活性炭是一種經特殊處理的炭，具有無數細小孔隙，表面積巨大，每克活性炭的表面積為500~1500m2。活性炭有很強的物理吸附和化學吸附功能，與多種化學物質結合，阻止這些物質的吸收。在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以達到深度凈化的目的。活性炭處理廢水，吸附性能穩定，處理效率高，操作費用低，有一定的社會效益和經濟效益。
一、活性炭的功用結構與性能特點
水處理活性炭一般為柱狀顆粒，比表面積大，微孔發達，機械強度高，吸附性能強，吸附速度快，凈化能力強，不易脫粉，化學性能穩定，易再生，使用壽命長。水處理活性炭以優質椰子殼、核桃殼、杏殼、桃殼、煤質為原料，經一系列生產工藝精制而成，適用于高純度的生活飲用水、工業用水和廢水處理的深度凈化，對水中各種雜質如氯、酚、碑、鉛、氧化物、農藥等有害物質也有很高的去除率，可廣泛用于裝填各類大、中、小型凈水器，也適用于糖類，清涼飲料的脫色和精制，以及室內外空氣的凈化，特別是加載了特殊成分的活性炭對室內有害氣體如氨、甲醛等，具有更好的凈化效能。活性炭對有機物的吸附能力大，在廢水深度處理中得到廣泛的應用，具有以下優點：處理程度高，城市污水用活性炭進行深度處理后，BOD可降低99%,TOC可降到1〜3mg/L;應用范圍廣，對廢水中絕大多數有機物都有效，包括微生物難于降解的有機物;適應性強，對水量及有機物負荷的變動有較強的適應性能，可得到穩定的處理效果;粒狀炭可進行再生重復使用，被吸附的有機物在再生過程中被燒掉，不產生污泥;可回收有用物質，例如用活性炭處理含酚廢水，用堿再生吸附飽和的活性炭，可以回收酚鈉鹽;設備緊湊、管理方便。
活性炭一般是將90%以上通過80目標準篩或粒度小于0.175mm的粉狀炭，具有吸附速度較快，吸附能力使用充分等優點，但需專用的分離方法，隨著分離技術的進步和某些應用要求的出現，粉狀炭的粒度有越來越細化的傾向，有的場合已達到微米甚至納米級。顆粒活性炭為粒度大于0.175mm的活性炭，一般由顆粒狀原料經炭化、活化，然后破碎篩分至需要顆粒度制成，也可以用粉狀活性炭加入適當的粘結劑經適當加工而成。圓柱形活性炭，又稱柱狀炭，一般由粉狀原料和粘結劑經混捏、擠壓成型再經炭化、活化等工序制成，也可以用粉狀活性炭加粘結劑擠壓成型。球形活性炭形狀為圓球形的活性炭，它的制取方法與柱狀炭類似，但有成球過程，也可以用液態含碳原料經噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成，還可以用粉狀活性炭加粘結劑成球加工而成。活性炭纖維是新一代高效活性吸附材料和環保功能材料，是活性炭的更新換代產品，具有較高的技術含量和產品附加值，可使吸附裝置小型化，吸附層薄層化，吸附漏損小，效率高，節能經濟，可以完成顆粒活性炭無法實現的工作。
二、活性炭處理含氧廢水
氧化物可在生物體內產生氧化氫，使細胞呼吸受到麻痹引起窒息死亡，含氤廢水是指含有CN基團的工業廢水。在有色金屬礦物提取金銀銅、氧化電鍍、化工、熱處理等行業生產工藝中均排放大量的含氧廢水，特別是礦物選冶生產工藝中氧化物的用量很大，廢水中氧的質量濃度較高，還含有大量的重金屬、硫氧酸鹽等化合物，對水環境污染很嚴重。國內含氧廢水處理方法不較多，早期有堿氯法、酸氯法、因科法、酸化吸收-中和法、臭氧法、電解法、離子交換法、活性炭催化氧化法、生物法、加壓水解法等。但面對不同的實際情況，我們應選擇不同的方法進行處理。活性炭結構是由六環碳不規則排列而成，這就形成了活性炭多微孔及高表面積的特性。活性炭孔徑為1〜10.5nm，比表面積一般為300〜1000m2/g，廣泛應用于石化、電力、食品、環保和黃金等行業，其強大的吸附能力和催化能力被廣大用戶所認可。
含有氧化物的廢水在有足夠的溶解氧和銅離子的條件下，通過活性炭的催化氧化作用，生成NH3及CuCO3·Cu(OH)2等物質，從而破壞氧化物的毒性，同時銅和氤構成的絡合離子被活性炭吸附。此種方法的優點是投資少，操作簡單，費用低，水處理效果好。自然環境中普遍存在微量氧化物，主要來自肥料及有機質。但高濃度的氧化物來自含氧工業污水，主要有電鍍污水、氤化提金、焦爐和高爐的煤氣洗滌廢水及冷卻水、一些化工污水和選礦污水、合成橡膠、纖維和染料等工業等，其濃度可在1〜180mg/L以上，對人類的健康和牲畜、魚類的生命都是一種嚴重的威脅。
國內自來水廠和城市污水處理廠加氯處理后的水需要進行脫除活性余氯。活性炭法具有去除效率高，不產生二次污染，不僅能去除活性余氯，而且能去除水中有機物的特點，因此常用于大規模活性余氯脫除工藝。堿性氯化法是黃金礦山處理含氧廢水常用方法之一，處理后溶液中含有一定濃度的活性余氯，不能直接進入生物處理系統或直接排入河流，但目前利用堿性氯化法處理含氧廢水的黃金礦山均未有活性余氯脫除設施，因此增加活性炭脫除余氯設施勢在必行，不僅脫除活性余氯、保護生態環境，還可以回收廢水中少量的金、銀，從而增加經濟效益。活性炭脫除余氯是集吸附、催化和活性余氯與碳反應的一個綜合過程。因此，活性炭在整個吸附脫除余氯過程中不存在吸附飽和問題，只是損失少量的活性炭。
盡管用了很多方法對廢水進行處理，但多數工廠排放的含氤廢水仍超過排放標準;有的雖然排放達標，但處理費用太高。例如電鍍要求不一樣，工藝所產生的廢水成分也不一樣，氧化物有劇毒，不能通過常規方法來去除，必須單獨處理破氧，再與其他廢水混合取出重金屬。為此，人們一直在尋找操作簡單、成本低、效果好的含氧廢水處理方法。
三、活性炭處理含汞廢水
汞主要消耗在氯堿工業上，其次是用于電力電子工業。此外，炸藥制造業、殺蟲劑和防腐劑生產及照相業也要使用汞，在化工和石油化學工業中，汞被用做塑料生產以及加氫、脫氫、磺化、氧化、氯化和酸解等反應的催化劑。在涂料、藥物和化妝品工業中，汞化合物也被用做防腐劑在氯堿工業中，以汞為陰電極，制造氯氣和苛性鈉;聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯的合成工業均以汞作為催化劑；電子儀表工業也常用到汞，故這些行業均排放含汞廢水。汞對人體有嚴重的毒害作用，其中甲基汞在人體腦組織內積累，侵入中樞神經系統，破壞神經功能，嚴重時可導致死亡，汞是各國環境部門重點監控對象。
活性炭能有效地吸附廢水中的汞，一些工廠己經采用此法處理含汞廢水，但該法更適用于處理低濃度的含汞廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學沉淀法處理，處理后含汞約lmg/L,高時可達2〜3mg/L,然后再用活性炭做進一步的處理。將含汞廢水以硫化鈉或硫化鈉-氫氧化鈉溶液處理，利用硫化汞具有很小的離子濃度積之特點，使廢水中的汞以高效率沉淀下來，達到使水凈化的目的。
活性炭的處理效果，與若干因素有關包括汞的初始形態和濃度，活性炭的種類，pH控制值以及與活性炭與含汞廢水的接觸時間等。增大活性炭用量以及增加接觸時間都可提高汞的驅除率，活性炭對有機汞的脫除作用比對無機汞更為有效。活性炭對高濃度含汞廢水據有較高的驅除率，對低濃度汞的驅除率并不高，但出水中汞含量最低。偏堿性的含汞廢水采用的多是化學凝聚法或硫化物沉淀法，偏酸性的含汞廢水采用的多是金屬還原法。當處理的含汞廢水中有機汞的含量較高時，都需要先將有機汞轉化為無機汞，再進行處理。
四、活性炭處理含酚廢水
含酚廢水是一種污染范圍極廣的工業廢水，煤氣廠、樹脂廠、絕緣材料廠、焦化廠、石油裂解制乙烯、合成苯酚、聚酰胺纖維、合成染料、有機農藥和酚醛樹脂生產過程中均會產生含酚廢水。含有酚類物質的廢水來源廣泛，危害較大，含酚廢水不經處理排入水體，會危害水生生物的繁殖和生存。酚基化合物是一種原生質毒物，可使蛋白質凝固。水體含酚0.1〜0.2mg/L,魚肉即有異味，不能食用;含酚lmg/L,會影響魚產卵和回游，含酚5〜10mg/L,魚類就會大量死亡。飲用水中含酚能影響人體健康，即使水中含酚質量濃度只有0.002mg/L,用氯消毒也會產生氯酚惡臭。農作物經高濃度含酚廢水灌溉，會枯萎死亡。
活性炭對苯酚的吸附性能好，溫度升高不利于吸附，使吸附容量減小；但升高溫度達到吸附平衡的時間縮短。活性炭的用量和吸附時間存在最佳值，在酸性和中性條件下，去除率變化不大;強堿性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強，吸附效果越差。
五、活性炭處理含甲醇廢水
甲醇廢水在工業生產中較為常見，屬高濃度有機廢水。甲醇為無色揮發性液體，毒性很強，能在人體內蓄積，并有麻醉作用。甲醇廢水廣泛存在于人造纖維、制藥、石油化工、林業化工及硫酸鹽紙漿化工廢水中。我國的氮肥廠每天排放出數十萬噸工藝冷凝液和尿素水解水，這些僅受輕微污染的廢水是潛力巨大的資源，具有很好的回收利用價值。氮肥廠工藝冷凝液和尿素水解水中最主要的污染物為低濃度甲醇，因而去除低濃度甲醇成為這類廢水回收利用的關鍵。生物活性炭技術處理低濃度甲醇廢水，為廢水資源化提供了一種新途徑。
活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不強，只適宜于處理含甲醇量低的廢水。工程運行結果表明，可將混合液的COD從40mg/L降至12mg/L以下，對甲醇的去除率達到93.16%〜100%，其出水水質可以滿足回用到鍋爐脫鹽水系統進水的水質要求。
六、結束語
活性炭的吸附原理是在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機物質雜質吸附到活性炭顆粒內，使用初期的吸附效果很高。但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。如果水質混濁，水中有機物含量高，活性炭很快就會喪失過濾功能。所以，活性炭應定期清洗或更換。
活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來說，活性炭顆粒越小，過濾面積就越大。所以，粉末狀的活性炭總面積最大，吸附效果最佳。顆粒活性炭因顆粒成形不易流動，水中有機物等雜質在活性炭過濾層中也不易阻塞，其吸附能力強，攜帶更換方便。活性炭的吸附能力和與水接觸的時間成正比，接觸時間越長，過濾后的水質越佳。
總之，水資源日益減少的同時，存在水資源利用方式粗放、用水效率不高的問題，導致水資源供需矛盾越來越突出。活性炭具有強大的吸附能力和催化能力，應用于各行各業。隨著科學技術的進步和廢水處理的特殊要求，活性炭的研究從本身的孔結構和比表面積逐步發展到研究表面官能團對活性炭吸附性能的影響。為緩解水資源的供需矛盾，迫切需要研究開發經濟、高效及方便可行的污水處理與回用新工藝，活性炭處理工業廢水中應用前景巨大。(來源：劉道春)
