活性炭的吸附效能及有機物吸附的一般概念
活性炭的強吸附效能除與它的孔隙結構和巨大的比表面積有關外（其比表面積可達500-1700m2/g），還與細孔的行狀和分布以及表面化學性質有關活性炭的細孔一般為1～10nm，其中半徑在2nm以下的微孔佔95％以上，對吸附量影響最大；過渡孔半徑一般為10～100nm，佔5％以下，它為吸附物質提供擴散通道，影響擴散速度；半徑大於100nm所佔比例不足1％的大孔也是作為提供擴散通道的
活性炭的吸附通道決定影響吸附分子的大小，這是因為孔道大小影響吸附的動力學過程有報道認為，吸附通道直徑是吸附分子直徑的1.7～21倍，最佳範圍是1.7～6倍，一般認為孔道應為吸附分子的3倍
活性炭表面化學性質可以說其本身是非極性的，但由於製造過程中處於微晶體邊緣的碳原子共價鍵不飽和而易與其他元素（如ho）結合成各種含氧官能團，如羥基羧基羰基等，以致活性炭又具有微弱的極性，並具有一定的化學和物理吸附能力這些官能團在水中發生離解，使活性炭表面具有某些陰離子特性，極性增強為此，活性炭不僅可以除去水中的非極性物質，還可吸附極性物質，優先吸附水中極性小的有機物，含碳越高范德華力越大，溶解度越小的脂肪酸愈易吸附，甚至微量的金屬離子及其化合物
活性炭過濾用以脫除水中的微量汙染物和對反滲透膜產生損害的游離氯因為活性炭是一種非極性吸附劑，外觀為暗黑色，粒狀主要成分碳氧硫氫，具有良好的吸附效能和穩定的化學性質，可以耐強酸強鹼，能經受水浸高溫高壓作用，不易破碎活性炭是用動植物煤石油及其它有機物作原料，經加熱脫水炭化活化製成的具有巨大的比表面積和發達的微孔，微孔直徑為20~30埃此外，活性炭的表面有大量的羥基和羧基官能團，可以對各種性質的有機物進行化學吸附以及靜電引力作用因此，可以脫色，除臭味，脫除重金屬各種溶解性有機物放射性元素膠體及游離氯等
活性炭對有機物的去除
活性炭去除有機物的影響因素
活性炭對有機物的去除受有機物溶解特性的影響，主要是有機物的極性和分子大小的影響由於活性炭表面性質基本上是非極性的，故對分子量同樣大小的有機物，溶解度越大親水性越強，活性炭對其吸附性越差，反之對溶解度小親水性差極性弱的有機物（如苯類化合物酚類化合物石油和石油產品等）具有較強的吸附能力
對於分子量大的有機物，由於其憎水性強，體積大，又由於膜擴散內擴散控制吸附速度，因而導致吸附速度很慢
活性炭對有機物的吸附方式
基於上述活性炭對有機物等汙染物的吸附現象，可以認為其主要吸附方式為：
一是范德華力（分子間力）吸附，是很弱的力，吸附力與活性炭的性質和活性炭本身的微孔結構有關，兩者分子間不發生電子轉移，故不形成化學鍵
二是物質在活性炭表面之間有電子交換或共享
前者是物理吸附，是可逆的；後者是化學吸附，是不可逆的但無論何種吸附方式，都必須接受活性炭本身結構的孔道尺寸是否能夠使有機物進入，而後才能被吸附的事實
活性炭去除有機物的特點
研究認為，分子量在500～3000是活性炭可能吸附的範圍，並隨分子量的增大，吸附容量減小（見表1）分子直徑大於活性炭孔徑的有機物難以被活性炭吸附若有機分子直徑近似於活性炭孔徑，則可能堵塞，形成不可逆吸附
表1 活性炭對不同分子量有機物的去除比較
儘管兩個原水水質不一樣，但活性炭對不同分子量有機物的去除卻表現出共同的特性活性炭對分子量為500～3000的有機物有十分好的去除效果，對分子量小於500和大於3000的有機物沒有去除效果對於分子量小於500的有機物非但沒有去除效果，反而還有使其增加的可能，這可能是由於分子量小於500的有機物親水性較強，易被分子量大於500且具有比其更強的憎水性的能進入活性炭微孔內的有機物所取代
活性炭對不同分子量的有機物的吸附量的不同是因為活性炭細孔是最有影響的孔徑，即孔徑1～10nm被吸附分子直徑佔活性炭細孔的1/3者，佔主要吸附容量，可以說，在此範圍內的有機物，基本上是小於2~3nm的有機物，能被活性炭表面吸附（如圖1）
去除有機物的活性炭的選擇
目前，國內生產的優質活性炭品種很少，且多數屬於氣相炭（即18～20埃的細孔佔絕大多數），自然界的汙染物和有機物要比氣體分子大很多，使用氣相炭是不適當的據報道，國內還沒有專門適用於飲用淨水的活性炭用於市政自來水處理的活性炭是過渡孔隙並不足夠多的代產品，所以吸附效果較差，周期短特別是設計者和應用者往往盲目地按活性炭的一般吸附性指標（即比表面積碘值四氯化碳吸附值亞甲基藍吸附值）來選取處理天然水的活性炭，這是不恰當的
例如，椰殼炭大部分孔隙直徑是18～20埃，其20埃（2nm）以下的微孔佔95％以上，儘管這種炭的比表面積最大，達到上千平方公尺，它只對於氣體或小分子具有很高的吸附容量；但對於水中分子量較大分子體積較大的有機物其吸附程度則受活性炭的過渡孔道的影響，因而用於去除天然水中分子量較大的有機物，需選用過渡孔佔高比例的活性炭
活性炭對碘四氯化碳亞甲基藍這些小分子物質的吸附是可以進入活性炭的微孔中，其吸附值僅是反映了活性炭對小分子物質的吸附能力
天然水中的有機物主要包括腐殖酸富維酸等物質，其分子量比碘亞甲基藍四氯化碳（分子量大都在100～200以下）的分子量大得多，故其吸附值不能代表對天然水中有機物的吸附能力表2為活性炭一般吸附性指標
表2 活性炭一般吸附性指標（國標gb/tb804－1990）
活性炭的吸附容量和吸附速度除了與表面積有關外，還與其吸附動力學因素（即吸附質能否順利遷移至活性炭孔的表面）有關，如前已述及的觀點：吸附分子直徑大於孔道直徑的1/3以上，吸附運動就會受阻，吸附量就會下降
各種活性炭吸附效能（吸附容量和吸附速度）排列次序如下表3所示
表3 活性炭吸附容量和吸附速度的排列
注：活性炭過濾器失效按吸附量降至15％～20％時為終點，大約執行三個月
反滲透預處理之超濾技術pk 活性炭
傳統的反滲透預處理工藝通常為多介質過濾 + 活性炭過濾，但隨著用水要求的提高及水處理技術的不斷進步，先進的超濾技術逐步登上水處理行業的舞台，這無疑是淨水革命史上的一次飛躍下文中將對超濾技術較傳統活性炭的先進之處給予簡要描述
正如人們所認知的影響反滲透給水膠體和懸浮顆粒的水質指標是sdi（即汙染指數），汙染指數sdi的測定是以0.45m微孔膜作為依據的大於0.45m微孔的有機物相對分子量大約是上百萬，這對於有效吸附分子量為500～3000的活性炭來說，是無能為力的即使活性炭過濾使sdi有所降低，使cod有所下降，也只能認為是機械過濾的作用，而不是靠吸附的作用況且活性炭還存在有成為細菌滋生源的負面作用因而在反滲透預處理中，活性炭僅是作為吸附部分小分子有機物之用，很顯然以活性炭過濾作為降低由於大分子顆粒形成的高sdi的手段，是不當的
而針對於活性炭的上述不足我們可以通過下表4明顯的看出超濾技術作為反滲透預處理及在淨水工藝中的優越性
表4 超濾與活性炭效能比較
注：活性炭吸附有機物壽命計算
例：3000活性炭罐截面積=7m2
活性炭新增量=7m2×1.6m=11.2m3
活性炭重量=11.2m3 ×0.45t/m3 =5.04t
給水活性炭吸附量(7%)=5.04t ×0.07=0.353t=353kg
活性炭水流量=80t/hr;
原水有機物為0.4mg/l=0.4g/t
進入活性炭有機物=0.4g/t ×80t/hr=32g/hr=0.032kg/hr
活性炭壽命=353kg/(0.032kg/hr)=11031hr=459d=1年零2個半月
此外超濾還具有以下優點：
大流量錯流，汙染均化
反衝加藥，抑制汙染
化學藥洗，及時恢復
反衝水回用，節約用水
多套交替反衝，穩定連續
易與自動控制，直觀高效
表5執行成本比較
工藝：多介質＋活性炭＋反滲透＋混床
*其他成本另計
工藝：超濾＋反滲透＋混床
*其他成本另計
活性炭的妙用
生活中到處都會接觸到活性炭 加油站販售活性炭口罩，據稱可以濾去空氣中的有毒物質 濾水器中利用活性炭，可將水中的色素與臭味除去 西藥房甚至販售裝有活性炭的膠囊，宣稱可以將吸收體內的毒素。為什麼活性炭如此神奇？讓我們由以下實驗來見識活性炭的 特異功能 吧！相關概念 混合物的分離 使用器材 玻璃棒1枝 燒...
粉狀活性炭
以優質的木屑等為原料，採用氯化鋅法生產，具有發達的中孔結構，吸附容量大 快速過濾等特性。主要適用於各種氨基酸工業，精製糖脫色 味精工業 葡萄糖工業 澱粉醣工業 化學助劑 染料中間體 食品新增劑 藥品製劑等高色素溶液的脫色 提純 除臭 除雜。以磷酸法生產的木質粉狀活性炭，具有發達的中孔結構和發達的比表...
活性炭的再生方法
活性炭目前在環境保護，工業與民用方面己被大量使用,並且取得了相當的成效,然而活性炭在吸附飽合被更換後,使用單位均將其廢棄,掩埋或燒掉,造成資源的浪費和對環境的再汙染。活性炭吸附是乙個物理過程，因此還可以採用高溫蒸汽將使用過的活性炭內之雜質進行脫附，並使其恢復原有之活性，以達到重複使用的目的，具有明顯...