活性炭的特性及其吸附機理
1、活性炭的特性
活性炭是一種暗黑色含炭物質(zhì)，具有發(fā)達的微孔構(gòu)造和巨大的比表面積。它化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,可耐強酸強堿，具有良好吸附性能，是多孔的疏水性吸附劑。活性炭較早用于制糖業(yè)，后來廣泛用于去除受污染水中的有機物和某些無機物。它幾乎可以用含有碳的任何物質(zhì)做原材料來制造，其制備過程主要包括炭化和活化兩步：碳化也稱熱解，是在隔絕空氣的條件下對原材料加熱，一般溫度在600℃以下；活化是在有氧化劑的作用下，對碳化后的材料加熱，以生產(chǎn)活性炭產(chǎn)品。
2、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500~1700m2，但99.9%都在多孔結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。活性炭的吸附能力即在于它具有這樣大的吸附面積。活性炭的孔隙大小分布很寬，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，決定活性炭吸附能力的是微孔結(jié)構(gòu)。活性炭的全部比表面幾乎都是微孔構(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)與吸跗劑之間的范德華力、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。