摘要：工業廢水的處理方法很多，主要有化學沉淀法、電解法和膜處理法等，本文介紹的是活性炭吸附法。活性炭的表面積巨大，有很高的物理吸附和化學吸附功能。因此活性炭吸附法被廣泛應用在廢水處理中，而且具有效率高、效果好等特點。
一、活性炭
活性炭是一種經特殊處理的炭，具有無數細小孔隙，表面積巨大。活性炭有很強的物理吸附和化學吸附功能，而且還具有解毒作用。解毒作用就是利用了其巨大的面積，將毒物吸附在活性炭的微孔中，從而阻止毒物的吸收。同時，活性炭能與多種化學物質結合，從而阻止這些物質的吸收。
1 活性炭的分類
① 按原料來源分：可分為木質活性炭（如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭等）、礦物質原料活性炭（各種煤和石油及其加工產物為原料制成的活性炭）、其他原料制成的活性炭（如廢橡膠、廢塑料等制成的活性炭）。
② 按外觀形狀分：一般分為粉末狀或顆粒狀。一般將90%以上通過80目標準篩或粒度小于0.175mm的活性炭通稱粉狀活性炭或粉狀炭。粉狀炭在使用時有吸附速度較快，吸附能力使用充分等優點，但需專有的分離方法。隨著分離技術的進步和某些應用要求的出現，粉狀炭的粒度有越來越細化的傾向，有的場合已達到微米甚至納米級。粉末狀的活性炭吸附能力強，制備容易，價格較低，但再生困難，一般不能重復使用。通常把粒度大于0.175mm的活性炭稱作顆料活性炭。顆粒狀的活性炭價格較貴，但可再生后重復使用，并且使用時的勞動條件較好，操作管理方便。因此在水處理中較多采用顆粒狀活性炭。
顆料活性炭又分為下列幾種：
不定型顆料活性炭。不定型顆料活性炭一般由顆粒狀原料經炭化、活化、然后破碎篩分至需要粒度制成，也可以用粉狀活性炭加人適當的黏結劑經適當加工而成。
圓柱形活性炭。圓柱形活性炭又稱柱狀炭，一般由粉狀原料和黏結劑經混捏、擠壓成型再經炭化、活化等工序制成。也可以用粉狀活性炭加黏結劑擠壓成型。柱狀炭又有實心和中空之分，中空柱狀炭是柱狀炭內有人造的一個或若干個有規則的小孔。
球形活性炭。球形活性炭顧名思義是圓球形的活性炭，它的制取方法與柱狀炭類似，但有成球過程。也可以用液態含碳原料經噴霧造粒、氧化、炭化、活化制成,還可以用粉狀活性炭加黏結劑成球加工而成。球形活性炭也有實心和空心球形活性炭之分。
③ 其他形狀的活性炭。除了粉狀活性炭和顆粒活性炭兩大類外，還有其他形狀的，如活性炭纖維、活性炭纖維毯、活性炭布、蜂窩狀活性炭活性炭板等等。
2 活性炭吸附
活性炭是經過特殊加同的，表面分子受到的作用力往往不能抵消，所以能量高。當與其他物質接觸會發生吸附，有物理吸附，范氏力，化學吸附—碳與某些物質形成化學鍵。我們可以利用活性炭具有強吸附作用原理，如防毒面具中裝有活性炭，可吸附有毒有害氣體，還可以用活性炭脫色。水質凈化是通過活性炭的吸附作用除去有害有機物質及重金屬離子，以達到凈化水質的目的。
3 影響活性炭吸附的因素
吸附能力和吸附速度是衡量吸附過程的主要指標。吸附能力的大小是用吸附量來衡量的。而吸附速度是指單位重量吸附劑在單位時間內所吸附的物質量。在水處理中，吸附速度決定了污水需要和吸附劑接觸時間。
活性炭的吸附能力與活性炭的孔隙大小和結構有關。一般來說，顆粒越小，孔隙擴散速度越快，活性炭的吸附能力就越強。污水的pH值和溫度對活性炭的吸附也有影響。活性炭一般在酸性條件下比在堿性條件下有較高的吸附量。吸附反應通常是放熱反應，因此溫度低對吸附反應有利。
當然，活性炭的吸附能力與污水濃度有關。在一定的溫度下，活性炭的吸附量隨被吸附物質平衡濃度的提高而提高。
二、活性炭在污水處理中的應用
由于活性炭對水的預處理要求高，而且活性炭的價格昂貴，因此在廢水處理中，活性炭主要用來去除廢水中的微量污染物，以達到深度凈化的目的。
1 活性炭處理含鉻廢水
鉻是電鍍中用量較大的一種金屬原料，在廢水中六價鉻隨pH值的不同分別以不同的形式存在。
活性炭有非常發達的微孔結構和較高的比表面積，具有很強的物理吸附能力，能有效地吸附廢水中的Cr（VI）。活性炭的表面存在大量的含氧基團如羥基（-OH）羧基（-COOH）等，它們都有靜電吸附功能，對Cr（VI）產生化學吸附作用。完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr（VI），吸附后的廢水可達到國家排放標準。試驗表明：溶液中Cr（VI）質量濃度為50m/L，pH=3，吸附時間1.Sh時，活性炭的吸附性能和Cr（V）的去除率均達到較佳效果。
因此，利用活性炭處理含鉻廢水的過程是活性炭對溶液中Cr（V）的物理吸附、化學吸附、化學還原等綜合作用的結果。活性炭處理含鉻廢水，吸附性能穩定，處理效率高，操作費用低，有一定的社會效益和經濟效益。
2 活性炭處理含氰廢水
在工業生產中，金銀的濕法提取、化學纖維的生產、煉焦、合成氨、電鍍、煤氣生產等行業均使用氰化物或副產氰化物，因而在生產過程中必然要排放一定數量的含氰廢水。
活性炭用于凈化廢水已有相當長的歷史，應用于處理含氰廢水的文獻報道也越來越多。但由于CN、HCN在活性炭上的吸附容量小，一般為3mgCN/gAC~8mgCN/gAC（因品種而異），在處理成本上不合算。
3 活性炭處理含汞廢水
活性炭有吸附汞和含汞化合物的性能，但吸附能力有限，只適宜于處理含汞量低的廢水。如果含汞的濃度較高，可以先用化學沉淀法處理，處理后含汞約lmg/L，高時可達2mg/L~3mg/L，然后再用活性炭做進一步的處理。
4 活性炭處理含酚廢水
含酚廢水廣泛來源于石油化工廠、樹脂廠、焦化廠和煉油化工廠。經實驗證明：活性炭對苯酚的吸附性能好，溫度升高不利于吸附，使吸附容量減小；但升高溫度達到吸附平衡的時間縮短。活性炭的用量和吸附時間存在較佳值，酸性和中性條件下，去除率變化不大；強堿性條件下，苯酚去除率急劇下降，堿性越強，吸附效果越差。
5 活性炭處理含甲醇廢水
活性炭可以吸附甲醇，但吸附能力不強，只適宜于處理含甲醇量低的廢水。工程運行結果表明，可將混合液的COD從40mg/L降至12mg/L以下，對甲醇的去除率達到93.16%~100%，其出水水質可以滿足回用到鍋爐脫鹽水系統進水的水質要求。
6 煉油廠的深度處理
煉油廠含油廢水，經隔油，氣浮和生物處理后，在經砂濾和活性炭過濾深度處理。廢水的含酚量從0.1mg/L（經生物處理后）降至0.005mg/L，氰從0.19mg/L降至0.048mg/L，COD從85mg/L降至18mg/L。
三、前景
隨著科學技術的進步和廢水處理的特殊要求，活性炭的研究從本身的孔結構和比表面積逐步發展到研究表面官能團對活性炭吸附性能的影響。
例如，活性炭纖維（簡稱ACF）近年來在處理廢水方面受到了科研工作者的重視，它的直徑一般為5μm~20μm，其制備原理與傳統的活性炭制備相同，即將纖維狀碳在800℃以上用水蒸氣或二氧化碳活化處理。纖維狀活性炭的孔隙結構以微孔為主，中孔很少，幾乎沒有大孔，比表面積可達2500m2/g具有吸附和脫附速率決吸附容量大,導電性高等特點。
實驗表明，ACF對苯酚的吸附容量為248mg/g，吸附飽和后經多次再生吸附容量幾乎不變，吸附性能比活性炭好。室溫時，在酸性或中性條件下，向100mL濃度為282mg/L的含酚模擬廢水投加活性炭纖維0.5g，恒溫振蕩30min，苯酚去除率可達91%。近來，人們發現活性炭不僅有吸附特性，同時表現出催化特性，由此而發展起來的催化氧化法日益受到重視，其研究也在不斷深化。為了提高處理效率，從研究催化氧化機理出發，改變活性炭的表面結構，提高活性炭的能力，尋找理想的吸附劑。
四、結束語
從上世紀六七十年代起環境保護逐漸成為活性炭較大的消費領域，包括氣、液相吸附的環保用活性炭往往占發達國家總用量的60%以上。環保中的氣相處理是各種工業生活廢氣的凈化和回收有用溶劑。環保中的液相吸附處理中主要用于人們生活的上、下水和工業廢水的處理上。發達國家的人們的飲用水、城市生活廢水、工業廢水基本上都采用包括活性炭處理在內的三級凈化，發達國家用于水處理的活性炭約占其總用量的40%~50%。當前，中國使用活性炭吸附法處理廢水的方法處于初始發展階段。一些有關的理論和技術還不夠成熟。而且，在我國，目前活性炭的供應比較緊張，再生設備少，再生費用高，限制了活性炭的廣泛使用。不同應用需要不同功能的活性炭。原有的活性炭產品不能滿足新的要求，因而不斷開發新的活性炭產品就顯得十分重要。所以，它需要專業工作者的積極參與和政府的鼎力支持，采取多學科交叉與融合的研究方法，使活性炭處理廢水技術向著更加科學美好的方向發展。