活性炭是由木質(zhì)、煤質(zhì)和石油焦等含碳的原料經(jīng)熱解、活化加工制備而成,具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、較大的比表面積和豐富的表面化學(xué)基團(tuán),特異性吸附能力較強(qiáng)的炭材料的統(tǒng)稱。 通常為粉狀或粒狀具有很強(qiáng)吸附能力的多孔無定形炭。由固態(tài)碳質(zhì)物(如煤、木料、硬果殼、果核、樹脂等)在隔絕空氣條件下經(jīng)600~900℃高溫炭化,然后在400~900℃條件下用空氣、二氧化碳、水蒸氣或三者的混合氣體進(jìn)行氧化活化后獲得。
由于活化的過程是一個(gè)微觀過程,即大量的分子碳化物表面侵蝕是點(diǎn)狀侵蝕 ,所以造成了活性炭表面具有無數(shù)細(xì)小孔隙。活性炭表面的微孔直徑大多在2~50nm之間,即使是少量的活性炭,也有的表面積,每克活性炭的表面積為500~1500m2,活性炭的一切應(yīng)用,幾乎都基于活性炭的這一特點(diǎn)。
活性炭中的微孔比表面積占活性炭比表面積的95%以上,在很大程度上決定了活性炭的吸附容量。中孔比表面積占活性炭比表面積的5%左右,是不能進(jìn)入微孔的較大分子的吸附位,在較高的相對壓力下產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚。大孔比表面積一般不超過0.5m2/g,僅僅是吸附質(zhì)分子到達(dá)微孔和中孔的通道,對吸附過程影響不大。
活性炭理化特性:
根據(jù)活性炭的外形,通常分為粉狀和粒狀兩大類。粒狀活性炭又有圓柱形、球形、空心圓柱形和空心球形以及不規(guī)則形狀的破碎炭等。隨著現(xiàn)代工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了許多活性炭新品種,如炭分子篩、微球炭、活性炭納米管、活性炭纖維等。
活性炭按制造使用的主要原材料分為四類:煤質(zhì)活性炭、木質(zhì)活性炭、合成材料活性炭和其他類活性炭。按制造使用主要原材料及對應(yīng)的產(chǎn)品形狀組合分類分為16種類型。其中,煤質(zhì)活性炭分為:柱狀煤質(zhì)顆?;钚蕴俊?破碎煤質(zhì)顆?;钚蕴?、粉狀煤質(zhì)顆?;钚蕴?、球形煤質(zhì)顆粒活性炭。木質(zhì)顆粒活性炭分為:柱狀木質(zhì)顆?;钚蕴?、破碎狀木質(zhì)顆粒活性炭、粉狀木質(zhì)顆?;钚蕴?、球形木質(zhì)顆?;钚蕴?。合成材料活性炭分為:柱狀合成材料顆?;钚蕴?、破碎狀合成材料顆?;钚蕴?、粉狀合成材料顆粒活性炭、成形活性炭、球形合成材料顆?;钚蕴?、 布類合成材料活性炭(炭纖維布)、氈類合成材料活性炭(炭纖維氈)。其他類活性炭,指除上述三種類型活性炭外,由其他原材料(如煤瀝青、石油焦等)制備的活性炭,這類活性炭,在產(chǎn)品形狀分類中,暫列了瀝青基微球活性炭。詳細(xì)分類見下表活性炭按材料和形狀命名。命名的方法則依據(jù)命名原則規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行,有三層內(nèi)容:層表示活性炭制造主要原材料,用主要原材料英文單詞的首字母大寫表示;第二層表示活性炭的形狀,用形狀英文單詞的首字母大寫表示;第三層為活性碳的名稱,由漢字組成。
反滲透系統(tǒng)的水源一般為天然水,而天然水中的有機(jī)物含量復(fù)雜,研究認(rèn)為,果殼活性炭對分子量在500~3000的有機(jī)物有很好的去處效果,對于分子量小于500和大于3000的有機(jī)物沒有去除效果。上述果殼活性炭的吸附指標(biāo)的分子量在200以下,而天然水中有機(jī)物主要包括腐植酸、富維酸等物質(zhì),其分子量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200,故其吸附值不能代表對天然水中有機(jī)物的吸附能力。所以在選擇以天然水作為果殼活性炭的進(jìn)水時(shí),其濾料的選擇與果殼活性炭的吸附碘值的高低等參數(shù)沒有多大關(guān)系,而與果殼活性炭的過渡孔(過渡孔半徑一般在10~100nm)有多少有關(guān),應(yīng)選擇過渡孔較高的活性炭,上述三種材質(zhì)的果殼活性炭以核桃殼和杏殼的過渡孔多,應(yīng)選擇核桃殼或杏殼。