活性炭為什么可以作為吸附劑使用？
活性炭是一種經(jīng)特殊處理的炭，具有豐富孔隙結(jié)構(gòu)和巨大比表面積的炭質(zhì)吸附材料，每克活性炭的表面積為500-1200m2。活性炭具有吸附能力強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性好、力學(xué)強(qiáng)度高，且可方便再生等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、交通、醫(yī)藥衛(wèi)生和環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。作為多孔吸附劑的活性炭基本上是非結(jié)晶性物質(zhì)，它由微細(xì)的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳?xì)浠衔飿?gòu)成的，其固體部分之間的間隙形成孔隙，賦予活性炭了吸附性能。
活性炭有很強(qiáng)的物理吸附和化學(xué)吸附功能，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用其較大的表面積，將毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止其對(duì)毒物的吸收。同時(shí)，活性炭能與多種化學(xué)物質(zhì)結(jié)合，從而阻止這些物質(zhì)吸收毒物。
1、活性炭的分類
生產(chǎn)中應(yīng)用的活性炭種類有很多，一般制成粉末狀或顆粒狀。
粉末狀活性炭吸附能力強(qiáng)、制備容易、價(jià)格較低，但再生困難，一般不能重復(fù)使用。
顆粒狀活性炭價(jià)格較貴，但可再生重復(fù)使用，并且使用時(shí)勞動(dòng)條件較好、操作管理方便，因此，在水處理中較多采用顆粒狀活性炭。
2、活性炭的吸附
活性炭吸附是指利用活性炭的固體表面對(duì)水中的一種或多種物質(zhì)的吸附作用，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。吸附是一種界面現(xiàn)象，與表面張力、表面能的變化有關(guān)。引起吸附的推動(dòng)力有兩種：一種是溶劑水對(duì)疏水物質(zhì)的排斥力；另一種是固體對(duì)溶質(zhì)的親和吸引力。廢水處理中的吸附，多數(shù)是這兩種力綜合作用的結(jié)果。
活性炭的吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。
物理吸附主要發(fā)生在活性炭去除液相和氣相雜質(zhì)的過程中。活性炭的多孔結(jié)構(gòu)提供了大量的表面積，從而使其非常容易達(dá)到吸收雜質(zhì)的目的。就像磁力一樣，所有的分子之間都具有相互引力。正因?yàn)槿绱耍钚蕴靠妆谏洗罅康姆肿涌梢援a(chǎn)生較強(qiáng)的吸附力，從而達(dá)到將介質(zhì)中的雜質(zhì)吸引到孔徑中的目的。
除了物理吸附之外，化學(xué)反應(yīng)也經(jīng)常發(fā)生在活性炭的表面。活性炭不僅含碳，而且在其表面含有少量的化學(xué)結(jié)合、功能團(tuán)形式的氧和氫，例如：羧基、羥基、酚類、內(nèi)脂類、醌類和醚類等。這些表面上的氧化物或絡(luò)合物，可以與被吸附的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而與被吸附物質(zhì)結(jié)合聚集到活性炭的表面。
取一個(gè)典型的例子：水處理過程中活性炭可以與水中的亞氯酸鹽發(fā)生反應(yīng)，使亞氯酸鹽變成氯離子形式，從而達(dá)到去除水中亞氯酸鹽的目的，使水不再有令人反感的味道和氣味。
3、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(biāo)。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(shí)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的時(shí)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(kuò)散速度越快，活性炭的吸附能力就越強(qiáng)。
污水的pH值和溫度對(duì)活性炭的吸附也有影響。活性炭一般在酸性條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(duì)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。