活性炭在废水处理中的应用研究进展
摘 要：阐述了活性炭的制备方法、特性、使用特点、改性方法及其在水处理中的应用研究进展和概况等, 强调了活性炭吸附是水处理中去除有机、无机物污染的有效、经济的方法。正确选择活性炭,深刻了解活性炭的特性,更能发挥其处理的效果。
关键词：活性炭 改性 水处理 应用
近年来随着科学技术的进步以及工业的发展，水污染的种类不断地增多，成分也越来越复杂，具有发达的孔隙结构的活性炭因为其对污染物优良的吸附性能成为人们研究的重点。活性炭本身的特点已经不能满足现代工艺的要求，因此应该根据污染物的特点利用适宜方法对活性炭进行改性，优化其功能特性，使活性炭在废水处理领域发挥更大的作用。
1.活性炭的概念
活性炭（Activated Carbon，AC）是具备吸附功能的含碳物质的总称，外观通常为暗黑色，其主要成分除了碳之外，还包含了氧、氮、氢等其他化学元素[1]。活性炭是一种微孔发达的多孔吸附剂，它是由以石墨微晶为基础的无定形结构碳和少量灰分构成的，其内部有无数孔径在1times;10-10mu;m～1times;10-6mu;m的细微孔隙，内部结构非常发达，比表面积能够达到700～2000m2/g[2]。活性炭具有吸附能力强、力学强度高、化学稳定性好、可再生等特点，在工业、农业、环保等领域得到了广泛的应用[3]，近年来随着人们对环境问题越来越重视，活性炭的需求量也是越来越大。从形状上来看，可以将活性炭分为颗粒活性炭（Granular Activated Carbon，GAC）与粉末活性炭（Powdered Activated Carbon，PAC）两大类；从制备方法上来看，活性炭可以分为药剂活化炭和气体活化炭。
2.活性炭的制备
活性炭的制备主要有两点：第一点是使碳原子由原来的无序结构变成有序的石墨晶体结构，产生较为致密结构，这样可以使其具有较高的力学性能；第二点是使含碳原材料中的碳原子生成无序的石墨微晶，产生孔隙度，这样可以使其具有较好的吸附能力。活性炭可以使用各种碳质材料来进行制造，来源可以说是非常广泛，制备活性炭的原材料一般包括植物类和矿物类两大类。常见的植物类原材料有锯屑、木材、果壳、果核等。利用植物类原材料制得的活性炭往往具有较高的强度，并且微孔很发达。矿物类有不同煤化度的煤（泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤等）、石油焦炭、石油残渣、石油沥青、合成树脂等[4]。近年来，随着人们对资源合理利用的观念逐渐加深，有学者[5]经研究发现城市污水处理厂的产生的污泥也可以作为制备活性炭的原材料。
活性炭的制备主要包括炭化和活化两个步骤。炭化是指含碳有机物在高温条件下将大部分非碳元素——氧和氢排除，发生脱氢、环化、缩聚和交联等化学反应，而获释的碳原子则组合成基本石墨微晶的有序结晶生成物。由此可见炭化的作用有两个：一是使原材料释放出一氧化碳、二氧化碳、水蒸气等气体，二是使原材料先分解然后又重新组合成稳定结构。炭化后的材料具有较好的机械强度，并且会产生适宜活化的初始孔结构。炭化过程会形成初始孔结构，而活化过程则是在同一个方向进一步发展孔隙结构。活化具体是指利用气体活化剂对碳进行氧化，反应生成的二氧化碳在炭表面扩散，炭化物的表面收到侵蚀，使炭化物的细孔结构更加发达的过程。活化过程中，炭料质量降低，孔隙率大幅增加。一般来说，作为活化剂的气体有水蒸气、二氧化碳、氧气、烟道气等。
3.活性炭的理化性质
活性炭是由类似石墨的碳微晶按“螺层型O结构”排列，由于微晶间的强烈交联形成了发达的孔结构，其结构很复杂。活性炭的吸附性能不仅受到其孔隙结构影响，而且还受到其化学组成和化学结构影响。活性炭的化学性质很稳定，能耐酸、碱，在较大的pH变化范围内也能得到应用；活性炭不溶于水和其他溶剂，因此能在水溶液和许多溶剂中使用；此外活性炭还可耐高温高压，常充当许多化学反应中的催化剂或载体[2]。
3.1细孔构造和细孔分布
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