粉状活性炭在水处理中的应用已有悠久的历史[1]。据记载,原捷克斯洛伐克在1925年率先在水处理中使用活性炭。到了20世纪50年代以后,粉状活性炭主要用于去除水中天然或加氯后产生的异嗅和异味。到1970年,法国的大型水厂引入粉末活性炭 (PAC)处理工艺。由于活性炭能有效去除污水中大部分有机物和某些无机物,因此, 20世纪60年代初,欧美各国开始大量使用活性炭吸附法处理饮用水和工业废水,而日本到1963年已普遍实现用粉末活性炭(PAC)净化饮用水。目前给水处理中应用粉末活性炭(PAC)已成为深度处理和微污染水处理的有效手段。
活性炭作为一种具有优良理化性质、巨大比表面积和选择性??性德的炭质吸附剂,已经被广泛应用于军工、贫品、冶金、化工、环境保护、制药、医药、生物化工等相关行业的净化、精制过程,可以去除多种徽量有毒、有害的化学物质。如经过生物或者合成技术生产的食品、药品和保健品的脱色精制处理,有机挥发性气体的回收和净化.水的净化处理等方面,活性炭吸附净化已经成为一种优选的方法。
粉状活性炭的性质:粉状活性炭是由无定形炭和不同数量灰分共同构成的一种吸附剂,其微孔结构发达,内外比表面大, 吸附性能优良,可有效去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药、天然有机物及人工合成有机物,且生产方便。粉状活性炭制造分成炭化和活化两步。炭化是在温度小于600℃的条件下,隔绝空气加热原材料,通过炭化去除大部分挥发成分,是原材料裂解成碎片,再组成稳定的新结构。通过活化,烧掉炭化时吸附的炭氢化合物及孔隙边缘炭原子,使活性炭孔隙结构发达,成为一种有多孔结构的炭。
根据X射线分析,粉状活性炭的结构由许多石墨型层状结构的微晶不规则集合而成。微晶的各层是以六个炭所组成的圆环为母体,但是有些部位上可以看到,炭原子之间的共价键已经断裂,特别是在层的边缘部位还有许多非结晶结构,这样的非结晶部位容易进行化学反应。微晶按三维空间连接时, 在微晶之间所形成的空隙,是粉状活性炭具有微孔结构的基础。这样,粉状活性炭的多孔性使活性炭具有极大的内表面积,而非结晶部位更加强了他对外界物质的吸附作用[1]。PAC吸附分物理吸附和化学吸附两种,物理吸附和化学吸附。。
粉状活性炭因其孔隙形状大小分布、表面官能团分布以及灰分组成和含量等性质的不同,表现出不同的吸附特性。这种化学性和孔隙组成的不同, 会影响有机物在活性炭孔隙中的迁移和扩散速度, 并使活性炭对有机物的吸附具有一定的选择性。在水处理中,对于不同的水质,所采用的活性炭炭种会不同,所以应在实验的基础上,选择合适该水源水质的高效经济的炭种。采用静态吸附试验,可以初步判断活性炭的吸附能力和吸附速度,初选最佳炭种。