活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成,具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团,特异性吸附能力较强的炭材料的统称。 通常为粉状或粒状具有很强吸附能力的多孔无定形炭。由固态碳质物(如煤、木料、硬果壳、果核、树脂等)在隔绝空气条件下经600~900℃高温炭化,然后在400~900℃条件下用空气、二氧化碳、水蒸气或三者的混合气体进行氧化活化后获得。
活性炭孔隙结构:
活性炭是由石墨微晶、单一平面网状碳和无定形碳三部分组成,其中石墨微晶是构成活性炭的主体部分。活性炭的微晶结构不同于石墨的微晶结构,其微晶结构的层间距在0.34~0.35nm之间,间隙大。即使温度高达2000 ℃以上也难以转化为石墨,这种微晶结构称为非石墨微晶,绝大部分活性炭属于非石墨结构。石墨型结构的微晶排列较有规则,可经处理后转化为石墨。非石墨状微晶结构使活性炭具有发达的孔隙结构,其孔隙结构可由孔径分布表征。活性炭的孔径分布范围很宽,从小于1nm到数千nm。有学者提出将活性炭的孔径分为三类:孔径小于2nm为微孔,孔径在2~50nm为中孔,孔径大于50nm为大孔。
活性炭理化特性:
根据活性炭的外形,通常分为粉状和粒状两大类。粒状活性炭又有圆柱形、球形、空心圆柱形和空心球形以及不规则形状的破碎炭等。随着现代工业和科学技术的发展,出现了许多活性炭新品种,如炭分子筛、微球炭、活性炭纳米管、活性炭纤维等。
利用活性炭处理含铬废水是活性炭对溶液中六价铬的物理吸附、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,操作费用低,有一定的社会效益和经济效益。因此,用活性炭处理含铬废水已得到广泛应用。
活性炭处理染料废水:
活性炭对染料废水有良好的脱色效果。染料废水的脱色率随温度的升高而增加,而pH值对染料废水的脱色效果没有太大的影响。在佳吸附工艺条件下,酸性品红、碱性品红废水的脱色率均>97%,出水的色度稀释倍数≤50倍,COD<50mg/L,达到国家排放标准。
反渗透系统的水源一般为天然水,而天然水中的有机物含量复杂,研究认为,果壳活性炭对分子量在500~3000的有机物有很好的去处效果,对于分子量小于500和大于3000的有机物没有去除效果。上述果壳活性炭的吸附指标的分子量在200以下,而天然水中有机物主要包括腐植酸、富维酸等物质,其分子量远远大于200,故其吸附值不能代表对天然水中有机物的吸附能力。所以在选择以天然水作为果壳活性炭的进水时,其滤料的选择与果壳活性炭的吸附碘值的高低等参数没有多大关系,而与果壳活性炭的过渡孔(过渡孔半径一般在10~100nm)有多少有关,应选择过渡孔较高的活性炭,上述三种材质的果壳活性炭以核桃壳和杏壳的过渡孔多,应选择核桃壳或杏壳。