环保之家讯：活性炭的原子具有很大的比表面积，使其表现出对外部的很强的吸引力。这些被称为范德华力会吸引气体或液体周围的分子。这些吸引力和周围媒介中分子间的作用力的合力使活性炭具有了表面吸附力。一些分子的结构使其具有比其他分子更容易被吸收的特性，根据这个原理我们就能分离不同的分子。
物理吸附发生在排除气流和液体流中污染物的过程中。多孔的结构给活性炭提供很大的比表面积，使污染物很容易聚集在活性炭中。这种吸引力存在所有的分子之中。这样，孔壁的表面分子有很强的吸引力，并通过孔隙的通道吸引污染物的分子。必须指出的是：被吸附的污染物的分子，必须比张开的孔的尺寸要小，这样它们才可以通过孔并被聚积起来。现在，你可以理解，我们为什么要用不同的原材料和活化条件来生产不同种类具有不同孔隙结构的活性炭，其目的就是使我们的产品适用于不同的用途。
除了物理吸附作用之外，化学反应也发生在碳的表面。活性炭不仅包含碳成份，在其表面还包含少量氢成份和氧成份，这些成份以各种化合物和功能性物质的形式存在，包括：碳酰基、羟基、苯酚、酯类、苯醌等。这些在碳表面的氧化剂和络合物能够与活性炭吸附的物质产生化学反应。以下有一个典型的例子：在水处理过程中，活性炭在水中和氯发生作用，把氯转化为氯化物。这样，氯就被清除了，在水中的讨厌的味道和异味也就没有了。
传统活性炭再生方法
1.1热再生法
热再生法是目前应用最多,工业上最成熟的活性炭再生方法[2,3]。处理有机废水后的活性炭在再生过程中,根据加热到不同温度时有机物的变化,一般分为干燥、高温炭化及活化三个阶段。在干燥阶段,主要去除活性炭上的可挥发成分。高温炭化阶段是使活性炭上吸附的一部分有机物沸腾、汽化脱附,一部分有机物发生分解反应,生成小分子烃脱附出来,残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。在这一阶段,温度将达到800～900°C,为避免活性炭的氧化,一般在抽真空或惰性气氛下进行。接下来的活化阶段中,往反应釜内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体,以清理活性炭微孔,使其恢复吸附性能,活化阶段是整个再生工艺的关键。热再生法虽然有再生效率高、应用范围广的特点,但在再生过程中,须外加能源加热,投资及运行费用较高。
1.2生物再生法
生物再生法是利用经驯化过的细菌,解析活性炭上吸附的有机物,并进一步消化分解成H2O和CO2的过程[1,2]。生物再生法与污水处理中的生物法相类似,也有好氧法与厌氧法之分。由于活性炭本身的孔径很小,有的只有几纳米,微生物不能进入这样的孔隙,通常认为在再生过程中会发生细胞自溶现象,即细胞酶流至胞外,而活性炭对酶有吸附作用,因此在炭表面形成酶促中心,从而促进污染物分解,达到再生的目的。
生物法简单易行,投资和运行费用较低,但所需时间较长,受水质和温度的影响很大。微生物处理污染物的针对性很强,需就特定物质专门驯化。且在降解过程中一般不能将所有的有机物彻底分解成CO2和H2O,其中间产物仍残留在活性炭上,积累在微孔中,多次循环后再生效率会明显降低。因而限制了生物再生法的工业化应用。
1.3湿式氧化再生法
在高温高压的条件下,用氧气或空气作为氧化剂,将处于液相状态下活性炭上吸附的有机物氧化分解成小分子的一种处理方法,称为湿式氧化再生法[4]。再生条件一般为200～250°C,3～7MPa,再生时间大多在60min以内。湿式氧化再生法处理对象广泛,反应时间短,再生效率稳定,再生开始后无需另外加热。但对于某些难降解有机物,可能会产生毒性更大的中间产物。
同济大学环境学院以苯酚吸附等温线的变化为评价标准,系统地研究了活性炭湿式氧化再生过程中的主要影响因素,并从理论上探讨了其规律性;探讨了各主要因素之间的协同作用;考察了饱和炭多次循环再生的可能性;并对活性炭自身结构在湿式氧化过程中的变化情况进行了研究。实验获得的活性炭最佳再生条件为:再生温度230°C,再生时间1h,充氧pO20.6MPa,加炭量15g,加水量300mL。再生效率达到(45±5)%,经5次循环再生,其再生效率仅下降3%。活性炭表面微孔的部分氧化是再生效率下降的主要原因。
传统的活性炭再生技术除了各自的弊端外,通常还有三点共同的缺陷:(1)再生过程中活性炭损失往往较大;(2)再生后活性炭吸附能力会有明显下降;(3)再生时产生的尾气会造成空气的二次污染。因此,人们或对传统的再生技术进行改进,或探索全新的再生技术。
木质活性炭的生产工艺及性质：
1.木炭的外部形态：质量高的木炭断面具有黑色光泽，敲打时发出响亮清脆的金属声。在不同的温度下烧制的木炭，其外部形态是不同的。在低于250摄氏度时烧制的炭，表面带褐色，不易敲断，燃烧时有火焰;300—350摄氏度烧制的木炭表面呈黑色，当烧制温度达500摄氏度时，敲打时，木炭发出响亮金属声。
2.木炭的固定碳：固定碳是一个假定的概念，它是在规定的高温，一般为850—950摄氏度下，不通入空气进行煅烧时的无灰分的木炭。一般的木炭可能含70%—80%的固定碳。随煅烧温度升高，木炭中固定碳的相对含量增加。
3.木炭的挥发分：木炭在高温下煅烧时放出一氧化碳、二氧化碳、氢、甲烷和其他碳氢化合物等气态产物称为挥发分。烧制木炭的温度在300—700摄氏度以内时，随着温度的升高，木炭煅烧时所分出的挥发分的组成发生下列变化：二氧化碳、一氧化碳和甲烷的含量逐渐降低，而氢的含量逐渐增加。烧炭的温度升高时，木炭的发热量增高，而气体的发热量降低。
【活性炭的四氯化碳的测定方法】
1 、范围
本标准规定了木质活性炭四氯化碳吸附率(活性)的测定。
本标准适用于木质活性炭。
2 、活性炭方法提要
活性炭四氯化碳吸附率(活性)的测定是在规定的条件下,使载有四氯化碳的空气通过已知质量的活性炭样品,直到炭样质量已不再增加为止,然后测定炭样的四氯化碳的质量.本试验需要的试验装置主要由供应空气压力的控制系统、去除供应空气中气态和液态的油和水的装置、使流过活性炭样品的气流有特定浓度的四氯化碳的制备系统和控制空气混合物(空气+四率化碳)通过炭样流速的系统组成。
3 、活性炭意义和应用
用本方法测得的活性炭实际上是对活性炭样品孔容的量度。此法是测定活性炭活化程度的手段。因此也是气相活性炭质量控制的有效方法。这种活性值不一定是试验用活性炭对其他吸附物的吸附效力或在其他操作条件下的效力的量度。
4 、活性炭装置
4.1 转子流量计，LZB-4。
4.2吸附管(见图1)
4.2.1 多孔板：孔眼数20-24个，孔眼直径为0.3-0.4mm。
4.2.2 吸附管：由工业用白色玻璃制成，外观要求无气泡及其他明显的毛病。玻璃熔接处不应有较多的熔接堆及皱折，管的磨口端应该是熔化过的。在管体刻度内的各处内径在(20?0.3)mm 范围内.
4.2.3 磨口塞:不允许漏气,致密性好.
4.3 四氯化碳蒸气发生瓶(见图2).
4.4 压力表:型号Y-60Z M10?1,精度0.25级,量程0-0.16Mpa.
4.5 气体干燥塔:250mL.
4.6 多孔式气体洗瓶;250mL.
4.7 恒温水浴锅.
5 、安装
5.1将仪器各部件按图3所示安装好,根据需要安装吸附管的根数,但要确保流量分配均匀.
5.2 流程说明
将仪器与压缩空气开关连接,开压缩空气后,空气首先进入装有活性炭的空气净化瓶,经装有硅胶的干燥瓶、装有分子筛的净化瓶进入缓冲瓶,再入四氯化碳蒸气发生瓶，后经转子流量计、蛇形管(用1m以上的比例管绕制)而进入吸附管。
5.3 气密检查
仪器各部件和安装好的仪器在使用前都要进行气密性检查。步骤是：a)关系旋塞K3;b)通入压缩空气，使系统内产生60Kpa的压力;C)关闭活塞K2，1min内气体下降不大于2.6kPa为合格。如不合格应检查原因，对不气密的部件进行修理或更换。
6、 活性炭试验条件
6.1 炭层高度:(10?0.2)cm.
6.2 气体流量: (1 670?70)mL/min.
6.3 吸附温度: (25?1)℃
6.4 四氯化碳蒸气:( 250?10)mg/L.
7 、活性炭试验程序
7.1 试样制备
将试样在105-110℃烘至恒重,置于干燥器中备用.将吸附管擦净后称量为m1(连同管塞,精确至1mg).把准备好的试样分二至三次装入吸附管中,炭层高(10?2)cm(振实后的高度).装填后将管塞涂上凡士林旋好,再称量为m 2(精确至1mg).称量完毕,将吸附管垂直插入恒温水浴中.
7.2 四氯化碳蒸气发生瓶准备
将四氯化碳从进口管加入到四氯化碳发生瓶中，在瓶中四率化碳的高度约为8cm。将GB/T12496.5 -1999
四氯化碳蒸气发生瓶与系统连通，垂直放入冰水浴(0-1℃)中。
7.3 流程操作
一切准备就绪后，打开旋塞K1、K2、K3、k4，关闭K5，接通压缩空气，使洁净干燥的空气通过四氯化碳蒸气发生瓶，调节K1，直至总气流稳定在(1 670?70)mL/min.在参数稳定后，打开K5，关闭K4，使载四氯化碳的空气通过吸附管，同时按动秒表计时，保证气流在(1 670?70)mL/min的流量下通过试样1h。然后打开K4，关闭K5。取出吸附管擦净后称量m3(精准至1mg)。将吸附管再放入装置中，打开K5，关闭K4，使气流再通过试样10min，重复上述操作，直至吸附饱和(两次称量的质量差不大于10mg)为止。然后关闭压缩空气，试验结束。
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