吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程,分子的自由能会降低,因此,吸附过程是放热过程,所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力不同,它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。
活性炭吸附技术在国内用于医、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。70年始用于工业废水处理。生产实践表明,活性炭对水中量有机污染物具有卓越的吸附性,它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的吸附效果。一般情况下,对废水中以bod、cod等综合指标表示的有机物,如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农和石油化工产品等,都有独特的去除能力。所以,活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。
国内发展
以“林产三剩物”为原料加工的木质活性炭是我国重要的林产化工产品。据《2013-2017年中国活性炭行业市场研究与投资预测分析报告》数据显示2010年,我国木质活性炭年总产量约为13.4万吨,居世界之首,其生产企业和产能主要集中在江西、福建和浙江三省,三省的年产量约为10万吨。其中江西省有活性炭生产企业100余家,主要为利用木屑和竹屑生产木质活性炭,为全国最大的木质活性炭生产省份;该省活性炭行业从业人员近万名,主要分布在上饶、宜春、赣州、抚州、吉安等地,从业人员大多为当地的林农。前瞻网表示,我国乃至世界木质活性炭需求均呈快速增长的态势,潜力巨大
破碎型煤基颗粒活性炭兼有孔和中孔,可供多种目的的应用。
褐煤基或椰壳基的粒状活性炭与粉状炭一样具有相同的孔和中孔结构。活性炭的技术指标非常重要:活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、活性炭化学性能指标、颗粒活性炭吸附性能指标。三种性能指标对活性炭的选择和应用都起到非常重要的作用。活性炭主要物理性能指标有:形状、外观、比表面积、孔容积、比重、目数、粒度、耐磨强度、漂浮率等。
利用化学品活化的颗粒活性炭是非常多孔的,多在孔和中孔范围,但是,比较水蒸气活化的活性炭、化学品活化的活性炭的孔表面是较少疏水性和较多负电荷。以挤压型和破碎型粒状活性炭为例:泥煤基挤压型活性炭能制成各种不同孔大小分布的品种。颗粒活性炭孔为主的品种主要用于气相应用的黄金回收。既有孔又有中孔的品种大都用于液相应用,如水纯化中吸附小分子和大分子的杂质。
化学特性 活性炭的吸附除了物理吸附,还有化学吸附。活性炭的吸附性既取决于孔隙结构,又取决于化学组成。
活性炭不仅含碳,而且含少量的化学结合、功能团开工的氧和氢,例如羰基、羧基、酚类、内酯类、醌类、醚类。这些表面上含有的氧化物和络合物,有些来自原料的衍生物,有些是在活化时、活化后由空气或水蒸气的作用而生成。有时还会生成表面硫化物和氯化物。在活化中原料所含矿物质集中到活性炭里成为灰分,灰分的主要成分是碱金属和碱土金属的盐类,如碳酸盐和磷酸盐等。
这些灰分含量可经水洗或酸洗的处理而降低。