活性炭改性方法及其在水处理中的应用_梁霞

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1、第37卷第8期水处理技术Vol.37No.82011年8月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTAug.,20111活性炭改性方法及其在水处理中的应用梁霞，王学江（同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海200092）摘要：从表面物理结构特性改性、表面化学性质的改性和电化学性质的改性三个方面综述了活性炭的改性方法；对改性活性炭在水处理中的应用做了深沉思考；分析了各种改性方法的优缺点，并展望了活性炭的改性和应用的发展方向。指出活性炭改性在水处理中的方向应根据污水水质和原活性炭的性质确定，今后的发展方向和研究重点是活性炭电化学改性、将各种改

2、性方法结合起来对活性炭进行协同改性、活性炭负载纳米TiO2的光催化降解以及活性炭的生物吸附。关键词：活性炭；改性；水处理；应用中图分类号：TQ424.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2011)08-0001-006活性炭作为一种环境友好型吸附剂，具有较强的面积、微孔体积和结构、孔径分布，其决定了活性炭吸附性和催化性能，原料充足且安全性高，耐酸碱、耐的物理吸附。物理吸附是指：当吸附质分子远小于、热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点，对水中溶解小于或约等于活性炭孔直径时，吸附质分子进入活的有机污染物如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油性炭表面的孔内

3、，从而达到吸附去除的目的。因此，产品等具有较强的吸附能力，而且对用生物法和其他活性炭的比表面积、孔径分布等物理性质对其吸附化学法难以去除的有机污染物，如色度、亚甲基蓝表面能力有很大的影响，其中孔径分布是影响吸附容量活性物质、除草剂、杀虫剂、合成染料及许多人工合成的主要因素。的有机化合物都有较好的去除效果；此外，活性炭对电活性炭的表面物理结构特性改性就是指在活性镀废水和冶炼工业废水中的重金属也有较强的吸附能炭材料的制备过程中通过物理或者化学的方法来增力；对水质浑浊有明显的澄清作用，可以除去水中的异加活性炭材料的比表面积、调整活性炭的孔隙结构臭、异味，对细菌也有

4、极好的过滤作用。因此，活性炭在及其分布，使活性炭材料的吸附表面结构发生改变，水处理中越来越受到重视。但是，由于普通活性炭存在从而改变活性炭材料的物理吸附性能。灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附选孔隙调整的目的就是使活性炭的微孔尺寸与吸择性能差等特点，加上其表面官能团及电化学性质的附分子尺寸相当，从而提高其吸附能力。可以通过控一些限制，使其对污染物的吸附去除作用有限，远远不制轻度活化程度来开孔和扩孔；缩孔则可以采用热能满足国内外市场的要求。因此，有必要对其结构和性收缩法、浸渍覆盖法和气相热解堵孔法等方法。碳沉质进行改性，以增大其吸附能力，缓解水污染

5、压力。积技术[1]也是一种调整活性炭的孔隙结构的方法，目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大这种方法可以使活性炭具有分子筛性质。碳沉积包气污染防治等领域，特别是在水环境污染治理方面括气相碳沉积、液相浸渍后热解碳沉积、真空浸渍碳越来越显示出其诱人的美好前景。沉积。目前，化学气相碳沉积技术比较多用，在含苯之类的烃类气体氛围下，热处理活性炭，通过烃气体1活性炭改性方法的分解析出热解炭，缩小孔径。1.1表面物理结构特性改性活性炭的生产一般包括两大工序：首先对原料活性炭的表面物理结构特性包括活性炭的比表收稿日期：2010-11-11基金项目：国家水体污染控制与治理

6、科技重大专项（2009ZX07317-008-4）作者简介：梁霞（1986－），女，硕士研究生，研究方向为水体污染控制；联系电话：021-65984268；E-mail：flying-liang2010@163.com联系作者：王学江，硕士生导师；E-mail：wangxj@tongji.edu.cn2水处理技术第37卷第8期进行炭化处理以除去其中的可挥发组分，然后用合常用的氧化剂主要有HNO[9]、O[10]、HO、3322适的氧化性气体（水、二氧化碳、氧气和空气）对炭HClO3、H2SO4等。其中，HNO3是最强的氧化剂，可以化物进行活化处理，通过开孔、

7、扩孔、创造新孔，进而产生大量的酸性基团，其他氧化剂的氧化性比较温形成发达的孔隙结构[2]。和，可调整活性炭的表面酸性到适宜值，经过氧化改活性炭材料的性能除与原料有关外，还与炭化条性后，活性炭的表面几何形状变得更加均一。而且，件、炭化温度、炭化时间、活化温度、活化时间、活化剂所用氧化剂不同，形成的含氧官能团的种类和数量种类以及活载比等有密切的关系。为了使孔隙结构更也不同，氧化程度越高，酸性含氧官能团含量越多。加丰富，孔径分布更加均匀，在活化过程中可以加人另外，经过强氧化处理作用，活性炭的孔隙结构会发一些化学活化剂。常用的活化剂有碱金属、碱土金属生改变，比表面积

8、及容积降低，孔隙变宽。而氧化处的氢氧化物、无机盐类以