活性炭國家專精特新“小巨人”企業活性炭產學研合作

　　活性炭對廢水中多環芳烴和苯酚的去除

　　多環芳烴和苯酚及其衍生物等有機污染物是廢水中經常檢測到的主要污染物之一。它們通常源于自然和人為來源，如燒瓦，火山爆發，石油勘探和精煉，采礦等。它們通常會流到它們生活在地下水和地表水中的水體中，從而導致數十年來的環境問題。它們是高度親脂性的，半揮發性的，由于它們的非生物可降解的和穩定的性質。它們被歸類為水中的持久性有機污染物。本次我們強調了吸附技術在去除廢水中多環芳烴和苯酚方面的優勢，對活性炭與其他多孔材料作為這些污染物潛在吸附劑的應用進行分析測試。

　　多環芳烴和苯酚的來源

　　由能源和電力需求驅動的工業活動一直是環境中多環芳烴和酚類化合物的主要來源。特別是，原油的精煉通常與各種副產品的生產相關，例如汽油，柴油，煤焦油等。原油和成品油的泄漏也已被大多數人認為是水中多環芳烴和酚類的主要來源之一。據估計，因為油輪事故或泄漏每年大約有數百萬噸原油泄漏到海洋中。除石油和石化產品外，煤炭加工產生熱量和電力以及焦炭生產也被認為是多環芳烴和酚類化合物進入水中的另一種方式。

　　通過活性炭去除多環芳烴和苯酚

　　在活性炭吸附過程中，溶液中的污染物被捕集在被稱為吸附材料的懸浮顆粒表面上。吸附技術的動力是具有較高表面積和孔體積的活性炭或其它材料，用于去除廢水中的多環芳烴和酚類。吸附過程通常在間歇式反應器中以小規模，非連續的方式進行，例如在研究實驗室中進行，或者使用更先進的固定床反應器或塔技術進行中試規模的工業和水處理廠應用。

　　活性炭和其它吸附材料的區別

　　活性炭是高度從各種原料炭化活化后得到的多孔碳材料，具有高的碳含量，例如纖維素，半纖維素，木質素，脂質，蛋白質，單糖，和淀粉等原材料。活性炭的生產涉及在有限的空氣供應下這些材料的熱分解，然后進行活化以生成高度多孔的碳材料。并且被用于各種工業應用中，例如氣體分離和純化，液體和氣體存儲，超級電容器，電極，催化以及去除受污染廢水中的有毒物質等。活性炭的性質很大程度上取決于前體材料，熱解溫度和活化條件所以很多專業吸附用的活性炭都是有專利技術的。不同形式的活性炭諸如粉末狀活性炭和柱狀活性炭劑是簡單的外形上的改變對吸附效果都有很大的影響。另外，已經研究了使用改性的方法調節活性炭的孔結構和化學性質以針對吸附。

　　通常，活性炭與生物炭相比，活性炭表現出更好的去除能力和較短的平衡時間，以吸收多環芳烴和酚類在水性介質中。這可能與活性炭的較高孔隙率有關。然而，就來源而言，生物炭可以從不同的品種和豐富的農業廢棄物原料中產生。此外，從經濟角度來看，生物炭的生產成本比活性炭便宜。與后者不同，前者消耗的能量更少，并且在大多數情況下需要活化。但是，兩種材料在對多環芳烴和苯酚的親和力方面均被認為優于原始生物質。在兩種情況下，吸附都是通過氫鍵和活性炭表面上的活性位與有機污染物的苯環和苯酚上的官能團之間的氫鍵和π–π電子供體-受體相互作用發生的，如圖1所示。對于活性炭和生物炭，通過對多孔碳材料進行表面改性，可以獲得更好的去除能力。另外，表面改性可能會導致更穩定的吸附劑。

　　圖1：通過氫鍵和π-π相互作用將酚類吸附到活性炭上的機理。

　　廢水中多環芳烴和苯酚的中試和工業規模吸附

　　工業廢水處理一直是多環芳烴和苯酚的主要排放源。在大多數情況下，這些污染物會被大雨從土壤中沖走，或者直接從煉油廠，石化行業以及煤炭開采和加工區排放出來。因此，它們被沉積到市政廢水和廢水處理廠中。活性炭由于其較大的表面積和均勻的表面微孔強大，已成為廢水處理廠中不可生物降解的污染物(如多環芳烴和苯酚)的后處理中常用的吸附劑。

　　在去除廢水中多環芳烴和苯酚中活性炭與其他多孔炭材料相比，由于活性炭的孔隙率更高強度好，因此活性炭的開發潛力大。除了生物炭和活性炭外，其他衍生的多孔碳(例如石墨烯和納米碳管)也有被使用。這歸因于它們顯著的高表面積以及通過形成氫和π-π鍵相互作用而對污染物的強親和力也能去除一部分污染物。在廢水處理中吸附技術是不可缺少的一項技術，根據所使用的吸附能達到很理想的效果。如果您不太了解怎么處理廢水請直接咨詢我們，韓研的研發技術為您服務。

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