給水深度處理活性炭的孔隙結構分布

給水深度處理活性炭的孔隙結構分布

影響水處理用活性炭性能的因素很多，就活性炭本身而言，主要是孔隙結構和表面的化學基團，而在這兩者之中，孔隙結構又是重要的因素。

按照前蘇聯科學院院士杜比寧（DUBININ）劃分法，活性炭的孔隙分類如下：微孔（D≤20Å），中孔（D=20-500Å），大孔（D＞500Å）；微孔又可以劃分為真微孔（D＜6Å）和次微孔（6Å＜D＜16Å）。

研究表明，并非所有的活性炭孔隙都能發揮吸附污染物的作用。從活性炭的孔隙功能圖可以看出（見圖2），不同的孔隙結構其功能（或作用）是不同的，根據分子本身的大小不同，每種物質都有對應的較小孔隙尺寸，污染物能進入的孔隙稱為有效孔隙（或將污染物能夠接近的活性炭表面稱為有效表面）。

從圖2可以看出，對有機污染物而言，主要是微孔和中孔起吸附作用。活性炭的吸附容量取決于其有效孔隙容積的多少，有效孔隙容積越大，則吸附量越大，反之則越小。

早在20世紀80年代，蔣仁甫通過試驗找到了區分有效和無效孔隙的數值，即D/d≥1.7（其中D為活性炭孔隙的直徑，d為吸附質（污染物）分子的直徑）。也就是說，只有孔隙直徑大于等于污染物分子直徑的1.7倍時，吸附才能發生，且D/d較好為3.6，因為在這種情況下，不僅孔隙容積利用率較高（＞70%），而且由于吸附質分子不是處于四周受力的情況下，脫附（再生）較容易。

根據D/d≥1.7結論，可取得不同分子量有機污染物的分子尺寸及所需要的活性炭較小孔徑，見表1。

表1有機污染物的分子尺寸及所需要的活性炭較小孔徑

綜上所述，吸附用給水深度處理活性炭較佳孔徑范圍為：17-37.91Å，即要求活性炭具有發達的微孔結構（D≤40Å），尤其是次微孔結構（12Å＜D＜32Å）。