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，具有无比的表面积，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。
活性炭的原理
1、过滤原理
活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，随活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。其表现为过滤能力增强，纳污能力增加，截污量增大。同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机组截污量增加。
从严格的理论上讲，活性炭所具有的对悬浮物的截留能力来自活性炭所提供的表面积。流速低时，机组的过滤能力主要地来自活性炭的筛除作用，而流速快时，过滤能力来自活性炭颗粒表面的吸附作用，在过滤过程中活性炭所提供的颗粒表面积越大，对水中悬浮物的附着力越强。
2、吸附原理
根据吸附过程中活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同，可将吸附分为两大类：物理吸附和化学吸附（又称活性吸附）。在吸附过程中，当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力（或静电引力）时称为物理吸附；当活性炭分子和污染物分 子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关，与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力较弱，对污染物分子的结构影响不大，这种力与分子间内聚力一样，故可把物理吸附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。
由于化学键强，对污染物分子的结构影响较大，故可把化学吸附看做化学反应，是污染物与活性炭间化学作用的结果。化学吸附一般包含电子对共享或电子转移，而不是简单的微扰或弱极化作用，是不可逆的化学反应过程。物理吸附和化学吸附的根本区别在于产生吸附键的作用力。
吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力不同，它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。
活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。20世纪70年代开始用于工业废水处理。生产实践表明，活性炭对水中微量有机污染物具有的吸附性，它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的吸附效果。一般情况下，对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物，如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等，都有特的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。
吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。吸附是一种界面现象，其与表面张力、表面能的变化有关。引起吸附的推动能力有两种，一种是溶剂水对疏水物质的排斥力，另一种是固体对溶质的亲和吸引力。废水处理中的吸附，多数是这两种力综合作用的结果。活性炭的比表面积和孔隙结构直接影响其吸附能力，在选择活性炭时，应根据废水的水质通过试验确定。对印染废水宜选择过渡孔发达的炭种。此外，灰分也有影响，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附质分子的大小与炭孔隙直径愈接近，愈容易被吸附；吸附质浓度对活性炭吸附量也有影响。在一定浓度范围内，吸附量是随吸附质浓度的增大而增加的。另外，水温和pH值也有影响
废气处理活性炭在有机合成中的作用主要有脱色、吸附和助滤，通常在活性炭的一次操作过程中，主要表现其中一个方面，其它方面的作用是次要的。
活性炭常见的作用是脱色，根据与极性分析，活性炭可以视为非极性物质，可以用来吸附非极性和小极性色素，适合在大极性溶剂中使用。物质中含有的色素大多属于非极性或小极性色素，所以在常用脱色剂中常用的就是活性炭，常用的溶剂是水和醇类。一般在需要脱色时，不需要考虑色素的极性，直接以活性炭脱色，通过观察溶液在脱色前后的变化来判断脱色效果。
一般的操作过程如下：
待脱色物质加入到一定量溶剂中，加热全溶，加入一定量活性炭，搅拌一段时间，热滤，滤液浓缩。待脱色物质为含有可见色素的固体或液体，以固体居多；溶剂量一般为3-10倍，太少不易操作，在热滤时损失大；太多成本过高，也没有必要；溶剂一般为大极性溶剂，甲醇、乙醇和水等，如果脱色后需要结晶，一般需要筛选出适合的溶剂；活性炭加入量一般为溶质（即待脱色物质）的5-10%，视情况可以增减；搅拌时间一般在30分钟到2小时不等，视情况可以增减；滤液视情况处理，如果脱色前后外观颜色变化不大，可以再加活性炭重复脱色；如果需要重结晶，直接冷却结晶或适当浓缩后冷却结晶；如果待脱色物质是液体，一般浓缩至干。
这里的杂质主要指不溶物，如无机盐、灰尘和物理杂质等，活性炭脱色其实也属于除杂，只是脱色除的是有机可见光吸收杂质。除杂的过程非常简单，和脱色过程类似，全溶后加活性炭搅拌后直接过滤，浓缩。单纯除杂其实可以不加活性炭，直接全溶过滤即可，加活性炭主要是利用其有助滤的作用，对过滤有利。
吸附主要针对焦油和粘性杂质，这一类物质如果不加活性炭，直接过滤则堵塞过滤介质，以活性炭吸附后一般作用明显。主要利用吸附作用时，活性炭可以用硅胶或硅藻土代替，区别不大。通常在活性炭的使用过程中，活性炭同时表现出脱色、除杂和吸附三种作用，有色杂质进入活性炭分子内部，焦油和粘性杂质存在于活性炭颗粒之间，在过滤时活性炭助滤了不溶杂质的过滤过程。三种作用不可割裂来看。
活性炭在有机合成中的作用其实很简单，但活性炭的使用中经常出现其它问题。常见的问题有：
活性炭脱色效果不佳，多次脱色后滤液颜色仍较重；活性炭脱色损失大，脱色一次损失10%以上；活性炭穿透滤纸滤布，产品中含有少量活性炭；加活性炭过滤时过滤很慢，总堵滤纸滤布；用完活性炭后的反应釜非常难洗，怎么洗都洗不干净；
活性炭脱色效果不佳通常与色素的极性有关，同一种脱色剂不可能适用所有的色素；脱色损失大，一般是由于产品在活性炭上吸附过大有关；活性炭穿透滤纸滤布，主要原因是活性炭型号选择有误；堵塞滤纸滤布除与活性炭型号有关外，还与不溶物粒度有关；至于反应釜难洗，与活性炭本身性质有关。
为了净化空气进行了大量研究，其中以活性炭为过滤吸附材料的研究应用也较广，活性炭容易清除单质碘蒸气，而甲基碘因具有较高蒸气压力，难以吸附。因此利用浸清活性炭在同位素交换或化学结合过程予以净化是当前较为满意的解决办法。
同位素交换利用的是没有放射性和不挥发的无机碘化物浸溃的活性炭，在放射性甲基碘于炭料层中短暂的停留时间内，在吸附剂上发生碘问位素的交换，因此由于无放射性碘的大量过剩，所以可达到良好的交换效率。
过滤装置是在相对湿度为99%~条件下，能净化程度大于99%的、炭层长度不小于20cm矩形截面的、特殊结构的过滤器。为了预先防止放射性炭尘埃的放出，悬浮微粒过滤器可设置在用活性炭制成的过滤器之后，在原子能发电站中空气不断的经过活性炭过滤器而循环。因为在这种情况下，浸溃活性炭的吸附能力由于吸收了在过滤器操作期间内严格控制的有机蒸气而有所降低。
化学结合是在利用叔胺浸溃的活性炭时，甲基碘可与其化合而生成季铵盐，它与其他胺相比具有较小的挥发性和较强的碱性而显得特别有效。然而胺易挥发，并降低活性炭的燃点温度，因此，像这样的浸溃组成在许多国家均不使用。
淄博活性炭经筛选以2%TEDA(三亚乙基二胺)和2%K1浸溃的油棕炭制成活性炭，与复旦大学和上海原子核研究所合作研究应用，结果说明该浸溃活性炭可用作核电站中除碘过滤器的吸附材料。
(2)放射性稀有气体水反应堆废气中含有极少量的长衰期的同位素氪，主要是含短衰期的同位素氪和氙。在吸附剂上长时间以大浓度保留这些稀有气体是不可能的。然而，如果在装有活性炭的一个吸附器中的持留时间与同位素
恶臭是空气中的异味物质刺激嗅觉器官而引起不愉快和损害生活环境的污染物，污染源来自含硫等烃类化合物，常出现在饲料厂。皮革厂、纸浆厂。化工厂、垃圾污水处理厂、水产加工厂、农场等。通常把正常勉强能感觉到的臭味浓度称为嗅觉的阈值，臭味灵敏度因人而异，与臭味阈值的资料常不相同。一股臭味强度以嗅觉阈值分为六级。
我国在《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993)中对八种恶臭污染物规定了一项大排放限值:氨、二甲胺、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚，二甲二硫,二硫化碳、苯乙烯。
恶臭的治理方法因臭气性质而异，有用水、酸或碱的吸收法。有直接燃烧脱臭法或催化燃烧脱臭法，有活性炭脱臭法。对低浓度的恶臭气体的处理，通常采用活性炭脱臭法，效果良好。活性炭品种型号的选择，应经实验室试验其吸附能力、吸附速度、机械强度、再生难易、价格高低而定。针对恶臭的性质，可以对活性炭进行定向处理，提高其使用效果;吸附温度控制在40℃以下为宜，以利提高吸附效果。
将活性炭和活性氢化铝、二氧化硅、沸石和(或)重金属，再加黏结剂组成的制品，可有效地除去空气中臭味、细菌和真菌孢子，适用于冰箱、冷冻器等。将0.1%~20%铁、铬、镍、钴、锰、锌、铜、镁的氧化物和(或)钙载在100份的活性炭上，经水蒸气的气氛下加热处理，再以有机黏结剂成型。这种蜂窝状活性炭具有高的催化氧化活性和低的压力损耗，适用于作冰箱、厕所和空气净化器中的防臭剂，可迅速去除低浓度的甲硫醇或胺等臭味物质。蜂窝状活性炭也可用于处理空气中臭气的过滤器，通过颗粒活性炭和酚醛树脂黏结剂制成的吸附剂在多层床中的过滤作用，密闭室内或厕所里的臭味可有效地脱除。将活性炭层夹入两片透气片中成为三明治式结构的除臭片。透气片之一以阳离子去臭剂浸渍，透气片之二以阴离子去臭剂浸渍，除臭效率更大。以旋转混合装置将有臭气的空气与活性炭、吸附剂接触，再以微波辐射装置处理用过的废炭，会有臭氧的催化分解装置处理被吸附杂质。11.治理放射性气体和蒸气
活性炭用于“三苯”废气吸附净化，有三种工艺:
一是活性炭吸附脱附回收。活性炭吸附一定量污染物后，用水蒸气进行脱附，并进行冷凝分离，回收溶剂。该工艺适合处理单一组分废气，但投资较大，不适于小厂使用。
二是活性炭吸附催化燃烧。活性炭吸附污染物后，用热风解吸，解吸下来的污染物采取催化燃烧。该工艺适合处理大风量有机废气，无二次污染，自动控制能力高。但由于活性炭层厚，容易因为热量堆积引发自燃，安全性差。
三是活性炭分散吸附、集中再生。适用于废气排放点多、面广、规模小、资金少的厂家。吸附器结构设计是关键，该设备外形是环形，占地面积小，主要是考虑到颗粒活性炭层厚度、气流分布、阻力处理能力、活性炭的装卸更换。再生全过程是在活化炉内预热、脱附、煅烧活化和炉内废气燃烧及冷却出料。这种活性炭净化废气装置已有许多小型厂投入使用。
活性炭吸附法工艺过程包括:活性炭吸附废气中的“三苯”溶剂;吸附饱和后的活性炭脱附和溶剂回收;活性炭活化再生。用活性炭回收苯类溶剂，一般在常温下吸附，以蒸汽在110℃以下解吸，冷凝分离回收。例如，天津石油化纤厂回收对二甲苯，西安石棉制品厂回收汽油和苯。合成纤维厂的废气中有对苯二甲酸二甲酯装置的氧化尾气主要含对二甲苯，采用活性炭立式吸附器，将氧化尾气通过后经冷却分离，回收对二甲苯。活性炭饱和后用热空气再生。脱附的有机物送入焚烧炉焚燃，效果好。成本高。
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