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超滤与活性炭的比较 超滤与活性炭的比较 超滤与活性炭的比较 一． 活性炭的吸附性能及有机物吸附的一般概念 活 性 炭 的 强 吸 附 性 能 除 与 它 的 孔 隙 结 构 和 巨 大 的 比 表 面 积 有 关 外（ 其 比 表 面积 可 达 50 0 -1 70 0m 2/ g ），还与 细孔的行 状和分布以 及表面化 学性质有关 。活 性 炭 的 细 孔 一 般 为 1 ～ 1 0n m ， 其 中 半 径 在 2n m 以 下 的 微 孔 占 95 ％ 以上 ， 对 吸 附 量 影 响 最 大 ； 过 渡 孔 半 径 一 般 为 1 0 ～ 1 00 nm ， 占 5 ％ 以 下 ， 它 为 吸 附 物 质 提 供 扩 散 通 道 ， 影 响 扩 散 速 度 ； 半 径 大 于 1 0 0nm 、所占 比例 不 足 1 ％ 的 大 孔 也 是 作 为 提 供 扩 散 通 道 的 。 活 性 炭 的 吸 附 通 道 决 定 影 响 吸 附 分 子 的 大 小 ，这是 因 为 孔 道 大 小 影 响 吸 附的 动 力 学 过 程 。 有 报 道 认 为 ， 吸 附 通 道 直 径 是 吸 附 分 子 直 径 的 1.7 ～ 21 倍 ， 最 佳 范 围 是 1. 7 ～ 6 倍 ， 一 般 认 为 孔 道 应 为 吸 附 分 子 的 3 倍 。 活 性 炭 表 面 化 学 性 质 可 以 说 其 本 身 是 非 极 性 的 ，但由 于 制 造 过 程 中处 于 微 晶 体 边 缘 的 碳 原 子 共 价 键 不 饱 和 而 易 与 其 他 元 素 （ 如 H、 O） 结合 成 各 种 含 氧 官 能 团 ， 如 羟 基 、羧 基、羰 基 等 ， 以 致 活性 炭 又 具 有 微 弱的极性，并 具有一定的 化学和物理 吸附能力。这 些官能团 在水中发生 离解， 使活性 炭表面具有 某些阴离子 特性， 极性 增强。为此 ， 活性炭不 仅可 以 除 去 水 中 的 非 极 性 物 质 ，还 可 吸 附 极 性 物 质 ，优 先 吸 附 水 中 极 性 小的有机物， 含碳 越 高 范 德 华 力 越 大 ， 溶 解 度 越 小 的 脂 肪 酸 愈 易 吸 附 ， 甚至 微 量 的 金 属 离 子 及 其 化 合 物 。 活 性 炭 过 滤 用 以 脱 除 水 中 的 微 量 污 染 物 和 对 反 渗 透 膜 产 生 损 害 的游离氯。因 为活性炭是 一种非极性 吸附剂， 外观 为暗黑色 ， 粒状。主 要成分碳、 氧 、 硫、 氢， 具有良好的吸 附性能和 稳定的化学 性质， 可以 耐强酸、 强碱 ， 能经受水 浸、 高温 、 高压作用， 不易破碎。 活性炭是用 动植物、煤 、石 油及其它 有机物作原 料，经 加热 脱水、炭 化 、活 化制成 的。具 有 巨 大 的 比 表 面 积 和 发 达 的 微 孔 ， 微 孔 直 径 为 20 ~3 0 埃。此 外 ，活 性 炭 的 表 面 有 大 量 的 羟 基 和 羧 基 官 能 团 ，可以 对 各 种 性 质 的 有 机 物 进 行 化学 吸 附 、 以 及 静 电 引 力 作 用 。 因 此 ， 可 以 脱 色 ， 除 臭 味 ， 脱 除 重 金 属 、各 种 溶 解 性 有 机 物 、 放 射 性 元 素 、 胶 体 及 游 离 氯 等 。 二． 活性炭对有机物的去除 活性炭去除有机物的影响因素 活 性 炭 对 有 机 物 的 去 除 受 有 机 物 溶 解 特 性 的 影 响 ，主要 是 有 机 物 的极 性 和 分 子 大 小 的 影 响 。由 于 活 性 炭 表 面 性 质 基 本 上 是 非 极 性 的 ，故 对分 子 量 同 样 大 小 的 有 机 物 ， 溶 解 度 越 大 、亲 水 性 越 强 ， 活 性 炭 对 其 吸 附性越差，反 之对溶解度 小、亲 水性 差、极 性弱 的有机物（ 如苯类化合 物 、酚 类 化 合 物 、 石 油 和 石 油 产 品 等 ） 具 有 较 强 的 吸 附 能 力 。 对 于 分 子 量 大 的 有 机 物 ，由于 其 憎 水 性 强 ，体积 大 ，又由 于 膜 扩散 、内 扩 散 控 制 吸 附 速 度 ， 因 而 导 致 吸 附 速 度 很 慢 。 活性炭对有机物的吸附方式 基 于 上 述 活 性 炭 对 有 机 物 等 污 染 物 的 吸 附 现 象 ，可以 认 为 其 主 要 吸附 方 式 为 ： 一是范 德华力（ 分 子间力） 吸 附， 是很弱 的力， 吸附力 与活性炭 的性 质 和 活 性 炭 本 身 的 微 孔 结 构 有 关 ，两 者 分 子 间 不 发 生 电 子 转 移 ，故 不形 成 化 学 键 。 二 是 物