摘要：活性炭因其优越的性能，使其在废水和烟气脱硫中的应用越来越广泛。本文着重介绍了活性炭的单一和组合工艺在废水和烟气脱硫中的应用研究，并指出了它的不足以及它的发展方向。
1 前言
活性炭是一种主要由碳元素和少量的氢、氨、氧元素及灰分构成的具有丰富的内部孔隙结构和较高的比表面积的吸附材料。活性炭的生产原料始于我国缺乏的林业，但一些企业家为寻求高利润，只顾眼前利益，严重破坏了我国的生态环境，造成水土流失。所以，近年来，许多研究者侧重于变废为宝理论，将一些果壳、农作物秸秆等作为原料经炭化和活化后制成活性炭。由于其物理化学性质稳定，耐酸、耐碱、耐热及其不溶于水和有机溶剂，而且在吸附饱和后容易再生的性质，使得这种循环经济型材料在人类生存环境中发挥越来越重要的作用，广泛应用于化工、冶金、军事防护和环境保护等各个领域，本文主要介绍活性炭吸附在废水和烟气脱硫中的应用。
2 活性炭在废水处理中的应用
根据X射线分析，活性炭的结构由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成。微晶的各层是以六个炭所组成的圆环为母体，但是有些部位上可以看到，炭原子之间的共价键已经断裂，特别是在层的边缘部位还有许多非结晶结构，这样的非结晶部位容易进行化学反应。微晶按三维空间连接时，在微晶之间所形成的空隙，是活性炭具有微孔结构的基础。这样，活性炭的多孔性使活性炭具有很大的内表面积，而非结晶部位更加强了他对外界物质的吸附作用。因此利用活性炭的这一特性，能使活性炭吸附废水中的有机物和有毒金属，使废水得到净化。一项研究表明，活性炭主要吸附小分子质量的有机物，特别是对质量为1~5k（1k=1000u）的有机物吸附作用较强，因此，许多难以用生物法去除的有机物和某些微量有毒金属都易被活性炭吸附。
2.1 单一的活性炭吸附
2.1.1活性炭
活性炭吸附是除色、臭、味的有效的方法之一。我国沈阳自来水公司，用活性炭吸附技术过滤、去除由于工业废水污染引起地下水的臭味，取得了较好的效果；南方一些城市和地区，为了改善外饮用水质，曾研制了不同规格、型号的活性炭净水器，用于工厂，饭店及家庭。
国外利用活性炭去除水中的污染物，也得到了成功的经验和较好的去除效果。1991年, Haberer等人以聚苯乙烯小球作为载体，以附着的粉末活性炭吸附去除水中有机物已得到实际效果。
2.1.2 活性炭纤维
随着活性炭的研究和实验，20世纪70年代末出现了另一种新型的吸附材料，活性炭纤维的直径更细，与被吸附质的接触面积大增加了吸附几率，孔径分布窄，材料的孔径大小可以通过调整工艺参数进行控制，而且漏损小、滤阻小、体积密度小易制作。鉴于以上优点，活性炭纤维已广泛应用于工业废水处理，空气净化等方面。
波涛活几天性炭厂家研究了活性炭纤维对模拟废水中苯酚、对氯苯酚、对硝基苯酚的吸附特性。采用扫描电子显微镜对ACF的表面结构进行了表征，通过静态吸附试验，采用吸附热力学探讨了ACF对苯酚、对氯苯酚、对硝基苯酚模拟废水的机制，计算了有关的热力学函数。结果表明，ACF对它们的吸附速率很快，在酸性条件下吸附效果较好，相同条件下，去除率是苯酚(87%)<对氯苯酚(96%)<对硝基苯酚(99%)。活性炭纤维不仅能吸附废水中的有机物，而且能吸附废水中的重金属离子。
2.2 活性炭联用技术
2.2.1 生物活性碳
生物活性碳吸附是指在利用活性炭吸附的同时还利用微生物分解机能进行废水的净化，是去除水中污染物的一种新方法。 生物活性炭的优点在于先吸附后降解的独特作用机理，使污染物停留时间与水力停留时间异值，在同等停留时间条件下，其污染物停留时间长因而处理效果好。它与单一的活性炭吸附相比，生物活性碳吸附法使用周期延长了。
2.2.2 臭氧-生物活性炭
生物活性碳吸附一般用来处理受污染水源的深度处理，但并不是废水中所有有机物都可以被吸附氧化的，因此，我们可以在生物活性碳吸附 加一段臭氧氧化工艺，因为臭氧是自然界较强的氧化剂之一，分子由3个氧原子组成，容易释放1个氧原子，具有很强的氧化能力，用臭氧进行废水处理有以下特点：
①在化学反应总不会生成有害物质，即使臭氧过量，也很快分解成氧气，不会产生二次污染。
②在低浓度是亦具有强氧化作用，可瞬间的反应，能氧化或分解一些有害物质，氧化能力为氯的2倍，杀菌能为氯的数百倍。
③原料为空气或氧气，只要有电就能制取，所以易得。
④过程的量可以根据水质情况而调节。
这样，废水的处理效率就会明显提高。孔令字等研究比较了臭氧-BAC和单独活性炭(GAC)过滤对CODMn、UV254和TOC的去除效果以及两套系统对提高水质生物稳定性的作用。研究发现，臭氧-BAC对COD、UV254和TOC的平均去除率比GAC分别高10.3%、11.1%、7.1%，对生物可同化有机碳的去除率大于80%，出水AOC质量浓度为25.9~46.4ug/L，属生物稳定性水质；单独GAC柱对AOC的去除率在40%左右，出水AOC质量浓度为85.8~117.6μg/L，有时不能满足水质生物稳定性的要求。
3 活性炭在烟气脱硫中的应用
近年来，随着活性炭的应用日益广泛，除了水处理部门将之运用到净化水的研究之外，煤炭科学研究总院和国内电力部门也已合作开展活性炭烟气脱硫的研究。
目前，来自金属冶炼工业（包括有色金属铜、锌和铅等）和能源工业（包括煤、石油和天然气），尤其是燃煤火力发电和工业锅炉产生的尾气SO2的排放给大气造成了很严重的污染。因活性炭材料用于烟气脱硫方面比化学吸附法具有独特的优越性，既不产生二次污染，又可以回收硫资源，所以，活性炭吸附是脱硫的重要的方法之一。
关于活性碳材料脱硫的机理有很多，一般都支持下述机理，他们认为活性炭在脱硫过程中不仅充当吸附剂，同时还充当催化剂及其载体。
C+O2→C-O
SO2+C→C-SO2
C-SO2+C-O→C-SO3
C-SO3+C-H2O→C-H2SO4+C
机理表明，O2和水蒸气的量会影响脱硫的效率。而且，如果烟气中含有氮氧化物时，也会影响脱硫效率。据报道，当用活性碳纤维同时脱硫脱硝时，SO2和NO会相互竞争碳表面的活性中心。所以，为了不浪费资源，提高吸附效率,改性活性炭就应运而生。
如在活性炭表面负载金属离子，先使金属离子在活性炭表面吸附，再和吸附质进行氧化还原反应，将金属离子还原成单质或更低态离子，从而加快SO2氧化为SO3的速率。
对于活性炭，我们不仅可以添加金属离子到活性炭表面来提高其脱硫的效率，还可以利用强氧化剂来氧化活性炭表面的官能团，以增强表面的极性，从而增强活性炭对吸附质的吸附能力。
4 活性炭在应用上的不足及展望
活性炭在废水废气处理等方面已经发挥了重要的作用，但在从实验室运用到工业生产中时也已经出现了很多问题。
活性炭主要生产原料目前还是大多以木材和煤炭为主，工业生产量大而广，而且原料不能充分利用导致浪费，所以今后的研究方向应该转向其他低廉的含碳材料。而且，目前活性炭一般只侧重于对有机物的研究，对于无机物的研究比较少。同时随着各国人们环保意识的提高，活性炭的应用越来越广泛，所以对于今后的研究，我们应该研制性能优良和具有特殊用途的活性炭吸附剂对传统的活性炭进行改性，调整孔隙结构,提高对特定吸附质的吸附能力，以满足不同行业的要求。
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