活性炭的表面積巨大，有很高的物理吸附和化學(xué)吸附功能。因此活性炭吸附法被廣泛應(yīng)用在廢水處理中。活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用,以達到凈化水質(zhì)的目的。今天我們就一起來了解下活性炭吸附法在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用。
一、影響活性炭吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的。而吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間內(nèi)所吸附的物質(zhì)量。在水處理中,吸附速度決定了污水需要和吸附劑接觸時間。 活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結(jié)構(gòu)有關(guān)。一般來說,顆粒越小,孔隙擴散速度越快,活性炭的吸附能力就越強。 污水的pH值和溫度對活性炭的吸附也有影響?；钚蕴恳话阍谒嵝詶l件下比在堿性條件下有較高的吸附量。吸附反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),因此溫度低對吸附反應(yīng)有利。 當(dāng)然,活性炭的吸附能力與污水濃度有關(guān)。在一定的溫度下,活性炭的吸附量隨被吸附物質(zhì)平衡濃度的提高而提高。
二、活性炭的吸附機理
活性炭在制造過程中，其揮發(fā)性有機物被去除，晶格間生成空隙，形成許多形狀各異的細孔。其孔隙占活性炭總體積的70%～80%，每克活性炭的表面積可高達500～1700平方米，但99.9%都在多孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)部?；钚蕴康臉O大吸附能力即在于它具有這樣大的吸附面積?；钚蕴康目紫洞笮》植己軐?，從 10-1nm到104nm以上，一般按孔徑大小分為微孔、過渡孔和大孔。在吸附過程中，真正決定活性炭吸附能力的是微孔結(jié)構(gòu)?；钚蕴康娜勘缺砻鎺缀醵际俏⒖讟?gòu)成的，粗孔和過渡孔只起著吸附通道作用，但它們的存在和分布在相當(dāng)程度上影響了吸附和脫附速率。
研究表明：在吸附過程中發(fā)生溶質(zhì)由溶劑向活性炭吸附劑表面的質(zhì)量傳遞，推動力可以是溶質(zhì)的疏水特性或溶質(zhì)對吸附劑表面的親和性，或兩者均存在。在水處理中通過活性炭吸附而被去除的物質(zhì)一般為兼有疏水基團與親水基團的有機化合物。溶質(zhì)對吸附劑表面的親和力可分為兩類：一類是溶質(zhì)在溶劑中的溶解度;另一類則是溶質(zhì)與吸附劑之間的范德華力、化學(xué)鍵力和靜電引力。嚴格地說，活性炭吸附是一個很復(fù)雜的過程。它是利用活性炭的物理吸附、化學(xué)吸附、交換吸附以及氧化、催化氧化和還原等性能去除水中污染物的水處理方法。
三、活性炭吸附法在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用
(1)活性炭吸附法對含油污水的處理
石油及其產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，使油污染成為一種常見的污染，嚴重的影響了環(huán)境和生態(tài)的平衡。由于石油開采、石油貯運、石油煉制、石油化工、車輛清洗等過程都會產(chǎn)生含有污水，導(dǎo)致含油污水的產(chǎn)量逐漸增多，而且涉及范圍廣泛。當(dāng)今對含油污水的處理已經(jīng)有很多方法，包括重力分離法、粗粒化法、過濾法、超聲波法、吸附法等，新的處理方法還在不斷的研發(fā)中。
吸附法是利用一些親油性的材料對水中的溶解油和其他溶解性有機物進行吸附的方法。由于含油污水的處理方法較多，而活性炭相對來說成本較高，且活性炭對油的吸附量有限，所以，在含油污水處理中，活性炭吸附法一般用作多級處理的最后一級，來去除廢水中的微量污染物，進行水的深度凈化處理，處理后的水含油量難度可以降到0.1～0.2mg/L。
(2)活性炭吸附法對染料廢水的處理
紡織印染工業(yè)是我國的傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)之一，在新時期也獲得了快速的發(fā)展。但印染污水的排放量也在逐漸增加，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國印染污水的日排放量為3000～4000kt，印染廠每加工100m織物，就會產(chǎn)生3～5t的廢水。印染廢水具有充分復(fù)雜、色度深、濃度大、COD和BOD值較高、水質(zhì)變化大等特點，處理起來比較困難?；钚蕴课椒ㄊ抢没钚蕴康亩嗫仔詫U水中的污染物進行吸附，以達到凈化印染廢水的目的，它能夠有效地去除廢水的色度和COD與BOD。
印染廢水的處理方法很多，主要有氧化、生物降解、絮凝、膜分離、吸附等，這些方法各有優(yōu)點和缺點?；钚蕴刻幚碛∪緩U水癌國內(nèi)外都有研究，但由于印染廢水處理難度大，單獨使用活性炭進行印染廢水處理的使用和研究都很少，大多是和其他工藝耦合，將活性炭作為載體和催化劑或者是將其用于深度處理，以更好的對印染廢水進行凈化和脫色。
(3)活性炭吸附法對重金屬廢水的處理
活性炭對重金屬離子的吸附，除了表面積大，發(fā)達的孔隙和較大的空容量外，由于活性炭表面穩(wěn)定且可調(diào)控、可改變的含氧和含氮官能團的存在對重金屬例子的化學(xué)吸附，是決定活性炭吸附重金屬離子多少的關(guān)鍵因素。
