1、 什麼是活性炭的吸附容量? 什麼是吸附等溫線、吸附等溫式？
吸附容量：在一定溫度與壓力下，達到吸附平衡後，單位質量吸附劑所吸附的吸附質的質量，g/g ，q==，式中v——溶液體積，l，——分別為溶質的初始和平衡濃度，mg/l，m——吸附劑量，g
吸附等溫線：是指在一定溫度下溶質分子在兩相介面上進行的吸附過程達到平衡時它們在兩相中濃度之間的關係曲線。
吸附等溫式：是指在一定溫度下，表達吸附量同溶液濃度之間的關係數學式。較常用的吸附等溫式如下：
亨利吸附等溫式：對於低濃度吸附質的水溶液，吸附分子如不締合或解離，保持分子狀態的單分子層吸附於均一表面的吸附劑時，單位吸附劑的吸附量和液體中吸附質質量濃度呈線性關係：q==hc，式中q——單位吸附劑的吸附量，mg/mg，y——吸附劑吸附的物質總量，mg，m——投加的吸附劑量，mg，h——亨利係數，l/mg，c——吸附質在液體中的質量濃度，mg/l
朗繆爾吸附等溫式：假設在吸附劑表面具有均勻的吸附能力，所有的吸附機理相同，被吸附的吸附質分子之間沒有相互作用力，也不影響分子的吸附，在吸附劑表面只形成單分子層吸附，因此吸附速率和解吸速率與吸附劑表面被吸附分子的覆蓋率θ與裸露率（1-θ）有關，吸附速率=ka（1-θ）c，解吸速率=kdθ，式中，ka——吸附速率常數，kd——解吸速率常數，c——溶液中溶質的質量濃度，mg/l
弗羅因德利希吸附等溫式：該式是乙個經驗式，該式與不均勻表面吸附理論所得的吸附量與吸附熱的關係相符。q==kc1/n 式中，k——弗羅因德利希常數，n——常數，通常n大於1，隨溫度的公升高，吸附指數1/n趨於1，一般認為：
1/n介於0.1-0.5，則容易吸附；1/n大於2的物質難以吸附。
bet方程：多層吸附理論，多層吸附的吸附量等於各層吸附量的總和。q=
2、 什麼是活性炭的動態吸附容量？如何估算？
吸附容量是單位重量活性炭達到吸附飽和時能吸附的溶質量。活性炭的吸附是乙個動態的過程，即吸附質分子被吸附劑吸附的量與吸附劑表面釋放吸附質的數量是乙個可逆的過程，因此，活性炭的動態吸附容量，即為某時刻吸附劑吸附吸附質的量，而達到平衡時，為活性炭的最大吸附容量，即活性炭達到飽和。
3、 廢水中含有的有機物濃度為20mg/l, 用粉末活性炭進行吸附試驗，獲得平衡濃度，資料用langmuir吸附等溫式處理後得出可k1=130l/g以及qmax=0.345g/g每克活性炭. 按照cstr處理考慮，池子的容積為6m3, 流量為100l/s，出水中有機物濃度不超過1mg/l。
當活性炭飽和時需補充新碳，計算每秒鐘補充的活性炭量？
解：由朗繆爾吸附等溫式可知，當溶液中溶質的質量濃度為1mg/l時，此時平衡狀態吸附量為，
q====0.0397mg/mg
設每秒鐘補充活性炭的量為w（g/s），則有
q=，則w===47.86g/s
4、某廢水要求處理回用，採用活性炭吸附，空塔流速v =5m/h, 廢水處理水量qv=150m3/h, codc0=90mg/l, ce=30mg/l, 吸附時間t=30min，吸附劑密度0.43t/m3, 實驗得活性炭的通水倍數為5m3/kg c ，請設計相應的活性炭吸附塔，並參考補充資料中的吸附工藝與裝置（或上網查資料）畫出流程圖？
解：（1）吸附塔的面積：a===30m2
（2）吸附塔直徑：d= ==6.18m
（3）吸附塔填料高度：h=vt=5*1/2=2.5m
（4）吸附塔填料體積：v=a·h=30*2.5=75m2
（5）活性炭的填充質量：g=·v=0.43*75=32.25t
（6）活性炭的吸附容量：q===1.4×10-4mg/mg
（7）處理水量：q水=150*24=3600m3
（8）吸附塔吸附的cod量：m=q水（）=3600*（90-30）*10-3=216kg/d
（9）再生週期：t===45d
(8)圖：
思考題？
1、 舉例說明活性炭吸附在給水工程中的應用？
活性炭吸附淨水技術是目前歐美應用較廣泛的深度處理技術之一，它是利用活性炭的高效吸附效能來去除水中的嗅味、有機物、酚、烷基苯磺酸鹽(abs)、消毒副產物、重金屬離子，以及其它微量有害物質。因此，活性炭吸附淨水技術與常規給水處理工藝相合，可大大提高飲用水的安全性。
（1）活性炭粉末（pac）在給水處理中的應用
粉末活性炭一般投加於取水口、混凝劑投加點、絮凝池或澄清池中, 使pac與水充分混合接觸，以吸附水中的嗅味、有機物和微量汙染物。pac特別適用於當源水富營養化，水中藻類大量族殖，產生較大的腥臭味時採用。當水源受短期和突發性汙染時，也採用投加pac 作為應急處理措施。
為了提高pac的吸附效率，就要使得pac盡量懸浮在水中，以增加吸附時間。
生產性試驗表明，影響pac吸附效果的主要因素是pac吸附與絮凝的競爭和吸附時間的保證，協調這兩方面因素是充分發揮pac吸附能力的關鍵。絮凝前投加pac不可避免地發生吸附與絮凝之間的竟爭，且投加點越往前移，吸附的可絮凝去除的有機物就越多，則pac投量就越大。與絮凝劑同時投加，則形成的絮凝體包裹住pac穎粒，使其難以發揮吸附效能。
如在濾前投加pac，則pac與水的接觸時間不足，而且易穿透濾料層。試驗者認為，對於絮凝反應處理工藝，最佳投加點在絮凝池的中部。在絮凝池的中部絮凝體已基本形成，投加入的pac就附著在絮凝體的外部，避免了吸附與絮凝之間的竟爭，又保證了吸附時間，而且pac附著於絮凝體表面，分離效果也較好。
從報導的處理效果看,pac在投加量10-15mg/l時，對toc的去除率在20%左右，對三滷甲烷的去除率達50%以上，烷基苯磺酸鹽和酚的去除率達80%，但對cci4的去除率較低，對nh4+-n的去除率也不顯著。從ames試驗結果看，投加pac後可以降低水的致突變活性，但不能使ames試驗由陽性轉為陰性。此外，pac的投加對絮凝存在負影響。
pac用於給水處理的優點是可以不需要設定專門的接觸反應器，適合老水廠的改造，利於對季節性和偶發的水源汙染事故進行應急處理。缺點是pac吸附對微量汙染物的去除率難以保證，要獲得高的去除率往往需要高的pac投加量，而pac投加後又難以**利用，使得水處理的費用較高。
(2) 顆粒活性炭(gac)在給水處理中的應用
由於pac不能**，當投加量超過20mg/l時就不太經濟。因此，很多水廠逐漸用gac代替pac。在給水處理廠中設定的位置如下：
gac吸附池使用最多的是固定床吸附池，其構造與快撼池相似，但gac的厚度要高於砂濾層。gac吸附池也需要定期進行反沖洗, 以排除gac層內的汙物。當gac吸附池處理水量較大時, 一般採用併聯吸附方式。
若為了提高出水水質的安全性和充分利用活性炭的吸附容量, 可採用多級串聯吸附方式。gac吸附池的空床接觸時間ebct一般取5-20min，濾速一般6-10m/h。
顯然, 採用gac吸附池的處理效果要優於pac的處理效果。從文獻報導看, 經gac吸附池處理後的出水ames試驗可由進水的陽性轉變為陰性。在採用gac吸附池進行深度處理時, 也應盡量避免預氯化, 因為氯化副產物三滷甲烷是極性小分子，gac吸附池雖然在執行初期對其有100%的去除率, 但三滷甲烷很易穿透, 這樣gac的使用壽命偏短, 將影響gac吸附池的經濟性。
在對老廠進行改造時, 由於砂濾池與清水池間可利用的水頭有限, 若不增設提公升裝置, 新增設gac吸附池較困難, 所以為節約改造費用, 也出現將砂濾池改建為gac— 砂雙層濾池, 即將快濾池中的砂一部分換成gac。根據生產性試驗, gac—砂濾池的除濁效果和砂池的除濁效果相近, 但gac—砂池對進水水質變化較為敏感, 濁度易穿透。gac一砂濾池雖然基建費用比增設gac吸附池要低, 但執行費用卻要高, 主要是gac與砂容重相差太大, 反沖洗不易控制, 反沖洗時活性炭易流失。
此外, 由於gac—砂濾池的gac厚度有限,gac的吸附容量利用不高。
(3) 臭氧與生物活性炭（o3-bac）吸附在給水處理中的應用
對於gac吸附池的執行, 人們一直在研究延長gac工作壽命的方法。人們發現gac表面極易於微生物繁殖, 並發現具有微生物繁殖的gac吸附池的活性炭使用壽命比無微生物gac濾池要長認因此, 在七十年代歐州就開始應用生物活性炭(bac)吸附池, 並與臭氧o3氧化相結合, 在水處理中取得了較好的處理效果。
o3—bac淨水技術就是預先用o3氧化源水, 使大部分有機物降解為易於吸附或易於生物降解的小分子量的中間產物, 而且通過o3氧化的水中由於發生o3分解(2o3→3o2)水中就具有充足的氧, 導致好氧微生物在gac表面繁殖生長, 使得gac吸附與微生物的降解協同作用, 提高了活性炭去除有機物的能力和其使用壽命。
bac的淨水技術的優點，一般認為有下面幾點：
①活性炭表面對有機物的富集作用有利於微生物對低濃度汙染質的去除；②活性炭可以降低廢水中干擾生化處理的有毒物質的濃度, 且使已吸附的毒物的解吸有滯後作用, 有利於微生物的馴化。同樣,難生物降解的物質可以先吸附在活性炭表面, 再被微生物逐步分解掉；③在活性炭吸附有機物的同時, 微生物能夠對活性炭進行部分的生物再生, 使炭保持一定的吸附能力。
由於o3-bac法中微生物和活性炭發揮了協同作用, 使得活性炭的工作壽命大大延長。根據國外文獻的許多報導，o3-bac的活性炭工作壽命可達2-3年。
（4）活性炭纖維（acf）在給水處理中的應用
活性炭纖維(acf)是有機炭纖維經活化處理後形成的一種吸附材料, 它具有發達的微孔結構及各種官能團, 吸附效能明顯優於常規的pac和gac。acf表面積大, 尤其是微孔直徑主要介於10-20a之間, 吸附質可直接在曝露於纖維表面的微孔上進行吸附和脫附, 其吸附速度較gac快得多, 再生時也易脫附。在工程應用上, acf具有一定的強度和形狀, 不易粉化, 在水處理中其壓力損失小, 充填層不會輕易堵塞。
迄今, acf在國外主要用於溶劑**和氣體淨化等方面。在日本已開始研究應用於水處理中的除臭, 去有機物, 降低三滷甲烷和廢水回用的深度處理中。研究表明，acf可用於大規模的水處理中, 其除臭率平均可達90%， 對有機物和三滷甲烷均有較好的去除效果。
我國學者也開始從事acf在水處理中的應用研究, 在去除有機物和對重金屬離子的去除方面取得了一定成果。
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