活性炭的過濾原理

一、活性炭的性質

由于吸附現象發生在吸附劑表面上，所以吸附劑的比表面積是影響吸附的重要因素之一，比表面積越大，吸附性能越好。因為吸附過程可看成三個階段，內擴散對吸附速度影響較大，所以活性炭的微孔分布是影響吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化學性質、極性及所帶電荷，也影響吸附的效果。

用于水處理的活性炭應有三項要求：吸附容量大、吸附速度快、機械強度好。清新牌活性炭的吸附容量附其他外界條件外，主要與活性炭比表面積有關，比表面積大，微孔數量多，可吸附在細孔壁上的吸附質就多。

吸附速度主要與粒度及細孔分布有關，水處理用的活性炭，要求過渡孔(半徑20~1000A)較為發達，有利于吸附質向微細孔中擴散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，但水頭損失要增大，一般在8~30目范圍較宜，活性炭的機械耐磨強度，直接影響活性炭的使用壽命。

二、吸附質(溶質或污染物)的性質

同一種活性炭對于不同污染物的吸附能力有很大差別。

(一)溶解度對同一族物質的溶解度隨鏈的加長而降低，而吸附容量隨同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。如活性炭從水中吸附有機酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。

(二)分子構造吸附質分子的大小和化學結構對吸附也有較大的影響。因為吸附速度受內擴散速度的影響，吸附質(溶質)分子的大小與活性炭孔徑大小成一定比例，最利于吸附。在同系物中，分子大的較分子小的易吸附。不飽和鍵的有機物較飽和的易吸附。芳香族的有機物較脂肪族的有機物易于吸附。

(三)極性活性炭基本可以看成是一種非極性的吸附劑，對水中非極性物質的吸附能力大于極性物質。

(四)吸附制裁(溶質)吸附質的濃度在一定范圍時，隨著濃度增高，吸附容量增大。因此吸附質(溶質)的濃度變化，活性炭對該種吸附質(溶質)的吸附容量也變化。

三、溶液pH的影響溶液pH值對吸附的影響，要與活性炭和吸附質(溶質)的影響綜合考慮。溶液pH值控制了酸性或堿性化合物的離解度，當pH值達到某個范圍時，這些化合物就要離解，影響對這些化合物的吸附。溶液的pH值還會影響吸附質(溶質)的溶解度，以及影響膠體物質吸附質(溶質)的帶電情況。由于活性炭能吸附水中氫、氧離子，因此影響對其他離子的吸附。活性炭從水中吸附有機污染物質的效果，一般隨溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0時，不易吸附，pH值越低時效果越好。在實際應用中，通過試驗確定最佳pH值范圍。

四、溶液溫度的影響因為液相吸附時吸附熱較小，所以溶液溫度的影響較小。吸附是放熱反應。吸附熱，即活性炭吸附單位重量的吸附質(溶質)放出的總熱量，以KJ/mol為單位。吸附熱越大，溫度對吸附的影響越大。另一方面，溫度對物質的溶解度有影響，因此對吸附也有影響。用活性炭處理水時，溫度對吸附的影響不顯著。

五、多組分吸附質共存的影響應用吸附法處理水時，通常水中不是單一的污染物質，而是多組分污染物的混合物。在吸附時，它們之間可以共吸附，互相促進或互相干擾。一般情況下，多組分吸附時分別的吸附容量比單組分吸附時低。

六、吸附操作條件因為活性炭液相吸附時，外擴散(液膜擴散)速度對吸附有影響，所以吸附裝置的型式、接觸時間(通水速度)等對吸附效果都有影響。綜上所述，影響吸附的因素很多，應綜合分析，根據具體情況，選擇最佳吸附條件，達到最好的吸附效果。