據統計，我國每年排出的工業廢水約為600億噸，其中不僅含有氰化物等劇毒成分，還含有鉻、鋅、鎳等金屬離子。廢水的處理方法有很多，主要包括化學沉淀法、電解法和膜處理法等。數方活性炭將重點介紹活性炭吸附法。活性炭因其巨大的表面積和高效的物理吸附與化學吸附功能，被廣泛應用于廢水處理中，具有效率高、效果好的特點。

二、活性炭的基本概念

活性炭是一種經過特殊處理的炭，擁有無數細小孔隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積可達到500至1500平方米。活性炭不僅具備強大的物理吸附和化學吸附能力，還具有解毒作用。它通過其巨大的表面積將毒物吸附在微孔中，從而阻止毒物的吸收。此外，活性炭還能與多種化學物質結合，進一步阻止這些物質的吸收。

2.1 活性炭的分類

在水處理中，活性炭的種類繁多，通常制成粉末狀或顆粒狀。兩者各有特點：

• 粉末狀活性炭：吸附能力強，制備容易，價格較低，但再生困難，一般不能重復使用。

• 顆粒狀活性炭：價格較貴，但可再生后重復使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。因此在水處理中較多采用顆粒狀活性炭。

2.2 活性炭吸附的原理

活性炭吸附是利用活性炭的固體表面對水中一種或多種物質的吸附作用，以達到凈化水質的目的。活性炭吸附過程主要包括物理吸附和化學吸附兩種方式：

• 物理吸附：主要依賴于活性炭表面的范德華力，將污染物吸附到炭的表面。

• 化學吸附：依靠活性炭表面存在的化學基團與污染物發生化學反應，從而吸附污染物。

2.3 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：

• 吸附能力：用吸附量來衡量，指單位重量的活性炭所能吸附的污染物質的量。

• 吸附速度：指單位重量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量，決定了污水需要與吸附劑接觸的時間。

影響活性炭吸附能力的因素包括：

• 活性炭的孔隙大小和結構：孔隙越小，擴散速度越快，吸附能力越強。

• 污水的pH值和溫度：活性炭在酸性條件下比在堿性條件下吸附量更高，且低溫有利于吸附反應。

• 污水濃度：在一定溫度下，活性炭的吸附量隨被吸附物質平衡濃度的提高而提高。

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• 三、活性炭在污水處理中的應用

  由于活性炭對水的預處理要求高且價格昂貴，因此在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以實現深度凈化的目的。

  3.1 降低COD

  活性炭針對污水中難以生物降解去除的有機物進行脫除，如芳香烴、含氯/有毒酚類等，有著良好的吸附效果。COD（化學需氧量）是污水排放的關鍵性指標，使用活性炭吸附法去除污水中剩余有機物，已經在城市污水和工業廢水處理流程中成為一種有效的處理技術，并得到了廣泛的應用。

  3.2 降低色度

  印染廢水、焦化廢水、藥廠廢水等通常都有著色度高的問題。色度在常規污水一級和二級處理中較難脫除，活性炭憑借其豐富的孔隙結構在脫除色度方面有極大的優勢，對于污水中的顏色物質有顯著的吸附效果。

  3.3 水質凈化（上水）

  城市自來水經過活性炭處理，可以有效去除有機雜質、消毒副產物THM，以及PFAS。對于自來水中的余氯也具有良好的吸附效果。活性炭在處理的同時，既不會帶入額外的雜質，也能保留一定量的微量元素，是處理上水水源的有效手段。活性炭還常用于工業上水純化，在對制程水純度要求較高時，活性炭通常和滲透膜、微孔濾膜等結合使用以制備純化水。

  3.4 活性炭處理含鉻廢水

  鉻是電鍍中常用的一種金屬原料，廢水中六價鉻隨pH值的不同以不同形式存在。活性炭因其發達的微孔結構和較高的比表面積，具有極強的物理吸附能力，能有效吸附廢水中的Cr(Ⅵ)。活性炭表面存在大量含氧基團如羥基(-OH)、羧基(-COOH)等，這些基團具有靜電吸附功能，對Cr(Ⅵ)產生化學吸附作用。

  3.5 活性炭處理含酚廢水

  酚類化合物是工業生產中常見的污染物，對環境和人體健康都有較大危害。活性炭通過物理吸附和化學吸附相結合的方法，可以高效去除廢水中的酚類物質。活性炭對酚的吸附受pH值影響較大，通常在中性至弱酸性條件下吸附效果最好。

  3.6 活性炭處理含油廢水

  含油廢水主要來自石油、化工、機械加工等行業。活性炭對廢水中的油類物質有良好的吸附效果，特別是在高濃度含油廢水處理時，通過預處理與活性炭吸附相結合的方法，可以顯著提高處理效果。

• 四、活性炭在污水處理的重要性

  活性炭在污水處理中的應用具有重要意義，通過其強大的吸附能力，可以高效去除廢水中的各種污染物，實現深度凈化。然而，活性炭的使用也需要考慮其成本和預處理要求，以確保經濟性和可持續性。隨著水處理技術的不斷發展，活性炭將發揮更加重要的作用，為環境保護和資源再利用作出更大的貢獻。