活性炭的應用

時間：2023-03-24 13:40:39來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

活性炭的應用

[db:作者] / 2023-01-05 00:00

[應用]活性炭用于化工、環保、食品加工、冶金、軍事化學防護等各個領域，且廣泛用于工業三廢治理、溶劑回收、水處理、氣體的分離精制、冰箱的除臭、金屬的提取、半導體應用等方面。活性炭可以單獨使用，也可以和臭氧、生物膜、高分子膜、天然沸石等組合使用。優質活性炭是水處理的重要材料。它用于飲用水處理、微污染水處理、廢水及污水處理，也可用于高純水和海水淡化的預處理。

①污水源的凈化用活性炭吸附水中的有機物、顏色、臭味、油、苯酚等。活性炭可吸附水中有機物、顏色、臭味、油和酚類等。活性炭對有機物的吸附，吸附量與有機物分子大小有關。從侯延明的研究看出活性炭對相對分子質量在500以下和3000以上的有機物吸附能力較差，而對相對分子質量在500～1000以內的有機物具有較好的去除能力。活性炭對有機物吸附，也與吸附質性質有關，如活性炭自水溶液中吸附脂肪酸，吸附量順序為：丁酸>丙酸>乙酸>甲酸，與其非極性大小順序一致，極性大的物質不易被吸附。Tomaszewska等用活性炭去除馬維米(Mavmee)河中引起臭味的土臭素(geosmin)和2-甲基異茨酸非常有效，按10mg/L量投入活性炭，可將這些臭味物質從66mg/L降到2mg/L。何杰等研究表明，活性炭對飲用水中致色有機物的去除率達到82.7%～86.6%；活性炭對有機物吸附也與吸附質溶解度有關，如對自來水中苯酚和苯胺的去除率分別達到83.0%和92.9%。苯酚在水中溶解度大于苯胺，以非極性為主的活性炭表面對水中溶解度較小的物質苯胺有較大吸附能力，去除效果好。目前自來水中致色有機物的去除主要依靠活性炭吸附。

②有機工業廢水處理由于活性炭對水中的有機物具有突出的吸附能力，對一些難以被生物降解的有機物更有獨特的去除效果，因而被用于制革廢水、造紙染料廢水、焦化廢水及其他有機廢水的處理中。常規的處理方法不能有效地去除河水中的一些殺蟲劑等物質，而活性炭則有較好的去除效果，在河水中投入10mg/L的活性炭可以將引起臭味的土臭素(Geosmin)和2-甲基異茨酸(MIB)從66mg/L降到2mg/L。

③無機工業廢水處理某些活性炭對于廢水中無機重金屬離子具有一定的選擇吸附能力。如顆粒狀活性炭對于Pd2+、Pd2+、CrO42-等離子的吸附去除率可達85%以上。對其他金屬離子如銻、鉍、錫、汞、鈷、鉛、鎳、鐵等均具有良好的吸附能力。

④飲用水及微污染水凈化領域臭氧-生物活性炭工藝以其可以高效去除水中溶解性有機物和致癌突變物、出水安全、優質而備受重視。在這種工藝中，活性炭起著生物膜的載體材料的作用，而且活性炭可以很快地把臭氧分解掉，使液體中的溶解氧量增加，穩定了微生物的生息環境，為好氣性微生物的生長提供了保證。

趙芝清等以污泥為原料制備活性炭用以對Cr6+的吸附，以生活污水廠脫水房污泥和巨化污水廠脫水房污泥制備活性炭，在投加量為0.01g/mL的條件下，考察了反應時間、反應溫度和起始pH值對吸附Cr6+廢水的影響。通過試驗得出：隨著反應時間、反應溫度的改變，兩種活性炭對Cr6+的去除率均具有相似的變化趨勢，最佳反應時間和反應溫度分別為20min和25℃；隨著起始pH值的改變，兩種活性炭對Cr6+的去除率均具有不同的變化趨勢(見表4-34)，當pH值從2上升到8時，生活污水廠污泥活性炭對Cr6+的去除率由99.76%降到74.29%，而巨化污水廠污泥活性炭對Cr6+的去除率基本不變，在最佳吸附條件下，兩種活性炭對Cr6+的去除率均達到99%以上。

表4-34 pH值對活性炭吸附含Cr6+廢水的影響

張旭等研究了煤質活性炭對腐殖酸的吸附性能，發現活性炭孔隙結構，比表面積與腐殖酸吸附值具有相關性，對腐殖酸類有機物來講，微孔吸附不起主要作用，過度孔(2～50nm的孔)的吸附起至關重要的作用，如表4-35所列。

表4-35 孔隙結構、比表面積與腐殖酸吸附值試驗數據

曹曉強等研究了微波改性活性炭對甲苯的吸附性能。結果表明，隨著改性溫度升高，吸附值逐漸提高，表面堿性官能團含量也相應增加。改性溫度為850℃時活性炭吸附甲苯性能最高，650℃與450℃改性后活性炭吸附甲苯的性能相差不大。掃描電鏡分析顯示微波改性使活性炭孔道更加通暢，有利于提高吸附甲苯的能力，但溫度升高同樣存在碳骨架收縮，孔道變窄的弊端。通過實驗數據并結合掃描電鏡結果分析，實驗認為活性炭吸附甲苯包括物理吸附和化學吸附兩種機理，低溫改性時主要提高物理吸附性能，高溫則主要提高化學吸附性能。

蔣新元等利用竹材加工剩余物竹蔸、竹節和竹枝制備竹炭，再以H3PO4為活化劑，在活化溫度為700℃和不同的H3PO4濃度下進行活化制備竹活性炭，測定了吸附性能最強的竹活性炭在不同吸附時間和Pb2+初始濃度下對Pb2+的吸附率，并進行了結構表征。結果表明，當H3PO4溶液質量分數為45%時，所制備的竹活性炭吸附性能最強，其中竹蔸活性炭的Pb2+吸附性能接近于商品活性炭；竹蔸活性炭吸附Pb2+的吸附時間在120～180min為佳；根據Langmuir最大吸附量計算公式求得竹蔸活性炭最大吸附量為91.1mg/g。竹枝炭、竹節炭與竹篼炭的孔隙度分別為0.656、0.698和0.740，竹枝活性炭、竹節活性炭與竹篼活性炭的孔隙度分別為0.690、0.715和0.755；竹篼炭和竹篼活性炭比表面積分別為110.354m2/g、462.069m2/g，孔容分別為0.090cm3/g、0.235cm3/g，平均孔徑分別為3.1552nm、2.0368nm。

上一篇：活性炭的技術指標

下一篇：木質素與丙烯酰胺接枝共聚