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閱讀：68發(fā)布時(shí)間：2022-12-8
摘要：在多個(gè)自然科學(xué)領(lǐng)域中活性炭被廣泛運(yùn)用，就是因?yàn)槠渚哂?的吸附能力和巨大的孔隙結(jié)構(gòu)。近年來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)環(huán)境的不斷惡化，不斷深入研究水環(huán)境治理技術(shù)也成為了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，活性炭也因其自身所具備的*特性，在水環(huán)境治理領(lǐng)域大顯身手，被人們逐漸所熟知。它強(qiáng)大的吸附能力，能夠有效地去除將水體中的懸浮顆粒物、重金屬、一些有毒有害物質(zhì)。在污水凈化領(lǐng)域中有重要的意義和廣闊的應(yīng)用前景。在多領(lǐng)域活性炭被大量使用，其本身所具備的特性已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代工藝的要求。因此，從經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)運(yùn)行工藝角度出發(fā)，改變活性炭分子結(jié)構(gòu)，優(yōu)化原本的功能特性，使其在污水凈化領(lǐng)域中發(fā)揮更大作用。
1 活性炭材料的改性
活性炭的成分除了主要的碳成分，還含有少量的氧和氫，由于不規(guī)則的六邊形結(jié)構(gòu)構(gòu)成了活性炭多微孔體積和高表面積的特性?；钚蕴康奈阶饔弥饕Q于活性炭孔道結(jié)構(gòu)的分布、比表面積的大小等，因此從這些角度出發(fā)，通過(guò)物理和化學(xué)方法改變活性炭材料分子結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)活性炭的改性，優(yōu)化其結(jié)構(gòu)性能。
1.1 活性炭表面物理結(jié)構(gòu)的改性
活性炭的表面物理結(jié)構(gòu)包括活性炭的比表面積、孔體積、結(jié)構(gòu)和孔徑分布，活性炭的吸附性則能受孔徑大小和吸附表面積的限制，表面積越大，孔徑與被吸附顆粒物相當(dāng)，吸附效果越好?？梢酝ㄟ^(guò)熱收縮法、浸漬覆蓋法氣相熱解等物理方法，提高活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)和表面積的比例、孔徑大小及其活性炭材料的吸附表面結(jié)構(gòu)，以達(dá)到改善活性炭材料的物理吸附性能的目的。
1.2 活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的改性
活性炭分子結(jié)構(gòu)中存在不飽和鍵，在活化過(guò)程中，氧與其他原子之間形成各種官能團(tuán)，因而活性炭表現(xiàn)出多種吸附特性，如選擇性、酸堿性、催化特性等。因此，從活性炭的分子結(jié)構(gòu)出發(fā)，利用物理和化學(xué)方法改變活性炭表面的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，使其成為特定吸附過(guò)程中的活性點(diǎn)，從而可以控制其親水/疏水性能以及與金屬或金屬氧化物的結(jié)合能力。表面化學(xué)性質(zhì)的改性主要由兩方面決定：一是制備方法，即活化工藝；二是后處理技術(shù)，即表面改性技術(shù)?；瘜W(xué)方法包括氧化修飾、金屬改性、酸堿改性及電化學(xué)改性。
2 活性炭材料在生活污水處理中的應(yīng)用
水污染主要來(lái)源有兩大方面，即工業(yè)廢水和生活廢水。生活廢水除了包括人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的廢水外，還包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水，這主要集中在農(nóng)村廣大地區(qū)?；钚蕴孔鳛橐环N重要的吸附劑在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，改性活性炭具有比較強(qiáng)的吸附作用和催化作用，可再生、環(huán)保、安全性高，在水環(huán)境治理方面已被廣泛使用。
2.1 影響活性炭水處理的因素
2.1.1 活性炭的性質(zhì)
因?yàn)榛钚蕴康奈阶饔弥饕诓牧系谋砻婧涂椎纼?nèi)進(jìn)行，比表面積越大，孔隙與吸附粒子的尺寸大小相當(dāng)，吸附性能越好。通過(guò)對(duì)活性炭材料物理結(jié)構(gòu)的改性對(duì)孔隙大小和比表面積的調(diào)整，使活性炭的微孔尺寸與吸附分子尺寸相當(dāng)，實(shí)現(xiàn)活性炭吸附性能的較佳化。
2.1.2 吸附質(zhì)的性質(zhì)
一是溶解度?；钚蕴苛己玫奈叫钥梢詫⑺写蟛糠值挠袡C(jī)污染物、重金屬、懸浮大顆吸附。溶解度越小，越易被吸附。二是溶液pH值的影響。活性炭從水中吸附有機(jī)污染物質(zhì)的效果，一般隨溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0時(shí)，不易吸附，pH值越低時(shí)效果越好。三是溶液溫度的影響。吸附過(guò)程是污染物分子被吸附到固體表水污染主要來(lái)源有兩大方面，即工業(yè)廢水和生活廢水。生活廢水除了包括人們?nèi)粘Ｉ钪挟a(chǎn)生的廢水外，還包括農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的廢水，這主要集中在農(nóng)村廣大地區(qū)?；钚蕴孔鳛橐环N重要的吸附劑在農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)境等多個(gè)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，改性活性炭具有比較強(qiáng)的吸附作用和催化作用，可再生、環(huán)保、安全性高，在水環(huán)境治理方面已被廣泛使用。
2.1 影響活性炭水處理的因素
2.1.1 活性炭的性質(zhì)
因?yàn)榛钚蕴康奈阶饔弥饕诓牧系谋砻婧涂椎纼?nèi)進(jìn)行，比表面積越大，孔隙與吸附粒子的尺寸大小相當(dāng)，吸附性能越好。通過(guò)對(duì)活性炭材料物理結(jié)構(gòu)的改性對(duì)孔隙大小和比表面積的調(diào)整，使活性炭的微孔尺寸與吸附分子尺寸相當(dāng),實(shí)現(xiàn)活性炭吸附性能的較佳化。
2.1.2 吸附質(zhì)的性面的過(guò)程
溫度高，分子運(yùn)動(dòng)加劇，不利于吸附作用。吸附過(guò)程是放熱過(guò)程，所放出的熱稱(chēng)為該污染物在此固體表面上的吸附熱。吸附熱越大，溫度對(duì)吸附的影響越大。而且，對(duì)一般物質(zhì)而言，溫度越高，溶解度越大，因此對(duì)吸附效果也有影響。除此之外，吸附操作條件、多組分吸附質(zhì)共存等都會(huì)影響活性炭的吸附效果，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)多種因素綜合考慮，設(shè)計(jì)較佳吸附條件，實(shí)現(xiàn)吸附效果的較優(yōu)化。
2.2 活性炭材料在污水處理中的應(yīng)用
活性炭作為現(xiàn)存比較理想的吸附劑，其的分子結(jié)構(gòu)，較強(qiáng)的吸附性和催化功能，耐酸堿、耐高溫、易再生、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，受到人們青睞。活性炭可有效地吸附水中的有機(jī)物、顏色、臭味、油、等，對(duì)水質(zhì)渾濁有明顯澄清作用。
固定床、移動(dòng)床、流動(dòng)床和接觸式吸附是活性炭的吸附方式，其中粉末活性炭的吸附方式只有接觸吸附一種。粉末活性炭吸附水中雜質(zhì)是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，是幾種作用力共同作用的結(jié)果，包括離子吸引力、范德華力等。在歐美等國(guó)家的污水處理中粉末活性炭被廣泛使用就是因?yàn)槠渚哂型斗藕?jiǎn)便、設(shè)備投資省、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。近些年，隨著環(huán)境的不斷惡化，水污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，水質(zhì)凈化對(duì)活性炭的需求量增加，我國(guó)對(duì)粉末活性炭的研究和應(yīng)用也在不斷加深認(rèn)識(shí)，并取得了一定成果。在不斷的實(shí)踐中，顆?；钚蕴康膬?yōu)點(diǎn)也日益凸顯出來(lái)。顆?；钚蕴窟^(guò)濾吸附床去除臭味的使用壽命為3年，而且具有良好的過(guò)濾性能，使濾出水濁度達(dá)到0.5度以下。
3 結(jié)束語(yǔ)
因?yàn)槟壳盎钚蕴吭诠I(yè)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等各個(gè)領(lǐng)域中的重要作用，其本身所存在的功能已對(duì)在生產(chǎn)工藝中的要求不能滿(mǎn)足。隨著對(duì)活性炭材料的表面化學(xué)性質(zhì)和表面化學(xué)結(jié)構(gòu)的改性方法的深入探究，未來(lái)的活性炭材料應(yīng)向著高的效率、智能、簡(jiǎn)便的方向發(fā)展。
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