活性炭在环境保护中的应用研究

于 涛

（长春市环境保护研究所吉林长春130000）

活性炭在环境保护中的应用研究

于 涛

（长春市环境保护研究所吉林长春130000）

在环境保护中活性炭的应用起到了一定有效作用，它是一种具有吸附功能的炭质，在水及空气污染中都有一定的应用效率，而且不会造成二次污染的情况，下面本文将对活性炭在水处理及空气污染环境中的应用进行探究，具体内容如下。

活性炭；吸附功能；环境保护；应用研究

活性炭的应用比较广泛，最早在食品加工、药品制作、化工原料生产等领域被广泛使用，随国家社会经济的不断进步，活性炭应用的范围越来越广泛，现在在水处理及空气污染等方面的应用也越来越多。活性炭是一种黑色的多孔固体材料，由碳为主的成分和其他灰分组成，构造中孔隙比较多，有极强的吸附功能，属于一种优质吸附剂。活性炭在水或溶剂中均不会发生溶合现象，具有较强的抗酸、抗热、抗碱和稳定性，因此，被广泛应用于水处理或空气污染等环境保护中，并呈现出显著的应用效果。

1 活性炭作用机理

活性炭具有极强吸附功能的原因就是由于其属于一种固体材料，其结构表面有一种不饱和原子力场，可以降低其他分子的能量，将其吸附在活性炭结构上，并促使吸附到的分子聚集。同时在活性炭生产时，已经除掉了具有挥发性的有机物，所以其结构会出现很多小孔隙，孔隙的形成就是晶格组成时形成的，而这些小孔隙占据整个结构的70%～80%，孔隙的分布及形态各异，因而促使孔隙壁不断增加，而1g活性炭的孔隙壁面积要比整体活性炭表面积多出500m2～1700m2，因此促成活性炭吸附能力的强大。活性炭吸附能力极强的原因除了与孔隙多及表面积大有关外，还受结构表面的化学性质影响。活性炭表面的化学性质属于非极性，其产生电荷作用要根据其净化条件的不同，自身结构会随之产生不同的电极而放出正电荷，活性炭在放出电荷后，净化环境中的分子会争先恐后向前聚集，从而更加强了其吸附作用。在孔隙壁与表面化学结构均能产生吸附作用中，孔隙壁的吸附力更强。

2 在环境保护中活性炭对水处理应用

环境保护中对水的保护和处理是非常关键的，在很多发达国家利用活性炭处理水的概率达40%，但我国利用活性炭处理水的概率非常低，因为利用活性炭进行水处理，其成本很高，所以在我国工业用水或城市用水等方面，其应用率会比较低。但活性炭对水的处理效率非常好，因为它具有较强的吸附功能，同时在吸附饱和后，可经过再次处理后继续使用，同时不会影响吸附效率，因此是一种较为有效的水处理方法。下面通过对活性炭在人们生活用水、工业用水、生活污水及工业废水上的应用，观察其应用效率。

2.1 活性炭对人们生活用水及上水源水的处理

在水的应用中，人们生活用水的质量要求非常高，对其中含有的pH、毒性、生物耗氧量、臭味和大肠杆菌等的控制都有非常严格的规定。而将活性炭用于生活用水的净化中，具有较高的应用效果。它可以有效的将水中的臭味、及各种杂质利用吸附性进行去除，同时不会二次生成镁或钙等重金属物质或氯化氢等化合物，与漂白粉或氯等的净化相比较，有较高的使用效率，无二次毒害。而且随着人们生活水平的不断提高，对自身健康及生活质量标准的要求也逐步提高，传统的净化水的应用已经不能满足人们的要求，因此我们国家也在逐步加强活性炭净化生活用水的利用率，但实际的应用中活性炭的成本很高，会阻碍相关部门实施的效率，因此也应加强对活性炭净化生活用水的进一步研究，尽量降低费用，从而使人们都能用水更健康的水。

2.2 活性炭对工业用水的处理

在工业用水中，水质的要求需根据应用差异来制定相关标准，在高纯度用水上，多为医药行业、化学工业或电子工业等领域应用比较多。利用活性炭进行高纯度水的处理，可有效去除水中的农药残留、二氧化碳、胶质、有机物或因高压法形成的热原和气体等，对高纯度水的处理效果非常高，从而提高了工业用水的安全性。

2.3 活性炭对城市居民生活污水的处理

对污水处理，活性炭的应用目的就是除掉污水中含有的危害物质及异味，促使污水经处理后能够再次被利用，提高再利用率。污水中的有害物质包括汞、油、苯酚等金属物，还有COD、TOC及BOD等污染指标及臭味等。利用活性炭对污水的处理有两个处理过程，一个叫二级处理，一个叫三级处理。二级处理是将废水置于预处理装置，经化学混凝沉淀后进行砂滤，再利用活性炭吸附，之后排放。三级处理是将废水置于预处理装置，进行混凝沉淀或者混凝浮选，经过生物氧化处理后，再进行砂滤，砂滤完成后进行活性炭吸附处理，之后可直接排放也可再次杀菌。

在人们生活污水的处理上，可以进行二级处理，也可进行三级处理，但一般采用三级处理，三级处理的污水其中含有的有机碳含量明显小于5mg/L，高锰酸盐指数可显著低于105mg/L，具有较高的净化率，再次使用或排放对土地等环境的影响甚微。

2.4 活性炭对工业废水的处理

工业废水对环境的污染非常严重，由于不同工业有不同的生产方法和排污方法，其污水中含有的杂质、污染物、各种有害成分等也不同，造成废水排污的参差不齐，导致污染物和有毒物质随水流流失对江河湖泊造成危害和污染，影响环境。而在工业废水的处理上，利用活性炭进行水质净化是非常重要的，一般工业部门也采用二级处理或三级处理，其中仍以三级处理为主，经三级处理的水质危害物质可明显降低，增加了再次利用的效率。尤其对于水源短缺的城市或地区，它可以有效进行补给，而且经活性炭处理的废水水质较好，无二次毒害，可全部回收利用，也可部分利用，同时能够将其中的个别物质提出再次使用，节约了能源。

在环境处理中对水的处理是一项非常关键的部分，因为水是生命之源，与人们的生产、生活息息相关，无论是人们生活饮用的水还是工业使用的水，都有一定的质量标准，为确保使用的安全性，同时污水与工业废水的处理，对人们的生产和生活同样有至关重要的影响，所以要加强对水环境的处理。在采用活性炭进行水处理的应用上，起源最早的国家是芝加哥，随着社会不断发展，逐渐将活性炭的应用扩展到了对城市用水及工业生产等领域中。因为活性炭具有极强的吸附能力，同时结构又有非常多的孔隙组成，孔隙越多吸附能力就越强，尤其在水中，活性炭可利用表面极强的吸附能力，对水内含有的一些酚类、苯类、铅、汞及铬等重金属物质、农药、洗涤剂或其他化学物质等起到显著的吸附和去除作用，同时活性炭具有较强的稳定性，不会发生溶解等情况，而且操作简单方便，还不会占用较大空间，在处理水净化或废水时，容易操控，对不同浓度的水溶液都有较好吸附作用，而且在浓度越高的水溶液中吸附能力越强，所以是一种应用率较高的水处理物质，同时活性炭具有饱和后再次使用的功能，对水处理后不会造成水的二次污染，因而无论是在生活用水、工业用水还是生活废水或工业废水的处理上，它都有较强的效果，而且不会造成废水处理后对土地或江河湖泊等的污染。

3 在环境保护中活性炭对空气污染处理的应用

3.1 活性炭对室内空气污染的防治

在人们日常生活的居室内，由于人们来回走动或腋臭等，会造成室内空气污染；厨房炒菜涌出的油烟也会造成室内空气污染；装潢应用的粘胶或各种挥发性溶剂均对室内造成污染；厕所内异物的影响也会造成空气污染，在室内各种原因造成的空气污染中，均含有不同程度的一氧化碳、二氧化硫、三氢化氮、硫化氢和二氧化碳等危害物质，对人们健康会造成危害。因此应在燃气灶部位放置活性炭，利用其吸附功能对有害气体进行吸附；同时还可以利用活性炭制作成的各种炭制品，放于室内角落或电器附近，让其吸附污染物，从而使室内空气尽量减少污染。

3.2 活性炭对烟气脱硫的处理

空气污染的防治已经成为了一项各国都非常重视和正在处理的问题，在我国，燃煤和石油的利用会增加空气中硫的含量，导致空气污染。硫在空气中流动会造成天气的变化，近几年来，有很多地方发生硫酸雨，造成土地和空气被硫酸破坏，因此要加强对硫酸的处理。方法有很多，一种就是人们生产生活中不要利用硫能源或进一步减少硫使用；或者利用石灰乳进行硫化物中和，形成亚石膏，再将亚石膏置于水泥中利用，这样会造成硫能力的大量损失；或者利用高压电场法进行硫化物的化学作用，促使其形成肥料和稀硫酸等物质，但其中形成的一种硫化氢物质，在处理上非常棘手，效果也不明显；再有一种方法就是进行活性炭脱硫。活性炭脱硫具有很好的净化空气作用，将氧气和二氧化硫同时置于100℃高温下，通过化学作用，可形成三氧化硫，将其置于水蒸气状态，利用活性炭的极强吸附能力对三氧化硫进行吸附，之后再利用氨水洗、水蒸气加热或水洗等方法，将硫集体收集，通过生产再次应用，这样不仅达到脱硫目的，还可以节省能源利用。实际操作中也存在问题，就是活性炭的应用量比较大，需要高昂的费用支撑，造成一定经济负担，但活性炭脱硫对烟气中的硫化物去除又具有较高效率，所以应该加强对此方法的探究，研制出一种既节省费用又可以进行有效除硫的方法。

3.3 活性炭对汽车尾气污染的防治

现在影响城市空气环境质量的一个重大污染因素就是汽车尾气，社会在不断发展，人们经济利益也在随之不断改善，汽车的应用率逐年增加，从而造成对城市空气环境的污染。具有关学者研究报道，影响我国城市空气污染的汽车尾气污染占60%～70%，在汽车尾气污染中汽车燃油造成的污染占30%～40%，说明汽车尾气排出的碳氢化合物或燃油挥发是造成城市污染的主要因素，它们被紫外线照射会形成缭绕的烟雾，导致城市弥漫在烟雾中。燃油的挥发不仅是一种能源浪费，对司机造成健康危害，对广大人民的健康同样会造成危害，这些烟雾中含有各类危害因子，如甲苯、烯类、二异氰酸甲苯脂、醛类或酮类等等，人们长期在这种环境下生活，会造成眼部、皮肤或气管等损伤，使人们出现咳嗽、头晕、眼胀等症状，重症者会造成血液疾病，严重威胁人们的健康。在很早以前欧美等国家已经开始应用活性炭对燃油挥发进行处理，利用它的高强度吸附能力来附着危害微粒，减少尾气污染，从而使空气变得清新怡人。我国也逐步将活性炭试用于汽车尾气污染中，取得了一定效果，同时还加强了对活性炭在空气污染中应用的研究和探索。

4 活性炭应用展望

活性炭在环境保护中的应用效率，无论是发达国家还是发展中国家，目前均已经认识到其使用的重要性，并根据活性炭使用的机制及特性，加强了对活性炭深入研究和开发的重视。同时也有学者预测了活性炭未来应用的效率，在像中国等发展中国家，活性炭的利用率应增加超过10%的利用率；像欧美发达国家将增加4%的利用率；而世界整体利用水平将增加12×104t。因为活性炭其饱和后可再次利用，不影响效率，基于其独特的性能，研究者们将进一步提高对其再生的创造，比如溶剂再生利用、电化学再生利用等，扩大其应用范围，使其更具有应用效率。而且在水处理的应用中，随着社会经济的不断发展和进步，人们生活水平和方式的不断改变和提高，研究者们将进一步加强活性炭对水环境处理利用的深入探索，进一步加深和提高活性炭高质量的应用效率。

5 结语

通过本文的研究，我们对活性炭的性质及应用机理进行了分析和了解，同时通过对活性炭在水处理及空气污染处理中的应用进行了分析，深刻了解活性炭对水净化与废水处理的应用效果，它不仅具有较强的净化处理作用，而且没有二次危害，加强了人们用水的安全性，也大大提高了废水的再次利用率；在空气污染中，活性炭利用其吸附作用对室内空气污染、烟气脱硫及汽车尾气等进行作用，提高了人们生活空气环境的洁净度，较大程度上改善了人们的居住环境，有效减少了疾病的发生率。总之，随着国家的不断强大，社会经济的不断发展，在利用活性炭治理环境的决策上，一定会加大研究及实施力度，进一步提高活性炭对环境保护的应用率。

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