水处理中为什么要用到活性炭（践行案例）

一、前言

2005年11月13日下午2时至3时左右在中国吉林省吉林市中石油所属的吉林石化公司101双苯厂一个化工车间发生的连续爆炸造成5人死亡、1人失踪、2人重伤、21人轻伤，数万居民紧急疏散。

更为严重的是，本次爆炸使约100吨化学物流入经过的松花江，导致松花江江面上产生一条长达80公里的污染带。污染物主要由苯和硝基苯组成。苯为致癌物质，过多接触或吸入会造成白血球过少，甚至会造成白血病。而污染带中，经检测苯含量一度超标108倍。该污染带先通过了吉林省的多个市县，之后进入黑龙江省境内，导致省会哈尔滨市长达5天的停水。不仅如此，污染带流经佳木斯市等黑龙江省的多个市县，并在松花江口注入黑龙江，继续向东流动，进入俄罗斯的犹太自治州，然后进入哈巴罗夫斯克边疆区，并且流经哈巴罗夫斯克（伯力）、共青城、尼古拉耶夫斯克（庙街）等城市，最后注入太平洋。整个过程中，给中俄两国的相应地区都造成了严重的污染。

经过国内外专家组论证，已经污染的松花江水只能采用活性炭进行吸收净化，此方案共需要活性炭1400多吨。当时从全国各地筹集到700吨活性炭，不足的7000多吨从国外紧急进口。经过连续几个月的活性炭处理，终于将污染物控制在标准之内。可以说，此次震惊世界的国际性水污染，在技术上最终用小小的活性炭得到了解决。

那么什么是活性炭？活性炭真的如此神通广大吗？

二、认识活性炭

2.1 什么是活性炭

活性炭是一种经特殊处理的炭，具有无数细小孔隙，表面积巨大，每克活性炭的表面积为500-1500平方米。活性炭有很强的物理吸附和化学吸附功能，而且还具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面积，将毒物吸附在活性炭的微孔中，从而阻止毒物的吸收。同时，活性炭能与多种化学物质结合，从而阻止这些物质的吸收。因此，活性炭吸附法被广泛应用在废水处理中，而且具有效率高、效果好等特点。

2.2 活性炭分类

在生产中应用的活性炭种类有很多。一般制成粉末状或颗粒状。粉末状的活性炭吸附能力强，制备容易，价格较低，但再生困难，一般不能重复使用。颗粒状的活性炭价格较贵，但可再生后重复使用，并且使用时的劳动条件较好，操作管理方便。因此在水处理中较多采用颗粒状活性炭。

2.3 活性炭吸附

活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用，以达到净化水质的目的。

2.4 影响活性炭吸附的因素

吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的。而吸附速度是指单位重量吸附剂在单位时间内所吸附的物质量。在水处理中，吸附速度决定了污水需要和吸附剂接触时间。

活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说，颗粒越小，孔隙扩散速度越快，活性炭的吸附能力就越强。污水的pH值和温度对活性炭的吸附也有影响。活性炭一般在酸性条件下比在碱性条件下有较高的吸附量。吸附反应通常是放热反应，因此温度低对吸附反应有利。

当然，活性炭的吸附能力与污水浓度有关。在一定的温度下，活性炭的吸附量随被吸附物质平衡浓度的提高而提高。

三、应用活性炭

3.1 活性炭处理含酚废水

含酚废水广泛来源于石油化工厂、树脂厂、焦化厂和炼油化工厂。经实验证明：活性炭对苯酚的吸附性能好，温度升高不利于吸附，使吸附容量减小;但升高温度达到吸附平衡的时间缩短。活性炭的用量和吸附时间存在最佳值，在酸性和中性条件下，去除率变化不大;强碱性条件下，苯酚去除率急剧下降，碱性越强，吸附效果越差。

3.2 活性炭处理含汞废水

活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只适宜于处理含汞量低的废水。如果含汞的浓度较高，可以先用化学沉淀法处理，处理后含汞约1mg/L，高时可达2-3mg/L，然后再用活性炭做进一步的处理。

3.3 活性炭处理含铬废水

铬是电镀中用量较大的一种金属原料，在废水中六价铬随pH值的不同分别以不同的形式存在。

活性炭有非常发达的微孔结构和较高的比表面积，具有极强的物理吸附能力，能有效地吸附废水中的Cr(Ⅵ).活性炭的表面存在大量的含氧基团如羟基(-OH)、羧基(-COOH)等，它们都有静电吸附功能，对Cr(Ⅵ)产生化学吸附作用。完全可以用于处理电镀废水中的Cr(Ⅵ)，吸附后的废水可达到国家排放标准。

试验表明：溶液中Cr(Ⅵ)质量浓度为50mg/L，pH=3，吸附时间1.5h时，活性炭的吸附性能和Cr(Ⅵ)的去除率均达到最佳效果。

因此，利用活性炭处理含铬废水的过程是活性炭对溶液中Cr(Ⅵ)的物理吸附、化学吸附、化学还原等综合作用的结果。活性炭处理含铬废水，吸附性能稳定，处理效率高，操作费用低，有一定的社会效益和经济效益。

四、结束语

再回到前面的吉化厂爆炸事故，此次爆炸事故进入松花江的污染物全部由活性炭进行吸附，达到饱和的活性炭通过再生将污染物进行脱附，脱附出的污染物经过其他方法收集处置，达到最终处置污染物的目的。而再生后的活性炭可继续用于水处理吸附。当前中国使用活性炭吸附法处理废水的方法处于初始发展阶段。一些有关的理论和技术还不够成熟。而且，在我国，目前活性炭的供应比较紧张，再生设备少，再生费用高，限制了活性炭的广泛使用。不同应用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭产品不能满足新的要求，因而不断开发新的活性炭产品就显得十分重要。所以，它需要专业工作者的积极参与和政府的鼎力支持，采取多学科交叉与融合的研究方法，使活性炭处理废水技术向着更加科学美好的方向发展。