一、活性炭的特征及其吸附原理
1、特征
活性炭也稱為活性炭黑，根據(jù)原材料及生產(chǎn)工藝的不同其顏色有一定的差異，但以黑褐色為主, 由于活性炭材料具有特殊的多孔結(jié)構(gòu)使得其比表面積非常大，可達(dá)2000m2/g以上，因此具有較強(qiáng)的吸附性能，同時本身的疏水性能使得其在水處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
2、吸附的原理
活性炭是一種常見的多孔吸附材料，其微觀孔洞包括微孔（孔徑小于2nm ）、中孔（孔徑2-50nm）以及大孔（孔徑大于50nm），其中微孔和中孔結(jié)構(gòu)占據(jù)活性炭材料的大部分比表面積，因此對活性炭材料的吸附能力有著決定性的影響，而大孔主要起到材料微觀骨架以及通道的作用。由于活性炭強(qiáng)大的吸附能力以及疏水性，使得其在水溶液中得以迅速吸附水中的有機(jī)物以及懸浮物，并在吸附過程中在與水溶液的界面處形成一種“濃差極化作用”，導(dǎo)致附近的有機(jī)物、懸浮物等不斷向活性炭移動而被其吸附，而實際上，活性炭的吸附作用是一個很復(fù)雜的過程，涉及到多方面的因素，隨著吸附過程的進(jìn)行，活性炭的吸附能力也會逐漸降低，此時要通過將活性炭進(jìn)行脫附處理，以使其再生。
二、該技術(shù)在水處理中的應(yīng)用及其發(fā)展
在水處理領(lǐng)域常用的活性炭，主要有粉末狀和顆粒狀兩種，其中粉末狀活性炭的比表面積更大，吸附能力更強(qiáng)，在實際工作中主要是采用與水溶液直接混合，在懸浮的狀態(tài)下進(jìn)行攪拌促進(jìn)吸附作用，吸附效果好，但是不易回收，容易造成對水體的二次污染；而顆粒狀活性炭主要以固定床、吸附柱等的填料存在，因此更易回收再生，可操作性強(qiáng)，但顆粒狀活性炭本身的吸附能力有限，因此吸附效率不高。近年來也出現(xiàn)了其他特殊形態(tài)的活性炭制品，如炭纖維布、炭氈等，但由于成本較高限制了在實際水處理中的應(yīng)用。
1、活性炭吸附法在污染水源凈化中的運(yùn)用
早在上個世紀(jì)二三十年代，歐美國家就已經(jīng)將活性炭吸附法廣泛用于被污染水源的水體凈化，尤其是在枯水期這種污染會被放大，水體的色度大、臭味強(qiáng)，利用活性炭對有機(jī)物和氨等的強(qiáng)大吸附力對水體凈化起到顯著的效果，在實際工作中，如果水源污染呈現(xiàn)短期、高負(fù)荷的特點，一般采用投加粉狀活性炭的方式，而如果污染持續(xù)性較強(qiáng)則一般采用顆粒狀活性炭填料的吸附柱或流化床來進(jìn)行處理，通過不斷更換填料的方式以保持凈化效果。
2、城市污水中活性炭吸附法的應(yīng)用
城市污水在排放之前要經(jīng)過污水處理廠的二級處理，污水中的大顆粒物、懸浮物通過絮凝、沉淀等過程得到去除，而有機(jī)物則在生物反應(yīng)器內(nèi)被大部分去除, 在大多數(shù)情況下通過二級污水處理后城市污水均能達(dá)標(biāo)排放, 然而在一些對出水水質(zhì)要求較高的場合，如需要對出水進(jìn)行回用等, 就對出水水質(zhì)提出了更高的要求，因此在實際工作中由污水二級處理工藝出來的水，要經(jīng)過活性炭吸附裝置對水中殘余的有機(jī)物以及懸浮物進(jìn)行進(jìn)一步的去除，以達(dá)到回用標(biāo)準(zhǔn)。
3、在工業(yè)廢水處理中活性炭吸附技術(shù)的應(yīng)用
工業(yè)廢水的成分復(fù)雜，一般要針對排放源的不同而制定不同的處理工藝,，在重金屬含量較高（如電鍍廢水）、有機(jī)物含量（如屠宰廢水）、毒性較大（如含氰廢水）等場合可使用活性炭作為吸附劑，可作為污水處理工序的收尾工作，以促進(jìn)工業(yè)廢水的達(dá)標(biāo)排放。
三、活性炭吸附組合工藝的運(yùn)用及發(fā)展
在實際工作中，為進(jìn)一步提高水處理效果，可將活性炭與其他物質(zhì)組合使用，形成活性炭吸附組合工藝，常見的主要有以下幾種：
1、活性炭與臭氧組合工藝
臭氧本身的氧化性很強(qiáng)對水體來說可起到較好的殺菌作用，對活性炭吸附處理工藝來說是個有效的補(bǔ)充，同時通過臭氧可以將大分子有機(jī)物分解為小分子形態(tài)，使之可以更易于進(jìn)入活性炭的孔洞而被吸附，因此有促進(jìn)活性炭吸附能力、提高吸附壽命的作用，將這兩種物質(zhì)組合使用可有效發(fā)揮二者的優(yōu)勢，提高水處理效果。
2、活性炭與高錳酸鉀組合工藝
高錳酸鉀是一種常見的強(qiáng)氧化劑，對富營養(yǎng)化水體來說可以有效抑止藻類的生長，同時利用活性炭的吸附性去除水中的小分子有機(jī)物，達(dá)到對水體除色、除味的目的，因此在常規(guī)的凈水工藝中常將二者組合起來使用，實踐證明凈化效果很好。
3、生物活性炭工藝
生物膜法是常見的去除水中有機(jī)物的方法，利用人工培養(yǎng)的技術(shù)，使生物膜在活性炭內(nèi)部生長，從而形成一個以活性炭材料為骨架的生物膜體系，可以有效延長有機(jī)污染物與生物膜的接觸時間，并能夠發(fā)揮活性炭的吸附作用，達(dá)到協(xié)同作用的目的，使污染物去除率大幅增加，同時生物膜在對污染物降解的同時，可以直接使活性炭再生，延長活性炭使用壽命。
4、活性炭與活性污泥組合工藝
在曝氣池中，活性污泥對水體中有機(jī)物起到較好的生物降解作用，將活性炭投加到曝氣池中形成活性炭與活性污泥的混合體，一方面利用活性污泥去除大部分有機(jī)物，另一方面通過活性炭吸附活性污泥無法降解的有機(jī)物質(zhì)，同時活性炭的加入可有效改善活性污泥的壓實密度，避免污泥膨脹。
5、活性炭與超濾組合工藝
超濾工藝對水中的病原菌以及有機(jī)物，可通過超濾膜的過濾作用有效去除，但其局限性在于容易造成膜污染，因此在超濾工藝前用活性炭吸附法對水體進(jìn)行預(yù)處理，將水中的大部分有機(jī)物、懸浮物去除，降低水體濁度和色度，以降低后續(xù)超濾工藝的工作負(fù)荷，延長超濾膜使用壽命，同時用超濾工藝可有效解決活性炭吸附工藝無法解決的病原菌去除問題。
6、活性炭電解法
電解法可有效降解水中雜質(zhì)，但由于傳統(tǒng)電解水處理法中受電極面積所限使其污水處理效果受到限制，往往能耗較高，而活性炭本身具有良好的導(dǎo)電性，因此利用活性炭電極來替代傳統(tǒng)電極，可發(fā)揮活性炭比表面積大、吸附性強(qiáng)等優(yōu)點，提高電解效率，實踐證明這種采用活性炭電極的電解水處理工藝電流效率較高，可比傳統(tǒng)電解法更加節(jié)能，因此成為熱門研究方向。
四、總結(jié)
活性炭吸附在水處理中應(yīng)用較為廣泛，可單獨使用活性炭吸附對水體進(jìn)行處理，同時利用活性炭與其他物質(zhì)、技術(shù)的組合工藝可同時發(fā)揮各自的優(yōu)勢，促進(jìn)出水水質(zhì)的進(jìn)一步提高，并且這種協(xié)同作用表現(xiàn)為更加節(jié)能，因此應(yīng)當(dāng)是未來水處理工藝的一個發(fā)展方向。