活性炭国家专精特新“小巨人”企业活性炭产学研合作

　　活性炭对废水中多环芳烃和苯酚的去除

　　多环芳烃和苯酚及其衍生物等有机污染物是废水中经常检测到的主要污染物之一。它们通常源于自然和人为来源，如烧瓦，火山爆发，石油勘探和精炼，采矿等。它们通常会流到它们生活在地下水和地表水中的水体中，从而导致数十年来的环境问题。它们是高度亲脂性的，半挥发性的，由于它们的非生物可降解的和稳定的性质。它们被归类为水中的持久性有机污染物。本次我们强调了吸附技术在去除废水中多环芳烃和苯酚方面的优势，对活性炭与其他多孔材料作为这些污染物潜在吸附剂的应用进行分析测试。

　　多环芳烃和苯酚的来源

　　由能源和电力需求驱动的工业活动一直是环境中多环芳烃和酚类化合物的主要来源。特别是，原油的精炼通常与各种副产品的生产相关，例如汽油，柴油，煤焦油等。原油和成品油的泄漏也已被大多数人认为是水中多环芳烃和酚类的主要来源之一。据估计，因为油轮事故或泄漏每年大约有数百万吨原油泄漏到海洋中。除石油和石化产品外，煤炭加工产生热量和电力以及焦炭生产也被认为是多环芳烃和酚类化合物进入水中的另一种方式。

　　通过活性炭去除多环芳烃和苯酚

　　在活性炭吸附过程中，溶液中的污染物被捕集在被称为吸附材料的悬浮颗粒表面上。吸附技术的动力是具有较高表面积和孔体积的活性炭或其它材料，用于去除废水中的多环芳烃和酚类。吸附过程通常在间歇式反应器中以小规模，非连续的方式进行，例如在研究实验室中进行，或者使用更先进的固定床反应器或塔技术进行中试规模的工业和水处理厂应用。

　　活性炭和其它吸附材料的区别

　　活性炭是高度从各种原料炭化活化后得到的多孔碳材料，具有高的碳含量，例如纤维素，半纤维素，木质素，脂质，蛋白质，单糖，和淀粉等原材料。活性炭的生产涉及在有限的空气供应下这些材料的热分解，然后进行活化以生成高度多孔的碳材料。并且被用于各种工业应用中，例如气体分离和纯化，液体和气体存储，超级电容器，电极，催化以及去除受污染废水中的有毒物质等。活性炭的性质很大程度上取决于前体材料，热解温度和活化条件所以很多专业吸附用的活性炭都是有专利技术的。不同形式的活性炭诸如粉末状活性炭和柱状活性炭剂是简单的外形上的改变对吸附效果都有很大的影响。另外，已经研究了使用改性的方法调节活性炭的孔结构和化学性质以针对吸附。

　　通常，活性炭与生物炭相比，活性炭表现出更好的去除能力和较短的平衡时间，以吸收多环芳烃和酚类在水性介质中。这可能与活性炭的较高孔隙率有关。然而，就来源而言，生物炭可以从不同的品种和丰富的农业废弃物原料中产生。此外，从经济角度来看，生物炭的生产成本比活性炭便宜。与后者不同，前者消耗的能量更少，并且在大多数情况下需要活化。但是，两种材料在对多环芳烃和苯酚的亲和力方面均被认为优于原始生物质。在两种情况下，吸附都是通过氢键和活性炭表面上的活性位与有机污染物的苯环和苯酚上的官能团之间的氢键和π–π电子供体-受体相互作用发生的，如图1所示。对于活性炭和生物炭，通过对多孔碳材料进行表面改性，可以获得更好的去除能力。另外，表面改性可能会导致更稳定的吸附剂。

　　图1：通过氢键和π-π相互作用将酚类吸附到活性炭上的机理。

　　废水中多环芳烃和苯酚的中试和工业规模吸附

　　工业废水处理一直是多环芳烃和苯酚的主要排放源。在大多数情况下，这些污染物会被大雨从土壤中冲走，或者直接从炼油厂，石化行业以及煤炭开采和加工区排放出来。因此，它们被沉积到市政废水和废水处理厂中。活性炭由于其较大的表面积和均匀的表面微孔强大，已成为废水处理厂中不可生物降解的污染物(如多环芳烃和苯酚)的后处理中常用的吸附剂。

　　在去除废水中多环芳烃和苯酚中活性炭与其他多孔炭材料相比，由于活性炭的孔隙率更高强度好，因此活性炭的开发潜力大。除了生物炭和活性炭外，其他衍生的多孔碳(例如石墨烯和纳米碳管)也有被使用。这归因于它们显着的高表面积以及通过形成氢和π-π键相互作用而对污染物的强亲和力也能去除一部分污染物。在废水处理中吸附技术是不可缺少的一项技术，根据所使用的吸附能达到很理想的效果。如果您不太了解怎么处理废水请直接咨询我们，韩研的研发技术为您服务。

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