活性炭手冊
一、活性炭過濾原理
活性炭的吸附能力與水溫的高低、水質(zhì)的好壞等有一定關(guān)系。水溫越高，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)；若水溫高達(dá)３０℃以上時(shí)，吸附能力達(dá)到極限，并有逐漸降低的可能。當(dāng)水質(zhì)呈酸性時(shí)，活性炭對陰離子物質(zhì)的吸附能力便相對減弱；當(dāng)水質(zhì)呈堿性時(shí)，活性炭對陽離子物質(zhì)的吸附能力減弱。所以，水質(zhì)的ＰＨ不穩(wěn)定，也會(huì)影響到活性炭的吸附能力。
活性炭的吸附原理是：在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長，活性炭的吸附能力會(huì)不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。如果水族箱中水質(zhì)混濁，水中有機(jī)物含量高，活性炭很快就會(huì)喪失過濾功能。所以，活性炭應(yīng)定期清洗或更換。
活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來說，活性炭顆粒越小，過濾面積就越大。所以，粉末狀的活性炭總面積最大，吸附效果最佳，但粉末狀的活性炭很容易隨水流入水族箱中，難以控制，很少采用。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動(dòng)，水中有機(jī)物等雜質(zhì)在活性炭過濾層中也不易阻塞，其吸附能力強(qiáng)，攜帶更換方便。
活性炭的吸附能力和與水接觸的時(shí)間成正比，接觸時(shí)間越長，過濾后的水質(zhì)越佳。注意：過濾的水應(yīng)緩慢地流出過濾層。新的活性炭在第一次使用前應(yīng)洗滌潔凈，否則有墨黑色水流出。活性炭在裝入過濾器前，應(yīng)在底部和頂部加鋪２～３厘米厚的海綿，作用是阻止藻類等大顆粒雜質(zhì)滲透進(jìn)去，活性炭使用２～３個(gè)月后，如果過濾效果下降就應(yīng)調(diào)換新的活性炭，海綿層也要定期更換。
二、影響粒狀活性炭應(yīng)用的主要性質(zhì)
應(yīng)用粒狀活性炭，尤其大量應(yīng)用，最影響效果和成本的活性炭主要性質(zhì)是：吸附量；壓降或床層膨脹；抗磨性；大小、水分、灰分、pH值和可溶物。
應(yīng)用較為大量的粒狀活性炭都裝在柱型設(shè)備中，就要講究壓降(壓頭損失)或床層膨脹，是設(shè)計(jì)炭柱的必要因素。壓降由微粒大小和大小分布所決定。床層膨脹由微粒大小、形狀和大小分布以及微粒密度所決定。
大量使用粒狀活性炭時(shí)，常加水以泵輸送和以運(yùn)輸帶脫水，因此要重視活性炭的損失量，講求活性炭的抗磨性。
三、評(píng)價(jià)活性炭的吸附能力
吸附分液相吸附和氣相吸附兩類，液相吸附能力常以吸附等溫線進(jìn)行評(píng)價(jià)，氣相吸附能力以溶劑蒸氣吸附量評(píng)價(jià)。吸附等溫線表示一定溫度下吸附系統(tǒng)中被吸附物質(zhì)的分壓或濃度與吸附量之間的關(guān)系，即當(dāng)保持溫度不變，可測得平衡吸附量和分壓或濃度間的變化關(guān)系。以剩余濃度為橫軸，以活性炭單質(zhì)量的吸附量為縱軸可繪出關(guān)系曲線。當(dāng)保持分壓或濃度不變，可測得平衡吸附量和溫度間的變化關(guān)系，繪出關(guān)系曲線，即吸附等壓線。由于在工業(yè)裝置中少量成分吸附大致在等溫狀態(tài)下進(jìn)行，所以吸附等溫線最為重要和常用。溶劑蒸氣吸附量表示氣相吸附性能，可用顆?；钚蕴康乃穆然嘉铰实臏y定為例，在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，即規(guī)定的炭層高度、氣流比速、吸附溫度、測定管截面積、四氯化碳蒸氣濃度的條件下，持含有一定四氯化碳蒸氣濃度的混合空氣流不斷地通過活性炭，當(dāng)達(dá)到吸附飽和時(shí)，活性炭試樣所吸附的四氯化碳的質(zhì)量與試樣質(zhì)量之百分比作為四氯化碳的吸附率?；钚蕴繎?yīng)用中對于吸附能力，最好用實(shí)際擬用的活性炭、操作的條件、具體的處理物進(jìn)行評(píng)價(jià)測試。 活性炭的吸附量，即單位活性炭所吸附的吸附質(zhì)的量，工業(yè)上也有稱為活性炭的活性，活性有兩種表示方法：靜活性-----即通常所指的吸附劑達(dá)到平衡的吸附量。 動(dòng)活性----是指流體混合物通過活性炭床層，其中吸附質(zhì)被吸附，經(jīng)一些時(shí)間的運(yùn)作，活性炭床層流出的流體中開始出現(xiàn)含有一定的吸附質(zhì)，說明活性炭床層失去吸附能力，此時(shí)活性炭上已吸附的吸附質(zhì)的量，就稱為活性炭的活性。是設(shè)計(jì)大量的、經(jīng)常的、重要的吸附系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。
用液相等溫線法測定活性炭吸附能力的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用方法，可用于測定原始的和再活化的和粉狀活性炭的吸什能力。
四、活性炭比表面積和吸附能力的關(guān)系
一般來說活性炭的比表面積（BET）越大，吸附力也越大，但是有時(shí)候卻不一定。 BET是用氮?dú)饣蚨⊥榈奈椒椒y出活性炭總表面積的應(yīng)用參數(shù)。按理BET越大，吸附力就越大?？墒窃趯?shí)際應(yīng)用中這概念有局限性，因?yàn)榛钚蕴康目子写罂?、中孔和微孔的區(qū)別，有時(shí)僅有部分的孔適合于某類大小吸附物的進(jìn)入。在液相應(yīng)用中，通常有機(jī)物的吸附值隨分子量（分子大?。┑奶岣叨岣?。直到分子大到不能進(jìn)孔為止。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔?？滋?，吸附物進(jìn)不了；孔太大，使單位體積的表面積減少。在氣相應(yīng)用中，小分子被吸附進(jìn)入微孔。這時(shí)總表面積的概念是合用的。至于活性炭對金屬絡(luò)合物的吸附，涉及化學(xué)鍵的形成，也不是BET越大越好。
五、活性炭在液相吸附中的應(yīng)用
活性炭在液相中主要用于脫色精制，有時(shí)也用于捕集回收或分離。
液體用活性炭進(jìn)行脫色精制時(shí)，除了脫色（即吸附除去在可見光波長內(nèi)具有吸光性的物質(zhì)）以外，同時(shí)還能夠除去在可見光波長以外具有吸光性的物質(zhì)，除去顏色的前軀物質(zhì)，除去有臭味的物質(zhì)或調(diào)整香味，除去臭味的前軀物質(zhì)，除去渾濁及可能導(dǎo)致渾濁的物質(zhì)，除去起泡性物質(zhì)，除去妨礙結(jié)晶的物質(zhì)，除去膠體物質(zhì)，除去對膠體有保護(hù)性的物質(zhì)，除去生理性有害物質(zhì)，以及除去促進(jìn)產(chǎn)品變質(zhì)的物質(zhì)等，具有多種綜合性的精制作用。
液相擴(kuò)散速度比氣相小得多，為了在短時(shí)間內(nèi)獲得吸附效果，因此常常使用粒度很細(xì)小的粉末狀活性炭。但是，在處理量很大的場合，顆粒狀活性的用例不斷增加。因?yàn)槠洳僮鞣奖?，容易再生。?-6-4中列示了液相中使用活性炭的主要操作方式。
六、活性炭在精制氣體中的應(yīng)用
精制工業(yè)用原料氣體或工藝氣體 活性炭用于精制多種工業(yè)用原料氣體或工藝氣體，以除去它們中所含有的各種雜質(zhì)，提高純度和使用價(jià)值。表3-6-1中列示了用活性炭精制的一些氣體名稱以及要除去的雜質(zhì)成分。
由表3-6-1可見，用活性炭精制氣體是將小分子、低沸點(diǎn)氣體中的少量大分子、高沸點(diǎn)的氣體除去。
七、活性炭在液相吸附中的應(yīng)用 --水處理