层的光亮度提高，光亮范围扩大，可见这种活性炭对E-82光亮剂的分解产物有较好的吸附效果。
相反，若用颗粒状活性炭处理这类镀液，处理后镀层就不光亮，说明颗粒状的活性炭对光亮剂有较强的吸附能力；作者在试验新工艺时，有一次发现，一种电镀液使用了一段时期，镀层发暗不亮，经一般的粉末状活性炭处理后，不补充任何原料，获得了镜面光亮的全光亮镀层，再镀一段时期，镀层又不亮了，再经粉末状活性炭处理，又获得了全光亮镀层。可-见这种活性炭能吸附光亮剂的分解产物，而对光亮剂本身，基本上不吸附或很少吸附。由此可见，活性炭的吸附，在某些情况下是有选择性的。现在国外已有多种活性炭针对性地应用于某些光亮镀液，有些活性炭具有只吸附或较多地吸附光亮剂的分解产物，而对光亮剂不吸附或较少地吸附，所以他们常在连续过滤的过滤器内，添加一定量的活性炭，通过连续过滤，不断除去光亮剂和其他有机添加剂的分解产物，过滤器使用了一段时间后，再换上新的活性炭；以使镀液中有机物的分解产物含量不致于过高，从而保证电镀产品的质量。
针对各种光亮剂，研制出具有选择性吸附光亮剂分解产物的各种活性炭，是一项具有实际意义的工作，应该引起有关部门重视，这样可以减少处理时镀液中有效成分的损失，提高处理效果。
活性炭是一种固体吸附剂，它对气体液体和固体微粒(吸附质)都有一定吸附能力，在吸附质被活性炭吸附的同时，也存在着吸附质脱离活性炭表面的相反过程——解吸，吸附与解吸几乎是同时进行的。当活性炭表面有吸附力的点完全被吸附质占据时，即达吸附饱和，此时吸附与解吸的速度相等，即达到动态平衡，在吸附达饱和后，即使再延长吸附时间，吸附量再也不能提高了。
活性炭的吸附过程是放热的，应该说，在低温下，活性炭吸附杂质的量多，但在电镀液的一般处理时，常采用加温下操作，那是为了使活性炭易于润湿和分散，实际上在一般情况下，低温有利于吸附，高温加速解吸。
净化镀液时，活性炭的用量，应根据有机杂质污染的程度而定，较少的有机杂质只需用1g／L左右的活性炭就可以了；较多的有机杂质需用8g／L～1Og／L，甚至更多；在一般情况下，可用3g／L～5g／L进行处理。
在用活性炭处理镀液时，应注意活性炭的质量，防止活性炭中的杂质进入镀液。若活性炭中含有锌杂质，处理镀镍液后，会使镍层发黑或出现条纹。另外在过滤除去镀液中的活性炭时，一定要把它过滤干净，以免小颗粒的活性炭透过滤芯进入镀液，使该镀液在电镀时，出现粗糙、灰暗、或橘皮状的镀层。
有时为了更好地去除有机杂质，在用活性炭处理前，先用氧化剂(双氧水或)进行氧化处理，即所谓氧化剂一活性炭联合处理。常用的是双氧水一活性炭处理。在进行这种操作时，一定要将过量的双氧水除掉后再加活性炭，否则，双氧水是氧化剂，活性炭有还原性，相互之间会发生氧化一还原反应(2 H2 02+C=2H2O+C02↑)；另外由于双氧水会分解出02，它会堵塞活性炭有吸附力的细孔，降低活性炭的吸附能力。最好在加入活性炭前，先检验一下镀液中是否还有过剩的双氧水存在，检验的方法如下：
(1)称5gKI溶解于1OOmL水中，加人5g可溶性的淀粉，加热至溶解；
(2)吸一滴镀液滴在干净的滤纸上：
(3)把二滴碘化钾一淀粉溶液滴在滤纸上沾有镀液的部位；
(4)观察颜色：假使在5s内出现蓝色，表明有过剩的双氧水存在(碘化钾一淀粉溶液是不稳定的，最好现配现用)。
活性炭的吸附过程是比较快的，大多数的有机杂质在开始接触的几分钟内就被吸附了，因此，处理时过长时间的搅拌是不必要的，一般只要连续搅拌30 min左右就可以了。
活性炭吸附法除了强氧化性的镀铬液不能使用外，其他几乎所有的镀液都可应用。
