净水处理剂-活性炭（二）

改性活性炭

随着科学技术的迅猛发展，对活性炭的性能要求也已越来越高，普通活性炭存在比表面积小，径分布较宽和吸附选择性能差等不足，已远不能满足国内外市场的要求。对活性炭改性，使之功能化是活性炭发展的必然趋势。通常采用工艺控制和后处理技术对活性炭的孔隙结构进行调整，对表面基团进行改性，进而提高其吸附和性能。

孔隙结构的调整目的就是使活性炭的细孔与吸附分子尺寸相当，提高其对不同吸附质的吸附能力。其方法决定于活性炭的孔结构，如孔径的的大小、孔容的大小等，有的需要开孔、扩孔，有的则需要缩孔。开孔和扩孔常用的方法是控制轻度活化程度。缩孔的方法很多，有热收缩法、浸渍覆盖法、气相热解堵孔法等。

活性炭的化学组成和表面的活性官能团的种类、数量对吸附和催化带来了重大影响，根据吸附质的不同对活性炭进行相应的改性有着重要意义。表面化学改性主要改变活性炭的表面酸、碱性，引入或除去某些表面官能团，使其具有某种恃殊的吸附或催化性能。

高比表面积活性炭

玉米芯原料经烘干、粉碎、过筛（60目）备用。

主要步骤为：在氮气的保护下，将样品置于管式不绣钢密闭容器内，在炭化温度为350~600°C下进行干馏，按KOH与炭化后的原料质量比为1:1~5:1的比例将KOH制成饱和溶液，将称好的原料浸渍于KOH饱和溶液内浸泡0.5h,烘干，在一定温度下活化，冷却，用蒸馏水洗至中性，在120°C下烘干得产品。

炭化的目的是去除原料中易挥发的物质以得到活性炭的前驱体。在炭化过程中发生一系列的化学变化，包括纤维素的脱水，木质素结构的转变、长链结构的断裂等。炭化温度宜在450°C下，炭化4h所得炭材料最适合制高比表面积的活性炭。随着炭化温度的升高，炭化过程所需时间变短，但不能少于3.5h。

合适的加热速率为30°C/min,过快或过慢的加热速率都不利于増大活性炭材料的比表面积。

膜分离

活性炭与膜联用能有效解决单独使用膜过滤而引起的膜阻塞和膜污染问题。利用活性炭对进水进行必要的前处理，以减少水中的有机物、无机物、微生物等在膜表面和膜内孔累积，从而极大地延长了膜的使用寿命，而膜的存在又可以克服单独使用活性炭的弱点，解决活性炭出水中细菌数偏高的问题。

超滤膜和微滤膜被认为是替代传统的饮用水处理工艺的最佳选择。由于超滤膜的较大截留分子量，去除原水中的溶解性有机物的效果较低。为了提高膜处理去除有机物的效果，超滤膜可与混凝或粉末活性炭联用。在这样的处理工艺中，投加粉末活性炭对提高有机物的去除效果，粉末活性炭对膜过滤的阻力和通量等的影响是研究的重点

实际用途

活性炭是利用木炭、木屑、椰壳、各种果核、纸浆废液以及其他农林副产品、煤以及重质石油为原料经炭化活化而得的产品，它与木炭、炭黒和焦炭称为微晶质炭（无定形炭）。活性炭与其他吸附剂(树脂类、硅胶、沸石等）相比，具有许多优点：高度发达的孔隙结构和巨大的内比表面积；炭表面上含有（或可以附加）多种官能团；具有催化性能；性能稳定，可以在不同温度、酸碱度中使用；可以再生。

活性炭属无定型炭，由许多呈石墨型的层状结构的微晶不规则地集合而成，具有结晶缺陷。这些内部结构使活性炭用于水处理，不仅具有吸附能力，还能起到催化作用。活性炭内部有无数微细孔隙纵横相通，其孔径的微孔居多，使活性炭具有巨大的比表面积，这些物理特性也是活性炭具有强大吸附能力的原因之一。

日本也是活性炭生产和消费的国家之一，粉状活性炭主要用于精制脱色和净水，颗粒活性炭主要用于水处理和吸附气体。

采用水溶性多聚物膜过滤处理低浓度放射性废水，处理设备较简单，向该系统投加粉末活性炭，进一步净化、采用微滤的方法是一种操作简单、成本低、维修及运行费用低的放射性废水处理方法。

活性炭吸附能力的大小不仅与本身性质有关，还与吸附物质的分子结构、溶解性和离子化程度等有关。精制脱色引水处理等液相吸附多采用粉末活性炭，以间歇方式进行。水处理中也常采用颗粒活性炭。在液相吸附中，颗粒活性炭主要用于固定床、移动床和流动床等处理方式。

在净化水处理方面：活性炭不仅对色素去除效果良好，而对合成洗涤剂也有较高的吸附能力。利用活性炭去除水中大部分有机物是其重要应用之一，此外，污性炭还能有效地去除分解的氨基甲酸酯类杀虫剂和C0D等。

用活性炭吸附空气中微量汽油、酒精和酮等污染物质，使用后活性炭可再生，经济效益和再生效率均很高。

由于活性炭能有效地去除水中的游离氯和某些重金属，且不易产生二次污染，所以，常被用于家庭用水及饮用水的净化处理工艺。

高品级活性炭主要应用于饮用水的深度处理，为生产安全优质饮用水提供了保证。

由甲壳素衍生物与活性炭等材料制成的复合吸附剂，不仅寿命长，成本低，而且吸附能力特别强。这种吸附剂不仅用于吸附重金属离子，还可用于水的脱色、脱臭、处理工水，净化生活用水。

水体污染已经成为当今世界各国普遍关注的问题。人们将各种不同材料应用于水处理研究领域，以寻颇有效的方法，提高用水和排水质量，减少污染。但近年来，随着污染物种类的增多，污染成分越来越复杂，采用常规水处理方法已不能满足要求，必须进行深度处理。活性炭来源广泛且容易再生，能反复利用的活性炭（AC)得以广泛应用，其强大的吸附能力和良好的机械强度使它不仅能直接作为优良的吸附剂应用于水处理中，而且还可以与其他材料联合应用，作为催化剂及催化剂载体。

市场展望

活性炭是一种广泛应用于和环境保护领域的多孔性吸附材料，我国木质活性炭年产量约为5万吨，除部分出口外，大部分为国内市场所需。

我国活性炭生产在今后一段时期内将继续保持増长，并将逐渐向产品多样、生产规模化方向发展。美国和日本年活性炭需求増长为3%~5%，而在亚洲和拉丁美洲，年需求增长达10%。