（应用化学专业论文）活性炭表面改性及对饮用水中三氯甲烷吸附性能研究.pdf

高校教师硕士学位论文 摘要 饮用水水源遭受有机污染现象日趋普遍和严重，而绝大部分自来水厂仍然采 用传统工艺加氯消毒，使得城市自来水中有机物特别是三氯甲烷含量严重超标。 针对岳阳市自来水公司一水厂的出水水质和现行处理工艺，建议增加一道活性炭 吸附除有机物工序，采用浓硝酸、次氯酸和氨水对活性炭的表面进行了改性。研 究了表面改性对活性炭吸附三氯甲烷的性能影响。研究发现：硝酸氧化可显著增 加活性炭表面酸性基团的含量，提高活性炭的表面亲水性，降低p h 。( 水溶液中 固体表面净电荷为零时的p h 值) 值，并造成活性炭结构塌陷和比表面积的减少。 使活性炭吸附饮用水中有机物的能力大大降低。我们研究了以浓硝酸、次氯酸和 氨水去除水中三氯甲烷为主要目标表面改性活性炭吸附处理技术。立意方向为： 减少表面内酯基及羧基等含氧官能团的含量，增加活性炭表面的疏水性。鉴于 饮用水中三氯甲烷含量较低，采用理想溶液吸附模型( i a s t ) 来指导其吸附动力学 的研究，结果令人满意，另外，溶质计量置换吸附模型( s d m a ) 应用于上述研究 体系也取得了意外收获。即在其吸附等温线图上出现了“v ”字形的转折线。该点 对应饱和吸附量，可用来判断单分子层和多分子层吸附的分界点。 利用浓硝酸、次氯酸和氨水对活性炭的表面进行了改性并应用于饮用水中对 三氯甲烷等有机物的吸附，可明显降低水样中三氯甲烷的含量，使水质达到国家 标准规定的指标要求。 关键词：饮用水：活性炭；浓硝酸；次氯酸；氨水；表面改性；三氯甲烷；吸附 i i 堑丝耋塞堡墼丝墨塑竺型坐! 三壑里堡堡堕丝! i 塑塞 a b s t r a c t t h ed r i n k i n gw a t e rh e a d w a t e r ss o u r cs u f f e r so r g a n i cp o l l u t i o np h e n o m e n o n g r a d u a l l yw i d e s p r e a dw i t hs e v e r i t y ，b u tt h er u n n i n gw a t e rf a c t o r ys t i l la d o p t sa t r a d i t i d n a lc r a f lt oa d dt h ec h l o r i n ed i s i n f e c t i o n ，m a k i n gt h eo r g a n i cm a t t e ri nt h e c i t yr u n n i n gw a t e re s p e c i a l l yt h ec h l o r o f o r mc o n t e n ts e r i o u s l ye x c e e d st h ea l l o w e d f i g u r e t h et r a d i t i o n a lo n l yw a t e rc r a f tw i t hd i f f i c u l t y s a t i s f i e st h ep r o d u c t i o n q u a l i f i e dd r i n k i n gw a t e rt h er e q u e s t i nv i e wo fy u e y a n gr u n n i n gw a t e rc o m p a n y f a c t o r yw a t e rq u a l i t y ，w e u s e dt h et h i c kn i t r i c ，t h eh y p o c h l o r o u sa c i da n dt h e a m m o n i aw a t e rh a v ec a r r i e do nt h em o d i f i c a t i o nt ot h ea c t i v a t e dc h a r c o a l s u r f a c e s t a t e c l e a r l ys t u d i e dt h ef a c t o r t h ei n f l u e n c et o s t u d yt h es u p e r f i c i a l m o d i f i c a t i o nt ot h ea c t i v a t e dc h a r c o a la d s o r p t i o nt r i c h l o r oa l k a n ep e r f o r m a n c e t h e r e s e a r c hd i s c o v e r e dt h a tt h en i t r i ca c i do x i d a t i o nm a yr e m a r k a b l yi n c r e a s e ，t h e a c t i v a t e dc h a r c o a ls u r f a c ea c i d i c g r o u p s a n db a s e st h e c o n t e n t ，e n h a n c e st h e a c t i v a t e dc h a r c o a lt h es u p e r f i c i a lw a t e ra f f i n i t y ，f a l l st ot h ep h p z cv a l u e ，a n dc r e a t e s t h ea c t i v a t e dc h a r c o a ls t r u c t u r et oc a v ei nt h er e d u c t i o nw h i c ha c c u m u l a t e sw i t ht h e r e l a t i v es u r f a c e t h u si nt h ea c t i v a t e dc h a r c o a la d s o r p t i o nd r i n k i n gw a t e rh a st h e s l i g h tp o l l u t a n tp e r f o r m a n c et oh a v et h es e r i o u si n f l u e n c e t a k er e m o v e si nt h ew a t e r t oh a v et h es l i g h tp o l l u t a n ta st h eg o a la c t i v a t e dc h a r c o a ls u r f a c em o d i f i e dd i r e c t i o n i s ：t h er e d u c e ds u r f a c el a c t o n eb a s ea n dt h ec a r b o x y lg r o u pa n ds oo nc o n t a i nt h e o x y g e nf u n c t i o n a lg r o u pt h ec o n t e n t ，i n c r e a s ea c t i v a t e dc h a r c o a ls u r f a c es p a r s er i v e r c h a r a c t e r t h em o d i f i e da c t i v a t e dc h a r c o a li nh a sad r i n kt o g e t h e ri nt h ew a t e ru s e d a d s o r p t i o nt r e a t i n gp r o c e s s e s ，aw e a kb a s i c i t ye n v i r o n m e n ti sg o o d b e c a u s ei nt h e d r i n k i n gw a t e rh a st h es l i g h tp o l l u t a n tc o n t e n tt ob e l o w , m a yu s et h ei d e a ls o l u t i o n a d s o r p t i o nt h e o r e t i c a lm o d e l ( i a s t ) t op r o c e s s ，t h er e s u l ti ss a t i s f y i n g ，t h i sm o d e lt o s t u d i e st h ea c t i v a t e dc h a r c o a lt oa d dw a t e rh a st h es l i g h tp o l l u t a n tt h ea d s o r p t i o n r u l et oh a v et h e e x t r e m e l yi m p o r t a n tg u i d i n g s e n s e l n a d d i t i o n ，t h e s o l u t e m e a s u r e m e n tr e p l a c e m e n ta d s o r p t i o nm o d e l ( s d m - a 、a l s oo b t a i n e dt ot h ea b o v e r e s e a r c hs y s t e mh a si m a g i n e dn o tt h eb u ta c t u a l l yr e s u l t ，n a m e l ya p p e a r e d v ”t h e g l y p h e x t e n s i o nb r o k e nl i n ei n a d s o r p t i o n i s o t h e r m a lc h a r t t h i s p o i n t c o r r e s p o n d e n c es a t u r a t e da d s o r p t i v ec a p a c i t y , m a yu s ef o rt oj u d g et h em o n o l a y e r a n dt h ep o l y m o l e c u l a rl a y e ra d s o r p t i o np o i n to fd e m a r c a t i o n u s i n gt h ea q u af o r t i s ，t h eh y p o c h l o r o u sa c i da n dt h ea m m o n i aw a t e rh a v ec a r r i e d i 高校教师硕士学位论文 o nt h em o d i f i c a t i o nt ot h ea c t i v a t e dc h a r c o a ls u r f a c ea n da p p l i e si nt h ed r i n k i n g w a t e rt oo r g a n i cm a t t e rt h ea n ds oo nc h l o r o f o r ma d s o r p t i o n ，m a yo b v i o u s l yr e d u c e i nt h ew a t e rs a m p l et h ec h l o r o f o r mc o n t e n t ，e n a b l e st h ew a t e rq u a l i t yt oa c h i e v et h e n a t i o n a ls t i p u l a t i o nt h es t a n d a r d k e y w o r d ：d r i n k i n gw a t e r ；a c t i v a t e dc h a r c o a l ；t h i c kn i t r i c ；h y p o c h l o r o u sa c i d ； a m m o n i aw a t e r ；s u p e r f i c i a lm o d i f i c a t i o n ；c h l o r o f o r m ；a d s o r p t i o n i v 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所 取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的 法律后果由本人承担。 作者签名：弓磷日期：伊a 辞，月缈日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存, t d ，e 编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密d 。 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：多孝辫 导师签名。j i l q 日期矽厶年，月砰日 日期：押6 年厂月万日 高校教师硕士学位论文 第1 章引言 饮用水是指可以不经处理直接供给人体饮用的水。一般可分为自来水、矿泉 水和纯净水三大类。 饮用水的安全是全球关注的问题之一，联合国秘书长安南在第4 7 届联大会 议上指出：“提出安全的饮用水是人类的基本需求，因而也是人类的基本人权”。 随着工业的迅速发展、人工合成化合物的种类已达几千万种，与此同时大量 含有各种有毒、有害物质的工业废水、生活污水未经处理或只经简单处理便排入 天然水体，直接或间接地造成了饮用水水源的污染。目前全国大部分地表水源水 质里恶化趋势，水库湖泊水富营养化现象比较严重，水体污染的特点是有机物的 种类急剧增加。此外还有农田径流、大气沉降等非点源污染，致使水源污染日益 加剧，其中以有机污染最为严重，现在饮用水水质问题已成为当今世界面临的普 遍性问题。通过流行病学调查研究和对污染物质毒理学的验证，发现很多物质与 居民发病率具有很大的相关性，从而引起了人们对饮用水的卫生与安全性的极大 重视。为保证饮用水质量，世界各国不仅及时修订了本国的水质标准，而且制定 了控制水中有毒有害物质的对策。随着这些调查和研究工作的不断深入，人们逐 步认识到，常规的絮凝沉淀、过滤、消毒净化工艺已不能有效去除水中的病原菌、 病毒等，不能保障饮用水的卫生与安全。因此，以去除饮用水中有机污染及有毒 有害物质为目标责任制的饮用水尝试净化技术得到日益广泛的应用。水质对人类 健康影响主要表现在两个方面：微生物风险和化学物风险，前者表现为急性，后 者表现为慢性。目前，大多数城市自来水厂使用的仍然是已经使用了1 0 0 多年的 传统工艺。但由于饮用水源的水质不断受到环境污染而恶化，氯化消毒后，仍然 会有许多有毒有害的物质，如三氯甲烷( t h m s ) ，四氯化碳，余氯等微量有机污 染物。随着对饮用水加氯消毒副产物( d b p s ) 研究的深入，t h m s 已经成为一 个最重要的检测项引”。这些有机污染物的个体浓度虽然都很低，单独看来对人 体健康影响不大，但它们在人体内长时间积累，就会产生协同效应【2 】。对人体潜 在的危害已经不是用单独物质的浓度限制所能控制的。因而使得人们对饮用水的 安全表示担扰，从而促使人们不断探求新的水处理技术。 1 1 给水技术的发展 人类自有史记载以来就一直寻求改善其饮用水质的途径，以保证饮用安全。 早在4 0 0 0 年前印度人就利用木炭对水进行过滤，并将滤后的水，贮存于铜制容 器中以保持其新鲜。第一座供给全城用水的大型滤池于1 8 0 4 年在苏格兰的 活性炭表面改性及对饮用水中三氯甲烷吸附性能研究 p a i s l e y 建成。世界上第一座城市慢砂滤池水厂于18 7 2 年在纽约州的p o u g h k e e p s i c 建成。1 9 世纪过滤装置得到了改进，并在美国进行了过滤实验，当时麻 省理工学院( m i t ) 的w t s s e d g w i c h 教授主持了这项实验，这研究成果对 2 0 世纪有重大影响，由此开发的化学混凝过滤技术能处理很浑浊的原水。随后 人们采用沉淀水库来澄清污浊的原水，由于效果不太理想，又采用了加入混凝剂 来改进沉淀效果。世界公认的明矾混凝沉淀净水技术起源于中国。在1 9 世纪初 期由于饮水产生了一些水传播疾病如霍乱、痢疾、伤寒等病，夺出了成千上万人 的生命。这使得人们认为饮用水在饮用前必须消毒，其中最常用的方法就是将水 煮沸，最早提到用氯净化水的是18 3 5 年在费城由r o b l e y d u n g l i n s o n 博士在其发 表的“人类健康”一文提出的。第一座永久性的投氯消毒水厂于1 9 0 2 年在比利时 m i d d l e k e r k e 投入使用；最早用臭氧作为净水剂是1 8 9 3 年在荷兰。在2 0 世纪初 美国一些自来水公司尝试了应用紫外线进行消毒。1 9 9 9 年在中国香港召开的关 于“2 1 世纪革新的水与废水处理技术的进展”国际会议中，丹麦的哈尔莫斯教授 提出了“水的处理可以解释为从任何污染程度净化到满足需求的任何净化程度的 净化方法”。这预示着提供满足需求的任何净化程度的水在技术上已经具有可施 性，关键是需要多大的资金和运行费用，即经济承受能力成为制约技术应用的关 键。 1 2 饮用水净化技术的发展 饮用水的净化技术与工程设施，是保障人们饮用水卫生的安全的重要措施， 它是人类在与水源污染及由此引起的疾病所做的长期斗争中产生的和不断完善 的。回顾从1 8 0 4 年在英国p a i s l e y 建成世界上第一座城市慢砂滤池水厂至今已有 2 0 0 多年了，饮用水净化技术可分为下面几个不同阶段：第一阶段是从1 9 世纪 初到2 0 世纪6 0 年代，当时欧美一些城市由于排出的污水，粪便和垃圾使得地表 水和地下水源受到污染，造成水传染疾病的爆发，从而促进了饮用水去除和消灭 细菌技术的发展，其代表性的工艺流程为：混凝沉淀一砂滤一投氯消毒，这 是最普通的净水技术。第二阶段是从2 0 世纪6 0 年代开始，由于工业城市的迅速 发展，饮用水源不仅受到更多城市污水及工业废水的污染，而且遭受到更难控制 的非点源污染。如空气沉降，垃圾场的渗液等。1 9 7 4 年，r o o k 等【3 】人。从氯化 后的高色度水中检测出兰氯甲烷。经调查证明自来水中广泛存在三氯甲烷、四氯 化碳。而且是在氯化过程中形成的。监测数据表明，三氯甲烷是饮用水中最广泛 的合成有机污染物，而且出现的浓度也最高，检出t h m s 最高值为7 8 4 1 a g d m 3 i 。 据欧美国家的一些流行病学家的调查研究，长期饮用含多种微量污染物水的居民 群，其消化道的癌症死亡率明显高于饮用纯净水对照组的居民群 j 。因此，从饮 用水中去除这些微量污染物已成为第二阶段净水的首要任务，而当时采用的仍是 高校教师硕士学位论文 普通净水技术，它是无法有效去除这些微量污染物的。故此开发饮用水除污染的 新技术势在必行，为此，世界上经济发达国家和地区，美国、西欧、日本等广泛 地开展饮用水除污染新技术的试险研究及应用工作，对活性炭吸附、臭氧、二氧 化氯、高锰酸钾、过氧化氢等氧化剂氧化除污染的方法及其组成的净化系统进行 了大量的试验研究，取得了丰富的经验。后期随着膜工业的兴起，又将各种膜技 术引入饮用水深度处理领域，数十年来随着膜分离装置的工业化和膜分离技术的 发展，尤其是纳膜对有机污染物的选择性去除等独特优点，在这一领域的应用中 展示了强大的生命力，。并形成了以臭氧氧化和生物活性炭为代表的深度净化工 艺。我国目前在饮用水深度净化领域中作了大量的应用及研究工作，国家颁布了 饮用净水水质标准、供水行业2 0 0 0 年技术进步发展规划等作为评价饮用 水水质的依据。 1 3 饮用水处理技术 早在上世纪9 0 年代初，全球各个国家政府、行业协会都对2 1 世纪的饮用水 处理技术发展战略提出了构想，包括：饮用水消毒副产物的研究，饮用水生物稳 定性的研究、臭味的控制、生物处理技术、膜技术，臭氧化工艺研究、氯化杀菌 的研究，合成有机物的去处，健康风险的评估以及水处理经济效益的分析等。 饮用水常规的处理方法( 混凝、沉淀、过滤、消毒等) 主要是去除水中的悬 浮物和细菌，而对各种溶解性化学物质的去除率较低，不能完全消除水污染造成 的危害，更不能满足人们对饮用水质的高标准要求，加之长距离管道输送和高层 水箱的二次污染，饮用水已不再安全或卫生。因此应尽快采用先进的技术对饮用 水进行较为全面的处理。目前，随着水源污染的加剧和各国饮用水质标准的提高， 可去除各种有机物和有害化学物质的“饮用水深度处理”技术日益受到人们的重 视。要求采用更加有效的水处理方法，寻求一种占地少、维护管理方便、处理水 质稳定的工艺成为人们普遍关注的课题。经过水处理工作者不懈的努力，饮用水 处理技术有了较大的发展。目前饮用水处理技术主要有以下几个方面。 1 3 1 活性炭( g a c ) 技术 活性炭吸附主要用于饮用水的深度处理，通过活性炭吸附可以去除水中的臭 味、天然及合成有机物、微污染物质等，出水水质虽好，但对有毒的重金属、一 般的盐类、致癌的亚硝酸盐和放射性物质、细菌、病毒等则收不到去除效果，有 些物质( 如细菌) 在处理时间长时甚至会略有增加。活性炭总的来说它是属于一 种多孔疏水性吸附剂，对水中有机物的去除受到活性炭本身的特性和水中有机物 性质的影响，对于总有机碳( t o c ) 等综合性有机指标的去除随运行时间的变化 比较大，在吸附接近饱和时，对t o c 基本没有去除作用。当活性炭用于去除水 活性炭表面改性及对饮用水中三氯甲烷吸附性能研究 中的消毒副产物时，对三氯甲烷的去除周期较短。再者活性炭的价格也较高，使 其使用受到了一定的限制。 1 3 2 臭氧氧化法 臭氧氧化在水的处理中有着悠久的历史，最初主要是用来杀菌，臭氧作为限 度集合控制水的色度臭味有着明显的优势。三卤甲烷至今被认为是最后氯化形成 的主要消毒副产物，其中主要有氯仿，溴二氯甲烷，二溴氯甲烷和溴仿。有关氯 化消毒的有机卤代物的消毒副作用已有报道，其中氯仿已被证明确认为致癌物。 臭氧因其具有很强的氧化能力在近些年广泛地应用于饮用水处理中。目前已经转 变为去除水中的有机污染物质，臭氧对水中的三致物质的影响没有一定的规律， 其效果视水质而定。研究结果表明：臭氧化后的水的b d o c ( 生物可降解的溶解 性有机碳) 上升2 0 - - 3 0 ，a o c ( 生物可同化的有机碳) 上升3 倍左右。由于 某些污染物的难降解特性或形成不能进一步氧化的消毒副产物，此时一般宜采用 深度氧化法( a o p ) ，用产生羟基自由基的方法来进行更彻底的氧化。由于一旦 形成三氯甲烷后化学氧化不能将其去除，所以必须在最后消毒之前将其前质降 解，最可能的化学氧化加入点是预氧化、中间氧化和最后消毒。预氧化的目的是 去除无机物( f e 、m n ) 、色度、浊度和悬浮固体、异臭味，中间氧化的目的是降 解有毒害的微污染物，去除三卤甲烷前质和增加可生物降解性，为了完全去除有 机物还需依靠随后的砂滤或粒状活性炭( g a c ) 过滤。最后消毒是去除所有剩 余微生物和使消毒副产物形成的量最小。在实际应用中，采用0 3 u v 和0 3 ，h 2 0 2 深度氧化更加有效【o 】。尽管如此，化学氧化可能有双重作用：一方面破坏了三卤 甲烷的前质而另一方面形成三卤甲烷的新前质。因此，三卤甲烷的产生与氧化程 度有很大的关系，此外还与氧化的p h 值有关。 臭氧的消毒能力强，能氧化有机物，去除水中的色、味、溶解性的铁、锰及 酚等，但其在水中不稳定，容易失效，在管网中杀菌效力不能持久；而且设备复 杂投资大，能耗也大，目前在我国应用较少。另外，臭氧氧化后的水因新生成了 新的小分之有机化合物，使水的生物稳定性变差。当前，通常是把臭氧与活性炭 联合应用，才能有比较满意的效果。 1 3 3 活性炭膜技术 膜分离技术是一门新兴的高效分离、浓缩、提纯、净化技术，其主要特点是 节能，分离对象广、装置简单、易操作、易于自控、易维修特别适用于对热敏感 物质的分离、分级、浓缩与富集。目前，在世界范围内已开发研制出的有机膜主 要有滤膜( m f ) 、超滤膜( u f ) 、纳滤膜( n f ) 和反渗透膜( r o ) 。其中的微滤 和超滤因不能脱除各种低分子物质，故单独使用时不能称之为深度处理。反渗透 和纳滤作为水及其他液体分离膜之一，在分离膜应用领域占有主要地位。当今世 高校教师硕士学位论文 界上，反渗透、纳滤膜水处理装置的能力已达到每天数百万吨。 目前，随着水源的环境污染加剧和饮用水标准的提高，重点改善饮用水水质 是国际健康饮水的新潮流，传统的净水工艺已不能满足人们对饮用水质量的要 求，去除各种有机物和有害的化学物质的“饮用水深度处理”技术日益受到人们的 重视，从目前的研究方向和研究成果来看，利用膜分离技术对饮用水进行深度处 理应是今后大力发展的一项行之有效的技术。 活性炭可有效地去除水中的各种污染物，包括消毒副产物及其前质。在活性 炭上生长的微生物可降解部分有机物，减轻活性炭的负荷，延长活性炭的使用寿 命，但活性炭上微生物的增殖，也会使水中细菌总数增加，若要保证水在卫生学 上的安全性，必须加入大量的消毒剂，这可能会导致产生对人体有害乃至致癌的 消毒副产物。而若采用微滤或超滤膜，可有效的去除水中的病原寄生虫，细菌和 病毒。因为这一消毒过程为物理作用，不会产生副产物，所以采用活性炭超 滤联用技术可以达到目的，同时，由于活性炭降低了水中的有机物含量，可以减 轻有机物对膜的污染，延长膜的使用寿命。 1 3 4 臭氧生物活性炭联用技术【7 】 在当前饮用水质要求越来越高的情况下，生物活性炭的使用，已经受到了给 水界的瞩目。生物活性炭设计的定义为：利用活性炭的吸附以及活性炭层内微生 物的有机分解作用，延长活性炭吸附能力的方式，在欧洲，特别是以德国为中心， 该技术已广泛应用：在日本，把降低三卤甲烷和对付异味作为新的自来水课题， 以解决水质问题，准备了引入高度挣水处理的资金，充分发挥生物活性炭最大效 果，以极大有效地改善水质。自从饮用水中出现三卤甲烷的问题以后，在各国很 快对此技术引起了注意，但由于臭氧它的成本比较高，需要基建投资、设备投资。 尽管它具有比较强的氧化性，但很难在中小城市的自来水厂中推广应用。目前在 我国北方某些城市的自来水厂中也正在逐步应用。 1 3 5 超声波活性炭联用技术【8 】 超声波活性炭联用技术可以较好地去除自来水中的有机物，它主要是利 用超声波空化将水中的有机物降解，一般认为超声波降解水中有机物主要有两种 方式：空化效应和自由基效应。超声波技术具有少污染或无污染，设备简单的优 点，同时还伴有杀菌消毒的功效，是一种很有潜力的水处理新技术。超声波完全 降解自来水中的有机物需要较长的时间，由于成本等因素，生产上仅可能利用超 声波在较短的时间内将大分子有机物分解为小分子有机物，并不能达到有机物的 完全降解，将超声波技术和活性炭的技术联合应用则可以克服两种的缺点，取得 更好的效果，同时由于超声波的物理清洗效果可以延长活性炭的吸附周期，从而 可降低处理的成本。 活性炭表面改性及对饮用水中三氯甲烷吸附性能研究 1 4 活性炭概述 活性炭是用生物有机物质( 包括煤、石油和沥青之类在内) 经过炭化、活化 等工序制成的一种无定形炭。作为一种多孔固体吸附剂，具有吸附容量大、速度 快、饱和后可以再生，能有效地吸附各种有机物和无机物等优点。其优良的吸附 能力于1 7 7 3 年首次被谢勒明确肯定，之后便广泛地应用于化学工业和环境保护 等各个领域【9 。”。活性炭具有很大的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和 表面化学特性所决定的。其中，通过物理法、化学法以及物理化学联合处理对活 性炭进行物理结构特性的改性研究一直以来是人们的研究重点【l2 1 。对活性炭表 面化学特性的改性调变则在上世纪末才开始逐渐受到人们的重视【”】。 1 4 1 活性炭的分类 按其原料分类可分为煤质活质炭、木质炭、果壳炭和骨质炭；按其形态可分 为柱状炭，粒状活性炭( g a c ) 、粉末炭和纤维活性炭( a c f ) ：按结构可分为大 孔性活性炭和微孔性活性碳。 1 4 2 活性炭的物理结构 碳元素主要以金剐石、石墨和无定性碳三种形成存在【l4 1 。活性炭是由类似 石墨的碳微晶按“螺层形o 结构”排列，由碳微晶的强烈交联形成了发达的多孔 结构，具有巨大的比表面积，一般可高达1 0 0 0 - - 3 0 0 0 叮偿，由于结构上的不完 整，加之灰分和其它杂原子的存在，使活性炭的基本结构产生缺陷和不饱和价， 使氧和其它杂原子吸附着于这些缺陷上因而使得活性炭产生了各种各样的吸附 特性。活性炭的独特结构是具有多种孔隙，它可以发挥不同的功能，根据i u p a c 的分类，其孔径可分为微孔( d 2 n m ) ，中孔( d ：2 1 ，故n 2 、k 2 越大，活性炭对n o m 吸附越强，h e n r y 系数越小； n o m 的浓度c 2 ，。，因为n 1 ，所以c 2 。越大，n o m 对痕量溶质的影响 也越大