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活性炭應(yīng)用于水處理已有很長的歷史，在水的除氯、除嗅及污染物的吸附等方面發(fā)揮著重要的作用。近年來隨著過濾器、過濾系統(tǒng)等過濾設(shè)備制造行業(yè)的迅猛發(fā)展，由于活性炭具有強大的吸附作用，其被用作過濾濾料而廣泛應(yīng)用于水過濾與氣體過濾等領(lǐng)域。以下主要介紹下活性炭過濾器的吸附原理。
粉狀活性炭的特點 活性炭的主要成分是碳，含碳量約90%，通常是用各種植物碎料(木屑、椰殼及蔗渣等)或適當(dāng)?shù)拿夯蚰咎繛樵?，?jīng)過特殊的加工處理制成。活性炭的內(nèi)部有很多極微細(xì)的孔隙。孔隙的直徑很小，故總表面積很大，有很強的吸附能力。因原料和制造方法的不同，活性炭的品種相當(dāng)多，分別適用于不同的用途。粉狀活性炭的微孔可以吸附低分子量的氣體和溶液中的小分子，但分子量較高的分子不能進入微孔內(nèi)；中孔提供進入微孔的通道，本身又能吸附分子量較高的物質(zhì)；大孔則兼有提供通道和吸附的作用。如果用活性炭吸附小分子物質(zhì)，例如某些氣體(毒氣)和低分子量的有機物，可以使用微孔較多的產(chǎn)品；但如果要吸附較大的分子，則要選用有較多中孔的產(chǎn)品?；钚蕴康目紫兜臓顩r，決定于所用的生產(chǎn)原料及其成分、制造方法和條件等。
粉狀活性炭產(chǎn)品的外形主要有粉狀和粒狀兩大類。粉狀活性炭是非常微細(xì)的粉末，絕大部分可通過200目篩網(wǎng)，大部分可通過325目篩網(wǎng)，粉的尺寸在1～150μm之間(平均約40μm)；通常，炭粉越幼細(xì)，它對雜質(zhì)的吸附速度越大。故常將活性炭產(chǎn)品進行高度的破碎和篩選，得到微細(xì)的粉末。粉狀炭的缺點是再生比較困難，通常不再生使用，故消耗量較大(近年也有研究將它再生)。粒狀活性炭通常都再生使用，消耗量較少。它有不定型顆粒狀和柱狀顆粒兩種，粒度在0.5～4mm之間。前者是通過適當(dāng)?shù)钠扑楹秃Y選得到的，后者則是將原料通過造粒機壓制成型的。 用木屑為原料和用化學(xué)活化法通常制造粉狀活性炭。顆?；钚蕴慷鄶?shù)是用煤或木炭為原料，粉碎后加粘合劑(如煤焦油、木素磺酸等)壓制成型，經(jīng)過干餾炭化，然后活化處理制成(或在活化前再打碎成適當(dāng)?shù)牧６?。
3、粉狀活性炭的質(zhì)量與性能 粉狀活性炭的質(zhì)量有多項物理與化學(xué)的指標(biāo)，主要的如：水分、灰分、酸溶物、各種金屬和酸根的含量，以及它的吸附性能等。對于不同用途的活性炭，時常用不同的物質(zhì)和方法來檢驗它的吸附性能，如亞甲基藍吸附值、碘吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值等。其中亞甲基藍吸附值是最常用的。亞甲基藍是一種深藍色染料，對它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物質(zhì)的能力；具有大量微孔的活性炭，此值較高。焦糖吸附值(或稱焦糖脫色率、或糖蜜吸附率)是反映活性炭對具有較高分子量的有色物質(zhì)的吸附性能，性能良好的活性炭，此值達到100～110。 國內(nèi)外制造的活性炭，都有一類稱為“糖用活性炭”的產(chǎn)品，它可用于糖廠，也可以用在其他類似的行業(yè)，如葡萄糖溶液及味精溶液的精制脫色等。它的主要特點是具有較多的中孔，因而適于處理含有較多大分子有機物的溶液。這種活性炭的焦糖吸附值比較高。
我國“糖液脫色用活性炭”的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T13803.3－1999)規(guī)定，活性炭產(chǎn)品分為優(yōu)級品、一級品和二級品三種。其水分都低于10％；焦糖脫色率分別高于100、90和80，灰分分別低于3％、4％和5％(用磷酸法生產(chǎn)的活性炭可在7％～9％，不分等級)，酸溶物分別低于1％、1.5％和2％，還有鐵含量和氯含量的規(guī)定。它們的pH值都在3～5之間。 活性炭具有芳香環(huán)式的結(jié)構(gòu)，善于吸附芳香族有機物(糖汁中的有色物大部分屬于這類)，并善于吸附含有三個碳原子以上的其他有機物。它對不帶電物質(zhì)的吸附力較強，而對帶電物質(zhì)(如陰離子)的吸附較弱。對后者的吸附與溶液pH值有關(guān)：在酸性溶液中吸附較強，堿性溶液中較弱。因為弱酸性物質(zhì)在低pH下帶電較少以至不帶電，較易被吸附；高pH下電荷較強，不利于吸附。為避免蔗糖轉(zhuǎn)化，糖液用活性炭處理一般在中性下進行?；钚蕴繉o機離子的吸附作用很弱，但用磷酸作活化劑的活性炭，及經(jīng)過適當(dāng)羧基化處理的活性炭，也能吸附少量的金屬離子。
活性炭屬無定型炭，由許多呈石墨型的層狀結(jié)構(gòu)的微晶不規(guī)則地集合而成，具有結(jié)晶缺陷，且具有巨大比表面、多孔結(jié)構(gòu)。按其原料分類可分為煤質(zhì)活性炭、木質(zhì)炭、果殼炭和骨質(zhì)炭；按其形態(tài)可分為柱狀炭、破碎炭、粉末炭，纖維活性炭?；钚蕴康闹饕蠟槊骸⒛静?、果殼等富含碳元素的有機材料，通過活化而形成具有吸附能力的復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)?？紫吨邪霃酱笥?0000nm的為大孔，介于150-20000nm的為中孔，小于150nm的為微孔?；钚蕴康奈阶饔弥饕l(fā)生在這些空隙和表面上，活性炭孔壁上大量的分子可以產(chǎn)生強大的引力將水和空氣中的雜質(zhì)吸引到孔隙中。
活性炭的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭豐富的微孔中，用于去除水和空氣中雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的分子直徑必須小于活性炭的孔徑。不同的原材料和加工工藝造成活性炭不同的微孔結(jié)構(gòu)、比表面積和孔徑，適用于不同的需求?；钚蕴坎粌H含有碳元素，而且在其表面含有官能團，與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)常發(fā)生在活性炭的表面。介質(zhì)中的雜質(zhì)通過物理吸附和化學(xué)吸附不斷進入活性炭的多孔結(jié)構(gòu)中，使活性炭吸附飽和、吸附效果下降。吸附飽和后的活性炭需要進行活化再生，恢復(fù)其吸附能力，重復(fù)使用。評價活性炭的吸附性能指標(biāo)主要有亞甲藍值、碘值和焦糖吸附值等，吸附容量越大，吸附效果越好。
