饮用水处理中的材料——活性炭的种类

         活性炭（carbon）是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。

       活性炭声名远扬是从第一次世界大战开始。1915年第一次世界大战期间，德军向英法联军使用了可怕的新武器——化学毒气氯气。英法士兵当场死了五千多人，受伤的有一万五千多人。有“矛”必然就会发明“盾”，有化学毒气必然就会发明防毒武器。在两个星期后，军事科学家就发明了防护氯气毒害的武器，他们给前线每个士兵发了一种特殊的口罩，这种口罩里有用硫代硫酸钠和碳酸钠溶液浸过的棉花。这两种药品都有除氯的功能，能起到防护的作用。但是如果敌方改用第二种毒气，这种口罩就无能为力了。

       事实也是如此，此后不到一年，双方已经用过十几种不同的化学毒气，包括现今人们所熟知的芥子毒及氰氢化合物。所以必须找到一种能使任何毒气都会失去毒性的物质才好。这种万能的解毒剂在1915年末被科学家找到了，它就是活性炭。在1917年，交战双方的防毒面具里都装上了活性炭。毒气对交战士兵的危害程度就大大降低了。

       随着全球环境污染的加剧，活性炭又从战争进入普通百姓的生活中，它广泛应用于饮用水净化，污水处理厂等方面。活性炭由于具有吸附、催化和一定的化学反应性能，同时又具有物理、化学的相对稳定性，广泛应用于几乎所有国民经济部门和人们的日常生活中。

       活性炭种类与功能

       由于原料来源、制造方法、外观形状,应用场合不同，活性炭品种不下千种。

        ① 按原料来源

       木质活性炭：木质活性炭是指由木材、农作物秸秆、竹材及其加工废弃物和果壳为原料制造的活性炭产品，（如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉碳等）。

       矿物质原料活性炭：这一类活性炭是指由各种煤和石油及其加工产物（包括煤焦油、煤沥青、煤半焦、石油烃类、石油渣油、石油沥青、石油焦等）为原料制成的活性炭。

       其他原料的活性炭：为了科学研究和特殊用途的需要以及扩大活性炭原料来源，也可以用合成树脂、废橡胶、废塑料、生活和工业垃圾中的有机物等为原料制造活性炭。现在还有用金属碳化物为原料，将金属除去而制造中孔特别发达的活性炭。

       再生活性炭：为了充分利用资源，许多在不同场合对已经使用过且已失去吸附性能的活性炭经过不同方法的加工又恢复了全部或部分吸附性能，进行重复使用。使失去吸附性能的活性炭恢复吸附活性的过程叫活性炭再生，经过再生过程加工的活性炭叫再生活性炭。再生方法有热再生、化学洗脱、溶剂萃取再生、生物再生等。

       ② 按制造方法

       可分为化学法活性炭（化学炭）：将含碳原料与某些化学药品混合后进行热处理，制取活性炭的方法叫化学法。用化学法生产的活性炭又称为化学法活性炭或化学炭。可以作为化学法的化学药品又称作活化剂，活化剂有氯化锌、氯化钙、碳酸钾、磷酸、磷酸二氢钾、硫化钾、硫酸、氢氧化钾、氢氧化钠、硼酸等，许多酸、碱、盐都可以用作活化剂，主要从活性炭的性能和经济性来考虑采用何种活化剂。

       化学制法制造活性炭由于加入了化学品在制造过程中应当极其重视环境保护以及产品中可能存在微量非原料带入的元素的影响问题。

       物理法活性炭：以炭为原料用水蒸气、二氧化碳、空气（主要是氧）或它们的混合物（烟道气）为活化介质，在高温（600～1000℃）进行活化制取活性炭的方法叫物理法。物理法制的活性炭叫物理法活性炭，也称作物理炭。

       一般说来物理炭的微孔（孔直径或孔宽小于1.5纳米的空隙）发达，主要用于气相吸附场合或小分子液相吸附场合。

       化学—物理法或物理—化学法活性炭：在了解化学炭和物理炭的同时，还应当提及化学—物理法或物理—化学法活性炭。选用不同的原料和采用不同的化学法与物理法的组合可以对活性炭的孔隙结构进行调控，从而制取许多性能不同的活性炭。这种化学—物理法或物理—化学法是许多年来及今后相当长时期内世界各国活性炭工作者非常关注的活性炭制取方法。

       由于原料来源、制造方法、外观形状,应用场合不同，活性炭品种不下千种。

       ③ 按照外观形状

       粉状活性炭（PAC）：一般将90% 以上通过80目标准筛或粒度小于0.175mm的活性炭通称粉状活性炭或粉状炭。粉状炭在使用时有吸附速度较快，吸附能力使用充分等优点，但需专有的分离方法，随着分离技术的进步和某些应用要求的出现，粉状炭的粒度有越来越细化的倾向，有的场合已达到微米甚至纳米级。

       颗粒活性炭（GAC）：通称把粒度大于0.175mm的活性炭称作颗粒活性炭。颗粒活性炭又分为下列几种：1. 不定型颗粒活性炭，一般由颗粒状原料经炭化、活化，然后破碎筛分至需要颗粒度制成，也可以用粉状活性炭加入适当的粘结剂经适当加工而成。2. 圆柱形活性炭，又称柱状炭，一般由粉状原料和粘结剂经混捏、挤压成型再经炭化、活化等工序制成，也可以用粉状活性炭加粘结剂挤压成型。柱状炭又有实心和中空之分，中空柱状炭是柱状炭内有人造的一个或若干个有规则的小孔。3. 球形活性炭，球形活性炭形状为圆球形的活性炭，它的制取方法与柱状炭类似，但有成球过程。也可以用液态含碳原料经喷雾造粒、氧化、炭化、活化制成，还有可以用粉状活性炭加粘结剂成球加工而成。球形活性炭也有实心和空心球形活性炭之分。

       活性炭纤维（ACF）：活性炭纤维是新一代高效活性吸附材料和环保功能材料，是活性炭的更新换代产品。较高的技术含量和较高的产品附加值是其主要特征，可使吸附装置小型化，吸附层薄层化，吸附漏损小，效率高，节能经济，可以完成颗粒活性炭无法实现的工作。

       烧结活性炭：烧结活性炭滤芯是80～100目的炭粉通过磨具高温定型生产。烧结成10"20"30"40"等规格活性炭滤芯，并能够为用户定做特殊尺寸的滤芯。烧结活性炭滤芯不仅用于吸附水中的异味及溶解于水中的余氯，而且能够过滤水中的杂质。

       压缩活性炭：压缩活性炭滤芯是采用30～60目无毒，无味高效值的植物活性炭或煤质活性炭做主体，再辅以食用级材料黏合，经特殊工艺加工成型，加上外层PP织布包覆。过滤孔径为5～10微米，它集吸附、过滤、截获催化作用于一体，是目前液体、空气净化行业中替代散状活性炭较为理想的新型换代产品。

       ④ 载银活性炭  

       选用优质果核壳为原料，采用特殊载银工艺精制而成。广泛用于净水器、矿泉壶饮水机等净化灭菌设备中，其净化水的效果高于普通净水炭。载银后的活性炭依照银离子的微动效应起到抑菌、杀菌的作用。