柱状活性炭发挥吸附性强本能优势 引领环保行业

    柱状活性炭对水体中的挥发性有机物有比较好的吸附效果，可使水体中各种挥发性有机物去除率达到25％~65％。比较各种不同分子量有机物的吸附规律可以看出，对于挥发性有机物，分子量越大，它们的去除率就越高。这与苯酚与阳离子嫩黄的吸附规律类似，即对于水体中的小分子有机物而言，分子量越大，越容易被柱状活性炭吸附。
    柱状活性炭对分子量小于480以下的可提取有机物有着很好的去除效果，而对大分子有机物的去除效率很低。这主要是由于柱状活性炭的微孔结构空问位阻效应，太大的有机物分子不能进入到柱状活性炭的孔隙内部，只能在柱状活性炭的表面吸附，这样它在柱状活性炭上的有效吸附位下降，致使其吸附效率较小。
    通过对柱状活性炭对挥发性及有机物的吸附效果进行对比得出以下结论：
    柱状活性炭对挥发性有机物与可提取有机物吸附有着较大的差别。挥发性有机物随分子量的增大，其吸附效果越好，而可提取有机物随分子量的减小，其吸附效果越好。这主要是由于挥发性的有机物主要是一些极性比较小的有机物，而可提取的有机物是极性比较大的有机物，柱状活性炭本身可以看作是一个非极性吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质的吸附能力。而且，吸附质分子大小与柱状活性炭呈一定比例时，有利于吸附。对于极性较小的分子，分子量越大，越有利于吸附。
    主要结论：柱状活性炭对水体中各种有机物的吸附有非常大的竞争性，其对各种有机物吸附量的大小不仅与有机物的分子结构有关，而且与水体中有机物种类的多寡有关。同时，对于挥发性有机物与可提取有机物，它们在柱状活性炭上的吸附量与分子量的大小关系截然相反。可提取有机物随分子量的增大，其吸附性能减弱；而挥发性有机物随分子量增大起吸附性能亦增大。
    吸附性质是柱状活性炭的首要性质。柱状活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶。在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙，假定柱状活性炭的孔隙是圆筒孔形状，按一定方法计算孔隙的半径大小可分为二类：
    (1) 按IUPAC分：
    微孔          <1.0nm
    中孔          1-25nm
    大孔          >25nm。
    (2) 按习惯分：
    微孔          <150nm
    中孔          150-20 000nm
    大孔          >20 000nm。
    由于这些孔隙，特别是微孔提供了巨大的表面积。
    微孔的孔隙容积一般只有0.25-0.9mL/g，孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500-1500m2/g，通常以BET法测算，也有称高达3500-5000 m2/g的。柱状活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中，因此除了有些大分子进不了外，微孔是决定柱状活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0.02-1.0mL/g，表面积高可达几百平方米，一般只有柱状活性炭总蚕种的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。
    大孔的孔隙容积一般约为0.2-0.5 mL/g，表面积只约0.5-2 m2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入柱状活性炭内部较小的孔隙中去；二是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔之中。
    所提的柱状活性炭表面积理应包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因此不能误认为：把柱状活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。
    很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物为流体，在一定温度和压力下被柱状活性炭吸附，在高温低压下被吸附物又解吸出来，柱状活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华吸附。 
    柱状活性炭是具有弱极性的多孔性吸附剂，具有发达的细孔结构和巨大的表面积，是目前微污染水源水深度处理有效的手段，尤其去除水中农药杀虫剂，除草剂等微污染物质和臭味，消毒副产物等，是其它水处理单元工艺难以取代的。但柱状活性炭对有机物的去除也受到有机物特性的影响，主要是有机物的极性和分子大小的影响，同样大小的有机物，溶解度愈大，亲水性愈强，柱状活性炭对其吸附性愈差，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，对生化法和其它化学法难于去除的有机物，如形成色度和异嗅的物质，有较好的去除效果。
    柱状活性炭的孔径特点决定了柱状活性炭对不同分子大小的有机物的去除效果。柱状活性炭的孔隙按大小一般分成微孔、过渡孔和大孔，但微孔占绝对数量。柱状活性炭中大孔主要分布在炭表面对有机物的吸附作用小，过渡孔是水中大分子有机物的吸附场所和小分子有机物进入微孔的通道，而占95%的微孔则是柱状活性炭吸附有机物的主要区域。按照立体效应，柱状活性炭所能吸附的分子直径大约是孔道直径的1/2到1/10。也有人认为柱状活性炭起吸附作用的孔道直径（D）是吸附质分子直径（d）的1.7～21倍,佳范围是D/ d=1.7～6。所以，柱状活性炭对500～3000的有机物有十分好的去除效果，对于大于3000和小于500的有机物没有去除。对于小于500的有机物没有去除甚至增加原因，是由于小于500的有机物亲水性较强，易被分子量比其更大而憎水性强的能进入柱状活性炭微孔内的有机物所取代。

    随着科学的发展，柱状活性炭的用途也越来越广泛，随着国家对生态环境的重视，柱状活性炭也了挥着越来越大的作用。柱状活性炭的作用柱状活性炭具有一种强烈的“物理吸附”和“化学吸附”的作用，可将某些有机化合物吸附而达到去除效果，利用这个原理，我们就能很快而有效地去除水族箱水质中的有害物质、臭味以及色素等等，使水质获得直接而迅速的改善。水族市场出售有多种柱状活性炭产品，许多水族爱好者很难辨别它们的好坏。有的产品根本只是木炭而已，无法有效地去除有害物质，这种从表面上看起来象木炭的产品，通常具有光泽，好不要购买。好的柱状活性炭产品是经过“活化处理”的，所谓“活化处理”是指在制造过程中，将柱状活性炭的孔隙率给予显著地提高，使其更具吸附力。但是产品是否有经过“活化处理”用肉眼是很难辩识的，通常只能根据产品的特性说明去判断。此外，在选购时请记住颗粒愈小，效果愈好。因为它的总表面积愈大，孔隙愈多。但颗粒也不可太细而成粉末状，以免造成使用上的不便，影响到过滤器的过滤流量。一般以粒度约为直径1mm较佳。柱状活性炭虽然可用予去除水质中的悬浮物，但它的空隙很快就会被悬浮物堵塞，而失去原来的功效。所以应该把它放置在过滤棉的下面，让过滤棉先处理掉水质中的悬浮物后，过滤棉无法处理的可溶性有害物质再交由柱状活性炭来处理，但为防止颗粒太小的柱状活性炭随着滤水的尾程流入水族箱内，也为了以后能方便地更换，好是将它作为第二层过滤材料来放置，而将其他的过滤材料，诸如：生物过滤球、陶瓷圈等等放置其下。

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