活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍
水中三种典型含氮有机物的活性炭吸附特性研究
给水排水 Ｖｏｌ．３７ 增刊 ２０１１５５ 水中三种典型含氮有机物的活性炭吸附特性研究沈开源 徐 斌 夏圣骥 李 伟 高乃云 覃 操（同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，长江水环境教育部重点实验室，上海 ２０００９２） 摘要 利用三种类型活性炭（粉末炭ＰＡＣ、活性炭纤维ＡＣＦ、颗粒活性炭ＧＡＣ），对三种典型含氮有机物（色氨酸、腺嘌呤和三聚氰胺）的吸附容量和吸附速率开展了研究。
研究表明：ＰＡＣ与ＡＣＦ对色氨酸具有较高的吸附容量，吸附等温线符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型，拟二级动力学模型能够很好反应吸附速率变化；ＧＡＣ吸附色氨酸等温线符合ＢＥＴ模型，其吸附速率变化符合内扩散模型。
ＡＣＦ与ＧＡＣ对腺嘌呤均具有较高的吸附容量，其吸附等温线符合Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型，拟二级动力学能较好地反应了吸附速率的变化；而ＰＡＣ对腺嘌呤的吸附更符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ模型，吸附速率变化同样符合拟二级模型。
三种活性炭对三聚氰胺的吸附均大致符合ＢＥＴ模型，在低于液相饱和浓度条件下，三种炭的三聚氰胺吸附容量均较小，三种炭吸附三聚氰胺速率的变化都符合拟二级动力学模型。
关键词 色氨酸 腺嘌呤 三聚氰胺 吸附等温线 吸附速率Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｎｉｔｒｏｇｅｎ?ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒｓ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｂｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｓＳｈｅｎ Ｋａｉｙｕａｎ，Ｘｕ Ｂｉｎ，Ｘｉａ Ｓｈｅｎｇｊｉ，Ｌｉ Ｗｅｉ，Ｇａｏ Ｎａｉｙｕｎ，Ｑｉｎ Ｃａｏ（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｒｅｕｓｅ，Ｔｏｎｇｊｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ａｑｕａｔｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ（ｃａｒｂｏｎ ｐｏｗｄｅｒ ＰＡＣ，ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｆｉｂｅｒ ＡＣＦ，ｇｒａｎｕｌａｒ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ＧＡＣ）ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｆ ｔｈｒｅｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｎｉｔｒｏｇｅｎ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｏｒｇａｎｉｃ ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｌ－ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ，ａｄｅｎｉｎｅ ａｎｄ ｍｅｌａｍｉｎｅ．ＰＡＣ ａｎｄ ＡＣＦ ｓｈｏｗｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ａ ｈｉｇｈ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎａｎｄ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｃｏｎｆｏｒｍ ｔｏ ｗｉｔｈ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏ－ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｆｉｔｔｉｎｇ ｆｏｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｉｎ ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｂｙ ＰＡＣ ａｎｄ ＡＣＦ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ＧＡＣ ａｃｃｏｒｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＢＥＴ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅｉｎｔｒａｐａｒｔｉｃｌｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｍｏｄｅｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ＡＣＦ ａｎｄ ＧＡＣ ｈａｓ ａ ｈｉｇｈｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｆｏｒａｄｅｎｉｎｅ ａｓ ｗｅｌｌ，Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｄａｔａ ａｎｄ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｆｏｒ ｂｏｔｈ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｓ ｗｅｒｅ ｂｅｓｔｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｐｓｅｕｄｏ－ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｅｄ．Ｕｎｌｉｋｅ ＧＡＣ ａｎｄ ＡＣＦ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ｏｆ ＰＡＣ ｉｓ ｂｅｔｔｅｒ ａｃｃｏｒｄａｎｃｅ ｗｉｔｈ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｍｏｄｅｌ，ｗｈｉｃｈ ｅｘｈｉｂｉｔｓ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅｌａｙｅｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｄｅｎｉｎｅ．Ｍｅｌａｍｉｎｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎ ａｌｌ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｓ ｓｈｏｗｓ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｌｏｗｃａｐａｃｉｔｙ ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｕｎｄｅｒ ｌｏｗ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ｗａｔｅｒ．Ｄｕｅ ｔｏ ｍｕｌｔｉｐｌｙ ｌａｙｅｒｓ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ，ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ ｏｆ ｍｅｌａｍｉｎｅ ａｒｅ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ＢＥＴ ｍｏｄｅｌ．Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆ ｍｅｌａｍｉｎｅ ｏｎ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎｓ ａｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏ－ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｓ ｗｅｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｔｒｙｐｔｏｐｈａｎ；Ａｄｅｎｉｎｅ；Ｍｅｌａｍｉｎｅ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍｓ；Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２００８ＡＡ０６Ｚ３０２）；国家自然科学基金资助项目（５１０７８２８０，５０８０８１３４）；上海市青年科技启明星计划项目（１１ＱＡ１４０７０００）。
活性炭的吸附机理及其在水处理方面的应用
活性炭的吸附机理及其在水处理方面的应用活性炭的吸附机理及其在水处理方面的应用概述：活性炭是一种具有高度多孔结构和巨大比表面积的吸附剂，广泛用于水处理领域。
本文将介绍活性炭的吸附机理，并详细讨论其在水处理方面的应用。
第一部分：吸附机理1. 活性炭的结构和性质活性炭是一种碳质材料，其独特的结构和性质使其具有良好的吸附能力。
活性炭通常由煤炭、木材等原料经过活化制得，具有高度多孔结构和巨大比表面积。
这些孔道和表面可提供大量的吸附位点，能够将溶质从水中去除。
2. 吸附机理活性炭的吸附机理涉及物理吸附和化学吸附两个过程。
物理吸附是通过静电力、范德华力和亲疏水性等力，将溶质吸附在活性炭表面或孔道上。
化学吸附则是通过活性炭表面的化学反应，使溶质与活性炭形成化学键。
这两种吸附机制共同作用，使得活性炭对多种污染物具有高效的吸附能力。
第二部分：活性炭在水处理中的应用1. 活性炭对有机物的吸附活性炭对有机物的吸附能力较强，可用于去除水中的有机污染物。
有机物分子往往含有芳香环、功能团等结构，这些结构与活性炭表面产生相互作用力，使有机物分子与活性炭形成吸附层，从而有效去除水中的有机污染物。
2. 活性炭对重金属的吸附活性炭对重金属离子的吸附也较为有效，可用于去除水中的重金属污染物。
重金属离子常呈阳离子形式存在于水中，而活性炭具有一定的负电性，能够与重金属离子发生静电吸附。
此外，活性炭中的表面官能团也能与重金属形成化学键，进一步增强吸附能力。
3. 活性炭对微污染物的吸附活性炭对水中的微污染物，如农药残留、药物和个人护理产品中的物质等，也有良好的吸附能力。
这些微污染物由于其量低浓度高和稳定性差的特点，对水质构成了较大的威胁。
活性炭的高比表面积和多孔结构为吸附这些微污染物提供了良好的条件。
第三部分：活性炭水处理技术的发展和挑战1. 发展趋势随着水污染问题日益严重，活性炭在水处理领域的应用得到了广泛关注和应用。
新型活性炭材料的开发，如改性活性炭、纳米活性炭等，将进一步提高吸附效率和性能。
分析活性炭性能及操作技术
分析活性炭性能及操作技术活性炭有高效空气净化功能，活性炭可以营造舒适清净环境，活性炭更呵护人体健康，活性碳是看不到的空气过滤网，活性炭是以其物理吸附和化学分解相结合的功能，分解空气中的甲醛、氨、苯、香烟、油烟等有害气体及各种异味，尤其是致癌的芳香类物质，活性碳具有极强的吸附力量,是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体，很简单与空气中的有害气体充分接触，活性碳利用自身孔隙吸附将有害气体分子吸入孔内，吹出清爽洁净的空气。
所以家庭的合作伙伴离不开活性炭。
煤质粉状活性炭介绍：可以依据用户要求制成不同吸附性能、不同脱色力量、不同细度的等级活性炭。
粉状活性炭吸附速度极快，具有絮凝效应和助滤效应。
使用单位的建设投入少，运转费用低，因而在自来水厂、污水处理厂倍受青睐。
在食品、医药、脱色、结晶、过滤、物质提纯等领域具有广泛用途。
也是活性炭滤毡，活性炭泡沫塑料的主要材料。
活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。
其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则形状似以一个六边形，由于不规章的六边形结构，确定了其多也体枳及高表面积的特点，每克的活性炭所具的有比表面相当于1000个平方米之多。
粉状活性炭：该产品以优质果壳和木屑为原料，经特别生产工艺精制而成。
有物理法和化学法两种。
外观为黑色微小粉末，无臭，无味，在一般溶液中均不溶解。
具有比表面积大，吸附力强，纯度高，滤速快，质理稳定等特点。
适用于制糖，制药，饮料和有机溶剂的脱色，除杂，精制和提纯，并在水质净化，污水处理方面广泛应用。
粉状活性炭的特点：活性炭的主要成分是碳，含碳量约90%，通常是用各种植物碎料(木屑、椰壳及蔗渣等)或适当的煤或木炭为原料，经过特别的加工处理制成。
活性炭的内部有许多极微细的孔隙。
孔隙的直径很小，故总表面积很大，有很强的吸附力量。
因原料和制造方法的不同，活性炭的品种相当多，分别适用于不同的用途。
功能化磁性活性炭的制备及其吸附性能的研究
功能化磁性活性炭的制备及其吸附性能的研究功能化磁性活性炭的制备及其吸附性能的研究引言：活性炭因其良好的吸附性能在环境治理和水处理等领域得到了广泛应用。
然而，传统的活性炭在吸附后难以从溶液中快速、有效地分离和回收，且存在容易堵塞过滤器的问题。
因此，将活性炭与磁性材料结合，制备功能化磁性活性炭，成为一种具有应用潜力的新型吸附材料。
本文将探讨功能化磁性活性炭的制备方法，并研究其吸附性能。
一、功能化磁性活性炭的制备方法1. 活性炭的制备活性炭是以天然或合成有机物为原料，通过一系列的炭化、活化等工艺制备而成的多孔有机高分子材料。
传统活性炭的制备方法有物理法、化学法和物理-化学法等。
在此基础上，通过将活性炭与磁性材料结合，制备功能化磁性活性炭。
2. 磁性材料的引入在活性炭的制备过程中，可以引入一定量的磁性材料，如铁磁性氧化物（如Fe3O4）、嵌段磁性复合材料等。
磁性材料的引入使得活性炭具备了磁响应性，从而实现了磁性分离和回收。
3. 表面功能化改性为了提高功能化磁性活性炭的吸附性能，可以对其表面进行功能化改性。
常用的改性方法包括化学修饰、负载功能材料等。
这些改性手段可以增加活性炭的吸附位点，提高吸附效果。
二、功能化磁性活性炭的吸附性能研究1. 吸附性能测试在实验室条件下，通过批量吸附实验来测试功能化磁性活性炭的吸附性能。
选择不同类型的污染物模拟溶液，测定吸附剂对其的吸附量和吸附速率等指标。
考察参数包括溶液初始浓度、吸附时间、pH值等。
2. 吸附机理研究通过对吸附剂表面的功能基团、孔结构和比表面积等进行表征，研究其与目标污染物的相互作用机理。
以及通过实验参数的变化确定吸附过程中的控制步骤。
例如，通过Langmuir和Freundlich等模型拟合实验数据，分析吸附过程的等温性质和吸附容量等特征。
3. 模型预测和应用展望通过对实验数据的分析，建立数学模型对吸附性能进行预测。
然后将该模型应用到实际水处理或废水处理中，优化吸附剂的操作参数以提高吸附效果。
活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍
活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍活性炭是一种具有高度孔隙结构的吸附材料，在工业和生活中被广泛应用于水处理、空气净化、废气治理以及食品和药品加工等领域。
其优异的吸附性能使其成为有效去除有机物污染物的选择。
本文将探讨活性炭的吸附性能以及其在有机物吸附方面的应用。
一、活性炭的吸附性能1. 孔隙结构活性炭具有丰富的微孔、介孔和大孔结构，提供了较大的比表面积和孔容，因此具备良好的吸附能力。
微孔通常具有直径小于2纳米的孔隙，能吸附小分子有机物，而介孔和大孔可吸附大分子有机物。
2. 表面化学性质活性炭表面通常富含官能团，如羟基、醚基和酰基等，这些官能团对有机物的吸附起到重要作用。
例如，氨基活性炭对含有酸性基团的有机物具有很好的吸附能力。
3. pH值影响pH值对活性炭的吸附性能有一定影响。
在酸性条件下，活性炭的表面通常带有正电荷，对带有负电荷的有机物具有较好的吸附性能。
而在碱性条件下，活性炭的表面带有负电荷，对带有正电荷的有机物较为吸附。
二、活性炭对有机物的吸附应用活性炭广泛用于水处理领域，尤其是饮用水净化和废水处理。
活性炭能有效吸附有机物、重金属离子和微生物等水污染物，提高水质。
通过调整活性炭的孔径和表面官能团，可实现对特定有机物的选择性吸附，达到加工要求。
2. 空气净化活性炭在空气净化中用于去除有害气体、异味和有机污染物。
例如，在室内装修过程中产生的甲醛和苯等挥发性有机物可被活性炭吸附，达到持久净化的效果。
活性炭过滤器也常用于车内空气净化，有效吸附尾气中的有机污染物。
3. 食品和药品加工活性炭在食品和药品加工过程中，用于去除色素、有害气体和异味等有机物。
例如，在酿酒过程中，活性炭可吸附蛋白质和色素，提高酒类的质量。
在药品制造中，活性炭可用于去除杂质、有毒物质和残留溶剂。
三、活性炭的应用前景活性炭作为一种环保、高效的吸附材料，具有广阔的应用前景。
随着环境污染和水资源短缺的问题日益突出，活性炭在水处理、空气净化和废气治理领域的需求将持续增长。
活性炭的作用及相关知识介绍
活性炭的作用及相关知识介绍活性炭是一种经过特殊处理制成的一种多孔性吸附材料。
其原理是利用其丰富的孔道和表面积，吸附各种有机物质和气体，在环境保护、食品饮料、医药卫生等多个领域有着广泛的应用。
本文将详细介绍活性炭的定义和原理、分类、制备过程、应用领域、优缺点以及发展前景。
一、活性炭的定义和原理活性炭是指经过特殊处理制成的一种多孔性吸附材料。
由于其材料孔径范围广、比表面积大、孔隙结构具有多尺度特性等独特性质，使得其在各类有机化学反应和环境污染物治理中得到广泛应用。
活性炭具有吸附，催化，电导等多种性质，可分为吸附型、催化型、电导型等多种类型。
活性炭的原理是利用其丰富的孔道和表面积，吸附各种有机物质和气体。
清洗后的活性炭表面存在着大量的分子间空隙，能够大量吸附、储存及释放细胞壁和宿主细胞内的低分子化合物。
同时，具有强烈的亲水性，使得其在使用过程中与许多接触物质具有良好的亲和性。
二、活性炭的分类根据制备方法和用途不同，活性炭可分为吸附型、催化型、电导型等多种类型，具有不同的物理化学性质和应用范围。
1.吸附型活性炭吸附型活性炭是指利用各种原料，通过炭化和活化等基本工艺制成的多孔性物质。
其吸附能力在净化处理、保护环境、去除恶臭等方面有着广泛的应用。
此外，吸附型活性炭还包括高中温气体吸附型、样品萃取型、富锐型等不同种类。
2.催化型活性炭催化型活性炭是指采用酸碱状构、络合条件等方法制得的活性炭。
它可以利用活性炭上的原子、分子活性中心，对特定反应体系进行催化作用，具有一定的催化作用。
催化型活性炭包括酸硅炭、磷硅炭等不同种类。
3.电导型活性炭电导型活性炭是指共聚单体、聚合物等材料通过电解反应制成的具有电导性的活性炭。
此类活性炭可用于柔性电子器件、传感器等领域。
三、活性炭的制备过程活性炭制备的关键步骤包括原材料选择、炭化和活化等多个阶段，不同的制备方法可产生不同孔径大小和吸附性能的活性炭。
1.原材料选择在制备活性炭的过程中，一般采用木质、树木或在高温下加热的生物质等为主要原材料。
活性碳纤维的特性
活性碳纤维的特性1)吸附量大活性碳纤维对有机气体及恶臭物质（如正丁基硫醇等）的吸附量比粒状活性炭（GAC ）大几倍至十几倍。
对无机气体也有较好的吸附能力。
对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比GAC 高5—6倍。
对微生物及细菌也有很好的吸附能力（如对大肠杆菌的吸附率可达94—99%）。
对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。
如对于吸附质的浓度在几ppm 级时仍可保持很好的吸附量，而GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。
2)吸附速度快对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快，对液体的吸附也可很快达到吸附平衡，其吸附速率比GAC 高数十倍至数百倍。
3)再生容易，脱附速度快在多次吸附和脱附过程中，仍能保持原有的吸附性能。
如用120-150℃蒸汽或热空气再生处理ACF 10-30分钟即可达到完全脱附。
4)耐热性好在惰性气体中可耐高温1000℃以上，在空气中的着火点高达500℃以上。
5)耐酸、耐碱，具有较好的导电性能和化学稳定性。
6)灰份少。
7)成型性好，易加工成毡、丝、布、纸等形态。
活性碳纤维的介绍一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭（AC）和颗粒状活性炭(GAC)，上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维（Activated Carbon Fibers,/ACF）。
国内在七十年代末八十年初,也研发出活性碳纤维。
因为活性炭纤维其表面遍布微孔，以及可经二次加工，成为不同形态的毡及布状的材料，与传统的颗粒炭相比，具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点活性碳纤维（以下简称ACF）的诞生在整个环保产业是一场革命。
ACF是以粘胶基纤维为原料，经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料，与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比，ACF具有以下显著的的特点：（一）、比表面积大，有效吸附量高。
由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近百倍，所以需要填充的活性碳纤维的重量非常小，然而吸附效率却非常高，根据所处理废气的有机气体含量和其它物理特性的不同，吸附效率在85％至98％之间，多级吸附工艺可以达到99.99％,远远高于活性碳颗粒吸附法的最高吸附率88％，而且体积及总重量也都很小。
活性炭知识
活性炭知识一、简介活性炭是一种多孔的含碳性物质，包含有发达的孔隙结构，是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。
它具有物理吸附和化学吸附的双重特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。
广泛应用于水处理、气体的分离精制、冰箱的除臭、金属的提取、军事防护和环境保护等各个领域。
二、活性碳的物理、化学性质1、物理特性：活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。
其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则外形似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体积及高表面积的特点，每克的活性炭所具的有比表面相当于1000个平方米之多。
-2、活性炭化学性质稳定，能耐酸、碱，耐高温高压，因此适应性很广。
三、活性炭的吸附原理吸附原理是在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内。
四、活性碳的制备1、制备原料：活性炭可由许多种含炭物质制成，几乎所有含碳材料都可用来制备活性炭，这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。
其中煤及椰子壳已成为制造活性炭最常用的原炓。
很适用于气体活化法的原料是木炭、坚果壳炭、褐煤或泥炭制得的焦炭。
2、制备方法：活性炭的制造基本上分为炭化和活化两过程：第一过程，炭化，将原料加热，在170至600℃的温度下干燥，并使原有的有机物大约80％炭化。
第二过程是使炭化物活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸气反应，完成其活化过程，制成成品。
在吸热反应过程中，主要产生CO及H2组合气体，用以将炭化料加热至适当温度（800至1000℃），除去其中所有可分解的物质，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附能力。
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活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍
活性炭的吸附性能及有机物吸附的一般概念
活性炭的强吸附性能除与它的孔隙结构和巨大的比表面积有关
外（其比表面积可500-1700m2/g），还与细孔的行状和分布以及表面化学性质有关。
活性炭的细孔一般为1～10nm，其中半径在2nm以下的微孔占95％以上，对吸附量影响最大；过渡孔半径一般为10～100nm，占5％以下，它为吸附物质提供扩散通道，影响扩散速度；半径大于100nm、所占比例不足1％的大孔也是作为提供扩散通道的。
活性炭的吸附通道决定影响吸附分子的大小，这是因为孔道大小影响吸附的动力学过程。
有报道认为，吸附通道直径是吸附分子直径的1.7～21倍，最佳范围是1.7～6倍，一般认为孔道应为吸附分子
的3倍。
活性炭表面化学性质可以说其本身是非极性的，但由于制造过程中处于微晶体边缘的碳原子共价键不饱和而易与其他元素（如H、O）结合成各种含氧官能团，如羟基、羧基、羰基等，以致活性炭又具有微弱的极性，并具有一定的化学和物理吸附能力。
这些官能团在水中发生离解，使活性炭表面具有某些阴离子特性，极性增强。
为此，活性炭不仅可以除去水中的非极性物质，还可吸附极性物质，优先吸附水中极性小的有机物，含碳越高范德华力越大，溶解度越小的脂肪酸愈易吸附，甚至微量的金属离子及其化合物。
活性炭过滤用以脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害
的游离氯。
因为活性炭是一种非极性吸附剂，外观为暗黑色，粒状。
主要成分碳、氧、硫、氢，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。
活性炭是用动植物、煤、石油及其它有机物作原料，经加热脱水、炭化、活化制成的。
具有巨大的比表面积和发达的微孔，微孔直径为20~30埃。
此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基官能团，可以对各种性质的有机物进行化学吸附、以及静电引力作用。
因此，可以脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素、胶体及游离氯等。
活性炭对有机物的去除
活性炭去除有机物的影响因素
活性炭对有机物的去除受有机物溶解特性的影响，主要是有机物的极性和分子大小的影响。
由于活性炭表面性质基本上是非极性的，故对分子量同样大小的有机物，溶解度越大、亲水性越强，活性炭对其吸附性越差，反之对溶解度小、亲水性差、极性弱的有机物（如苯类化合物、酚类化合物、石油和石油产品等）具有较强的吸附能力。
对于分子量大的有机物，由于其憎水性强，体积大，又由于膜扩散、内扩散控制吸附速度，因而导致吸附速度很慢。
活性炭对有机物的吸附方式
基于上述活性炭对有机物等污染物的吸附现象，可以认为其主要吸附方式为：
一是范德华力（分子间力）吸附，是很弱的力，吸附力与活性炭的性质和活性炭本身的微孔结构有关，两者分子间不发生电子转移，故不形成化学键。
二是物质在活性炭表面之间有电子交换或共享。
前者是物理吸附，是可逆的；后者是化学吸附，是不可逆的。
但无论何种吸附方式，都必须接受活性炭本身结构的孔道尺寸是否能够使有机物进入，而后才能被吸附的事实。
活性炭去除有机物的特点
研究认为，分子量在500～3000是活性炭可能吸附的范围，并随
分子量的增大，吸附容量减小（见表1）。
分子直径大于活性炭孔径
的有机物难以被活性炭吸附。
若有机分子直径近似于活性炭孔径，则可能堵塞，形成不可逆吸附。
表1 活性炭对不同分子量有机物的去除比较
尽管两个原水水质不一样，但活性炭对不同分子量有机物的去除却表现出共同的特性。
活性炭对分子量为500～3000的有机物有十分好的去除效果，对分子量小于500和大于3000的有机物没有去除效果。
对于分子量小于500的有机物非但没有去除效果，反而还有使其增加的可能，这可能是由于分子量小于500的有机物亲水性较强，易被分子量大于500、且具有比其更强的憎水性的、能进入活性炭微孔内的有机物所取代。
活性炭对不同分子量的有机物的吸附量的不同是因为活性炭细孔是最有影响的孔径，即孔径1～10nm被吸附分子直径占活性炭细孔的1/3者，占主要吸附容量，可以说，在此范围内的有机物，基本上是小于2~3nm的有机物，能被活性炭表面吸附（如图1）。
去除有机物的活性炭的选择
目前，国内生产的优质活性炭品种很少，且多数属于气相炭（即18～20埃的细孔占绝大多数），自然界的污染物和有机物要比气体分子大很多，使用气相炭是不适当的。
据报道，国内还没有专门适用于饮用净水的活性炭。
用于市政自来水处理的活性炭是过渡孔隙并不足够多的代产品，所以吸附效果较差，周期短。
特别是设计者和应用者往往盲目地按活性炭的一般吸附性指标（即比表面积、碘值、四氯化碳吸附值、亚甲基蓝吸附值）来选取处理天然水的活性炭，这是不恰当的。
例如，椰壳炭大部分孔隙直径是18～20埃，其20埃（2nm）以下的微孔占95％以上，尽管这种炭的比表面积最大，达到上千平方米，它只对于气体或小分子具有很高的吸附容量；但对于水中分子量较大、分子体积较大的有机物其吸附程度则受活性炭的过渡孔道的影响，因而用于去除天然水中分子量较大的有机物，需选用过渡孔占高比例的活性炭。
活性炭对碘、四氯化碳、亚甲基蓝这些小分子物质的吸附是可以进入活性炭的微孔中，其吸附值仅是反映了活性炭对小分子物质的吸附能力。
天然水中的有机物主要包括腐殖酸、富维酸等物质，其分子量比碘、亚甲基蓝、四氯化碳（分子量大都在100～200以下）的分子量大得多，故其吸附值不能代表对天然水中有机物的吸附能力。
表2为活性炭一般吸附性指标。
表2活性炭一般吸附性指标（国标GB/TB804-1990）
活性炭的吸附容量和吸附速度除了与表面积有关外，还与其吸附动力学因素（即吸附质能否顺利迁移至活性炭孔的表面）有关，如前已述及的观点：吸附分子直径大于孔道直径的1/3以上，吸附运动就会受阻，吸附量就会下降。
各种活性炭吸附性能（吸附容量和吸附速度）排列次序如下表3所示。
表3活性炭吸附容量和吸附速度的排列
注：活性炭过滤器失效按吸附量降至15％～20％时为终点，大约运行三个月。
注：活性炭吸附有机物寿命计算
例：3000活性炭罐截面积=7m2
活性炭添加量=7m2×1.6m=11.2m3
活性炭重量=11.2m3 ×0.45t/m3 =5.04t
给水活性炭吸附量(7%)=5.04t ×0.07=0.353t=353Kg
活性炭水流量=80t/hr;
原水有机物为0.4mg/L=0.4g/t
进入活性炭有机物=0.4g/t ×80t/hr=32g/hr=0.032Kg/hr
活性炭寿命=353Kg/(0.032Kg/hr)=11031hr=459d=1年零2个半月。