活性炭是由含炭為主的物質作原料，經高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔，具有無比的表面積，能有效地去除色度、臭味，可去除二級出水中大多數有機污染物和某些無機物，包含某些有毒的重金屬。
活性炭的原理
1、過濾原理
活性炭過濾器是將水中懸浮狀態的污染物進行截留的過程，被截留的懸浮物充塞于活性炭間的空隙。濾層孔隙尺度以及孔隙率的大小，隨活性炭料粒度的加大而增大。即活性炭粒度越粗，可容納懸浮物的空間越大。其表現為過濾能力增強，納污能力增加，截污量增大。同時，活性炭濾層孔隙越大，水中懸浮物越能被更深地輸送至下一層活性炭濾層，在有足夠保護厚度的條件下，懸浮物可以更多地被截留，使中下層濾層更好地發揮截留作用，機組截污量增加。
從嚴格的理論上講，活性炭所具有的對懸浮物的截留能力來自活性炭所提供的表面積。流速低時，機組的過濾能力主要地來自活性炭的篩除作用，而流速快時，過濾能力來自活性炭顆粒表面的吸附作用，在過濾過程中活性炭所提供的顆粒表面積越大，對水中懸浮物的附著力越強。
2、吸附原理
根據吸附過程中活性炭分子和污染物分子之間作用力的不同，可將吸附分為兩大類：物理吸附和化學吸附（又稱活性吸附）。在吸附過程中，當活性炭分子和污染物分子之間的作用力是范德華力（或靜電引力）時稱為物理吸附；當活性炭分子和污染物分 子之間的作用力是化學鍵時稱為化學吸附。物理吸附的吸附強度主要與活性炭的物理性質有關，與活性炭的化學性質基本無關。由于范德華力較弱，對污染物分子的結構影響不大，這種力與分子間內聚力一樣，故可把物理吸附類比為凝聚現象。物理吸附時污染物的化學性質仍然保持不變。
由于化學鍵強，對污染物分子的結構影響較大，故可把化學吸附看做化學反應，是污染物與活性炭間化學作用的結果。化學吸附一般包含電子對共享或電子轉移，而不是簡單的微擾或弱極化作用，是不可逆的化學反應過程。物理吸附和化學吸附的根本區別在于產生吸附鍵的作用力。
吸附過程是污染物分子被吸附到固體表面的過程，分子的自由能會降低，因此，吸附過程是放熱過程，所放出的熱稱為該污染物在此固體表面上的吸附熱。由于物理吸附和化學吸附的作用力不同，它們在吸附熱、吸附速率、吸附活化能、吸附溫度、選擇性、吸附層數和吸附光譜等方面表現出一定的差異。
活性炭吸附技術在國內用于醫藥、化工和食品等工業的精制和脫色已有多年歷史。20世紀70年代開始用于工業廢水處理。生產實踐表明，活性炭對水中微量有機污染物具有的吸附性，它對紡織印染、染料化工、食品加工和有機化工等工業廢水都有良好的吸附效果。一般情況下，對廢水中以BOD、COD等綜合指標表示的有機物，如合成染料、表面性劑、酚類、苯類、有機氯、農藥和石油化工產品等，都有特的去除能力。所以，活性炭吸附法已逐步成為工業廢水二級或三級處理的主要方法之一。
吸附是一種物質附著在另一種物質表面上的緩慢作用過程。吸附是一種界面現象，其與表面張力、表面能的變化有關。引起吸附的推動能力有兩種，一種是溶劑水對疏水物質的排斥力，另一種是固體對溶質的親和吸引力。廢水處理中的吸附，多數是這兩種力綜合作用的結果。活性炭的比表面積和孔隙結構直接影響其吸附能力，在選擇活性炭時，應根據廢水的水質通過試驗確定。對印染廢水宜選擇過渡孔發達的炭種。此外，灰分也有影響，灰分愈小，吸附性能愈好；吸附質分子的大小與炭孔隙直徑愈接近，愈容易被吸附；吸附質濃度對活性炭吸附量也有影響。在一定濃度范圍內，吸附量是隨吸附質濃度的增大而增加的。另外，水溫和pH值也有影響
廢氣處理活性炭在有機合成中的作用主要有脫色、吸附和助濾，通常在活性炭的一次操作過程中，主要表現其中一個方面，其它方面的作用是次要的。
活性炭常見的作用是脫色，根據與極性分析，活性炭可以視為非極性物質，可以用來吸附非極性和小極性色素，適合在大極性溶劑中使用。物質中含有的色素大多屬于非極性或小極性色素，所以在常用脫色劑中常用的就是活性炭，常用的溶劑是水和醇類。一般在需要脫色時，不需要考慮色素的極性，直接以活性炭脫色，通過觀察溶液在脫色前后的變化來判斷脫色效果。
一般的操作過程如下：
待脫色物質加入到一定量溶劑中，加熱全溶，加入一定量活性炭，攪拌一段時間，熱濾，濾液濃縮。待脫色物質為含有可見色素的固體或液體，以固體居多；溶劑量一般為3-10倍，太少不易操作，在熱濾時損失大；太多成本過高，也沒有必要；溶劑一般為大極性溶劑，甲醇、乙醇和水等，如果脫色后需要結晶，一般需要篩選出適合的溶劑；活性炭加入量一般為溶質（即待脫色物質）的5-10%，視情況可以增減；攪拌時間一般在30分鐘到2小時不等，視情況可以增減；濾液視情況處理，如果脫色前后外觀顏色變化不大，可以再加活性炭重復脫色；如果需要重結晶，直接冷卻結晶或適當濃縮后冷卻結晶；如果待脫色物質是液體，一般濃縮至干。
這里的雜質主要指不溶物，如無機鹽、灰塵和物理雜質等，活性炭脫色其實也屬于除雜，只是脫色除的是有機可見光吸收雜質。除雜的過程非常簡單，和脫色過程類似，全溶后加活性炭攪拌后直接過濾，濃縮。單純除雜其實可以不加活性炭，直接全溶過濾即可，加活性炭主要是利用其有助濾的作用，對過濾有利。
吸附主要針對焦油和粘性雜質，這一類物質如果不加活性炭，直接過濾則堵塞過濾介質，以活性炭吸附后一般作用明顯。主要利用吸附作用時，活性炭可以用硅膠或硅藻土代替，區別不大。通常在活性炭的使用過程中，活性炭同時表現出脫色、除雜和吸附三種作用，有色雜質進入活性炭分子內部，焦油和粘性雜質存在于活性炭顆粒之間，在過濾時活性炭助濾了不溶雜質的過濾過程。三種作用不可割裂來看。
活性炭在有機合成中的作用其實很簡單，但活性炭的使用中經常出現其它問題。常見的問題有：
活性炭脫色效果不佳，多次脫色后濾液顏色仍較重；活性炭脫色損失大，脫色一次損失10%以上；活性炭穿透濾紙濾布，產品中含有少量活性炭；加活性炭過濾時過濾很慢，總堵濾紙濾布；用完活性炭后的反應釜非常難洗，怎么洗都洗不干凈；
活性炭脫色效果不佳通常與色素的極性有關，同一種脫色劑不可能適用所有的色素；脫色損失大，一般是由于產品在活性炭上吸附過大有關；活性炭穿透濾紙濾布，主要原因是活性炭型號選擇有誤；堵塞濾紙濾布除與活性炭型號有關外，還與不溶物粒度有關；至于反應釜難洗，與活性炭本身性質有關。
活性炭制造回收利用
①回收溶劑的再利用。直接回收的溶劑，往往含有在該溫度下的平衡溶解水分。這個現象在采用水蒸氣解吸法的場合，是所有溶劑回收裝置的共同點。因此，對于杜絕水分的產品，在使用回收溶劑時預行脫水、燕餾等提純操作。在所含的雜質當中也可能含有微量金屬、根據其用途，應對這雜質組成進行充分研究以后再加以利用。在實踐中，對溶劑進行回收的炭，特別應關注其吸附性能和脫附性能之間的平衡，好能根寸對活性炭的孔徑分布進行合理設計和調整，使其對溶劑的有和吸附量與可脫附量之間的差值)大化;當活性炭僅用于溶劑行溶劑無害化處理(多采用焚燒或催化燃燒)時，雖然脫附性能亦但要求會大大低于回收時的情況。
活性炭回收溶劑技術在我國的應用
我國已在諸多行業如印刷、油漆、橡膠、膠片、石棉制品和合成纖維等成功應用活性炭溶劑回收技術，取得顯著的社會益。例如杭州新華造紙廠采用活性炭回收技術后，降低溶劑獲純利潤約70萬元，同時周邊大氣環境顯著改善[6];北京單位采用國內新開發的活性炭溶劑回收技術后，工作環境中的大*善、大氣中苯、甲苯等有害物質的含量從每立方米幾百毫凈化效率達90%[8);據資料介紹、國內某化纖廠采用活性回收二硫化碳，回收率接近90%，減少了大氣污染，顯著改善并降低了生產成本。目前我國已有許多行業采用活性炭溶劑回收幾種溶劑，有效減少了大氣污染
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