活性炭是一種具有高度發(fā)達孔隙結(jié)構(gòu)和強吸附能力的多孔碳材料，廣泛應(yīng)用于水處理、空氣凈化、食品醫(yī)藥等領(lǐng)域。在工業(yè)廢水處理中，活性炭能有效去除化學(xué)需氧量(COD)和重金屬離子，但其吸附性能受活性炭類型、水質(zhì)條件及運行參數(shù)影響。本文將從應(yīng)用場景、吸附機理及選型要點三個方面進行詳細(xì)解析，幫助用戶優(yōu)化活性炭使用方案。

　　一、活性炭去除COD的應(yīng)用及機理

　　1. 適用場景

　　活性炭主要用于處理含有機污染物的廢水，典型應(yīng)用包括：

　　化工廢水：含苯系物、酚類、染料中間體等高COD廢水;

　　制藥廢水：抗生素、發(fā)酵液等難降解有機物;

　　食品加工廢水：油脂、蛋白質(zhì)等高濃度有機廢水;

　　市政污水深度處理：進一步降低二級出水中的溶解性COD。

　　2. 吸附機理

　　活性炭去除COD主要依賴**物理吸附和化學(xué)吸附：

　　物理吸附：依靠活性炭的巨大比表面積(500~1500 m2/g)和微孔結(jié)構(gòu)，通過范德華力吸附有機分子;

　　化學(xué)吸附：表面含氧官能團(如羧基、羥基)可與極性有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，增強吸附效果。

　　影響因素：

　　pH值：酸性條件(pH 3~5)有利于吸附酚類、染料等有機物;

　　溫度：低溫(<30℃)更利于物理吸附;

　　有機物分子量：活性炭對中分子量(200~1000 Da)有機物吸附效果最佳。

　　二、活性炭去除重金屬的應(yīng)用及機理

　　1. 適用場景

　　活性炭可有效吸附水中鉛(Pb)、鎘(Cd)、汞(Hg)、鉻(Cr)、砷(As)等重金屬離子，典型應(yīng)用包括：

　　電鍍廢水：含高濃度銅、鎳、鋅等;

　　礦山廢水：含砷、鉛、鎘等毒性重金屬;

　　電子行業(yè)廢水：含貴金屬(金、銀)回收;

　　飲用水凈化：去除微量鉛、汞等有害金屬。

　　2. 吸附機理

　　重金屬吸附主要通過以下方式：

　　物理吸附：微孔截留金屬離子;

　　離子交換：活性炭表面的含氧基團(如-COOH)與金屬離子結(jié)合;

　　表面沉淀：在適宜pH下，金屬離子形成氫氧化物沉淀并被活性炭捕獲。

　　影響因素：

　　pH值：多數(shù)重金屬在pH 5~8**時吸附最佳(如Cr??需酸性條件，而Pb2?適合中性);

　　競爭離子：Ca2?、Mg2?等會與重金屬競爭吸附位點;

　　活性炭改性：經(jīng)硫化物、氧化劑或螯合劑處理的活性炭對特定金屬(如Hg、As)吸附能力更強。

　　三、活性炭選型關(guān)鍵要點

　　1. 按孔隙結(jié)構(gòu)選擇

　　粉末活性炭(PAC)：粒徑<0.1 mm，適用于應(yīng)急處理或高濃度COD廢水，但需后續(xù)過濾;

　　顆粒活性炭(GAC)：粒徑0.5~4 mm，適用于連續(xù)流吸附塔，易再生;

　　蜂窩活性炭：低阻力，適合廢氣處理，但水處理應(yīng)用較少。

　　2. 按表面化學(xué)性質(zhì)選擇

　　普通活性炭：適合非極性有機物(如苯、氯仿);

　　氧化改性活性炭：增加含氧基團，提升對重金屬和極性有機物吸附能力;

　　硫浸漬活性炭：專用于汞(Hg)吸附，如煙氣治理。

　　3. 運行參數(shù)優(yōu)化

　　接觸時間：一般需30~60分鐘，可通過動態(tài)吸附實驗確定最佳值;

　　投加量：COD去除通常需10~100 mg/L，重金屬去除需50~500 mg/L;

　　再生方式：熱再生(300~900℃)適用于GAC，化學(xué)再生適用于PAC。

　　活性炭是去除COD和重金屬的高效吸附劑，但其性能高度依賴選型與運行條件。針對高COD有機廢水，宜選用高比表面積粉末活性炭，并控制pH在酸性范圍;對于重金屬廢水，需選擇改性活性炭，并優(yōu)化pH以增強離子交換作用。未來，活性炭技術(shù)將向定向改性和再生利用方向發(fā)展，以降低處理成本并提升環(huán)境友好性。企業(yè)在實際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合水質(zhì)分析和小試實驗，選擇最經(jīng)濟高效的活性炭解決方案。