活性炭的過濾原理以及吸附原理

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活性炭是一種無定形碳，通過在厭氧條件、高壓、高溫下活化含碳量高的材料如：（竹子、稻殼、木頭、椰子殼……）而產生的無定形碳。結果，煤的結構變成多孔的中空纖維，包括數以千計的小孔，尺寸很小，有助于增加反應中的接觸表面積?；钚蕴勘砻娣e越大，吸引力越強。
對于水：當水流過活性炭表面時，雜質、污垢、金屬離子和氯、苯、油脂等污染物會附著在活性炭表面。因此，活性炭除具有過濾水的作用外，還具有脫色作用。在家用凈水器中，有活性炭過濾器，使用一段時間后，需要更換濾芯，以確保水質;在工業生產中，吸附機制也用于處理工業廢水或生產中的某些階段。
對于空氣：當空氣流過活性炭表面時，會捕集SO2、CO2、H2S...等有害粉塵和氣體，輸出的是氧氣、Ni-to...等不可吸附氣體。這就是活性炭用于空氣凈化器的原因。
活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來說，活性碳顆粒越小，過濾面積越大。因此，粉狀活性炭的總面積越大，吸附效果良好，但粉狀活性炭能輕易隨水流入水族箱，難以控制，很少使用。顆粒活性炭由于顆粒的形成而不易流動，水中有機物等雜質在活性炭過濾層中不易堵塞。其吸附能力強，易于攜帶和更換。
活性炭的吸附容量與水溫和水質有一定的關系。水溫越高，活性炭的吸附能力越強;如果水溫高于30℃，吸附容量達到極限，有可能逐漸減少。當水質為酸性時，活性炭對陰離子物質的吸附能力相對減弱;當水質為堿性時，活性炭對陽離子物質的吸附能力減弱。因此，水的pH值不穩定，這也會影響活性炭的吸附能力。
活性炭過濾器是將水中懸浮狀況的污染物展開截留的過程，被截留的懸浮物充塞于活性炭間的間隙。濾層裂隙尺度以及孔隙率的尺寸，隨活性炭料粒度的加大而加大。即活性炭粒度越粗，可容納懸浮物的空間越大。其展現為過濾能力提高，納污能力增加，截污量加大。同時，活性炭濾層裂隙越大，水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性炭濾層，在有足夠保護厚度的條件下，懸浮物可以更多地被截留，使中下層濾層更好地發揮截留效用，機組截污量增加。
　　從嚴格的學說上講，活性炭所有著的對懸浮物的截留能力來自活性炭所提供的表面積。流速低時，機組的過濾能力主要地來自活性炭的篩除功用，而流速快時，過濾能力來自活性炭微粒表面的吸附效用，在過濾過程中活性炭所提供的微粒表面積越大，對水中懸浮物的附著力越強。
根據吸附過程中活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同，可將吸附分成兩大類：物理吸附和化學吸附(又稱活性吸附)。在吸附過程中，當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力(或靜電引力)時稱之為物理吸附; 當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是化學鍵時稱作化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理特性有關，與活性炭的化學性質基本無關。由于范德華力較弱，對污染物分子的構造影響很小，這種力與分子間內聚力一樣，故可把物理吸附類比為凝聚現象。物理吸附時污染物的化學性質依然保持不變。
　　由于化學鍵強，對污染物分子的構造影響較大，故可把化學吸附看作化學反應，是污染物與活性炭間化學效用的結果。化學吸附一般涵蓋電子對共享或電子轉移，而不是簡便的微擾或弱極化功用，是不可逆的化學反應過程。物理吸附和化學吸附的根本差別在于產生吸附鍵的作用力。
　　吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程，分子的自由能會減低，因此，吸附過程是放熱過程，所放出的熱叫作該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同，它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的歧異。
　　活性炭吸附技術在國內用以醫藥、化工和食品等工業的精制和脫色已有多年歷史。20世紀70年代開始用以工業廢水處置。生產實踐說明，活性炭對水中微量有機污染物有著良好的吸附性，它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機化工等工業廢水都有不錯的吸附功效。一般狀況下，對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的有機物，如合成染料、表面性劑、酚類、苯類、有機氯、農藥和原油化工產品等，都有奇特的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成為工業廢水二級或三級處理的主要方式之一。
　　吸附是一種物質黏附在另一種物質表面上的緩慢功用過程。吸附是一種界面現象，其與表面張力、表面能的變化有關。引起吸附的推動能力有兩種，一種是溶劑水對疏水物質的排斥力，另一種是固體對溶質的親和吸引力。廢水處理中的吸附，多數是這兩種力綜合功用的結果?；钚蕴康谋缺砻娣e和裂隙構造直接影響其吸附能力，在選取活性炭時，應根據廢水的水質通過試驗確定。對印染廢水宜選項過渡孔繁榮的炭種。此外，灰分也有影響，灰分愈小，吸附性能愈好;吸附質分子的尺寸與炭裂隙直徑愈相近，愈易于被吸附;吸附質濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內，吸附量是隨吸附質濃度的加大而增加的。另外，水平易近人pH值也有影響。吸附量隨水溫的升高而減少。
在化學中，吸附是當氣體或液體被吸引到多孔固體表面或使其在另一種物質表面上的濃度增加時發生的過程。氣體或蒸氣稱為吸附質，用于吸收氣體或蒸氣的多孔固體稱為吸附劑，未被吸附的氣體稱為惰性氣體。
活性炭廣泛應用于日常生活中。如冰箱空調在除味防菌抑菌方面采用了活性炭過濾網。有高科技含量的活性炭過濾網，還能捕捉和控制空氣中的病毒，使室內空氣始終保持清新純凈。我們直接飲用的凈水，就是水廠采用了臭氧消毒加活性炭過濾的深度處理工藝，使水質達到國家的直接飲用凈水標準。使用活性炭過濾雜質。根據建設項目業主方所提供的資料，廢氣主要有二甲苯等有機廢氣。通過本設計方案中廢氣處理系統的處理后，排放尾氣能達到中華人民共和國國家標準《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中的二級排放標準。