摘要：伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快，環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，這對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是非常不利的。活性炭由于自身的吸附功能可以有效處理污染問(wèn)題，現(xiàn)階段在水處理及空氣污染處理中發(fā)揮了良好的成效。但從目前情況來(lái)看，活性炭在應(yīng)對(duì)環(huán)境污染治理時(shí)還存在一定的局限，在今后的發(fā)展過(guò)程中還需對(duì)其不斷優(yōu)化。文章簡(jiǎn)要闡述了環(huán)境工程治理過(guò)程中活性炭的應(yīng)用原理及實(shí)施效果，并概述應(yīng)用過(guò)程中需要注意的事項(xiàng)，謹(jǐn)以此給予理論參考依據(jù)。
1 活性炭性質(zhì)及特點(diǎn)
活性炭是一種由煤、瀝青、石油焦、果殼等含碳原料制成的外觀呈黑色的粉末狀或顆粒狀的無(wú)定形碳。活性炭?jī)?nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)。普通活性炭的比表面積為500~1500m2/g，超級(jí)活性炭比表面積則高達(dá)3500~5000m2/g。活性炭所含主要元素是碳，含量為90%-95%。氧和氫大部分是以化學(xué)鍵的形式與碳原子相結(jié)合形成有機(jī)官能團(tuán)，氧含量4%~5%左右，氫含量一般是1%~2%。活性炭中常見(jiàn)的官能團(tuán)有：羧基、酚羥基和醌型羧基，此外還有醚、酯等。活性炭性質(zhì)與很多因素有關(guān)，比如制備原料，活化劑種類，活化劑用量，活化溫度，活化時(shí)間，加熱方式等。不同的制備方式所制備的活性炭的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)有很大的差別，因此對(duì)于同一種吸附質(zhì)來(lái)說(shuō)，其吸附性能也有很大的差異性。一般認(rèn)為，磷酸法制備的活性炭具有較多的介孔和較強(qiáng)的離子交換能力，堿法制備的活性炭微孔比較發(fā)達(dá)。因此可根據(jù)不同吸附質(zhì)的特點(diǎn)選擇所需要的活性炭種類。
根據(jù)不同吸附質(zhì)的特點(diǎn)選用不同性質(zhì)的活性炭種類是非常重要的。活性炭吸附作用有包括物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭豐富的微孔中，比如通過(guò)范德華力進(jìn)行吸附，物理吸附吸附熱很小，且是可逆的。另一方面由于活性炭表面存在不均勻力場(chǎng)，表面上的原子往往還有剩余的成鍵能力，當(dāng)吸附質(zhì)碰撞到活性炭表面上時(shí)便與表面原子間發(fā)生電子的交換、轉(zhuǎn)移或共有，形成吸附化學(xué)鍵的吸附作用發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、交換或共有，形成吸附化學(xué)鍵的吸附，此過(guò)程為化學(xué)吸附。
2 活性炭在水處理方面的應(yīng)用
作為一種廣譜的吸附劑，活性炭的應(yīng)用和研究開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到人們的重視。20世紀(jì)70年代以前，活性炭在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用主要集中于制糖、制藥和味精行業(yè)；后來(lái)又?jǐn)U展到水處理和環(huán)保等行業(yè)；20世紀(jì)90年代，除以上領(lǐng)域外，擴(kuò)大到溶劑回收、載體、醫(yī)藥、黃金提取、食品飲料提純、超級(jí)電容等眾多應(yīng)用領(lǐng)域陳。對(duì)于活性炭應(yīng)用的研究，正在向更廣泛的領(lǐng)域展開(kāi)。
2.1活性炭對(duì)水中重金屬離子的吸附
目前冶金、電鍍、電解、紡織印染、油漆、合金、造紙與尤機(jī)顏料制造等行業(yè)，每年排放大量含有多種重金屬離子的工業(yè)廢水。活性炭以其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)成為去除重金屬離子的常用吸附劑之一。在電鍍中行業(yè)中，鉻是用量較大的一種重金屬原料，在廢水中隨pH值的不同，六價(jià)鉻會(huì)以不同的形態(tài)存在。活性炭有非常發(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積，具有極強(qiáng)的物理吸附能力，但是，我們前期研究表明活性炭對(duì)以陰離子存在的重金屬吸附效果不佳，對(duì)于這種以陰離子存在的吸附質(zhì)，需要對(duì)活性炭表面進(jìn)行修飾，比如在借助活性炭巨大的比表面積在其表面上負(fù)載鐵或者是其他的正價(jià)金屬，通過(guò)對(duì)Cr產(chǎn)生化學(xué)吸附作用。達(dá)到去除水中微量Cr的目的。改性后的活性炭完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr，且吸附后的水可達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于正價(jià)重金屬離子的去除，活性炭是比較有優(yōu)勢(shì)的，陳芳艷等以活性炭纖維作為吸附劑，考察了水樣pH和震蕩時(shí)間對(duì)去除水中鎘、鎳、銅三種重金屬離子吸附效果的影響。結(jié)果表明，活性炭纖維對(duì)水中三種重金屬離子都具有良好的吸附性能，且吸附后的吸附劑易于再生，可重復(fù)利用，是去除水中離子態(tài)重金屬的優(yōu)良吸附劑。
2.2對(duì)水中有機(jī)物的吸附
活性炭對(duì)水中有機(jī)污染物有良好的吸附能力。如酚類化合物、苯類化合物、石油及石油產(chǎn)品等具有較強(qiáng)的吸附能力，而且對(duì)用生物法和其它化學(xué)法難以去除的有機(jī)污染物，除草劑、殺蟲(chóng)劑、農(nóng)藥、如異臭、亞甲藍(lán)表面活性物質(zhì)、合成染料、胺類化合物、合成洗滌劑及許多人工合成的有機(jī)化合物等都有較好的去除效果。吸附效果好，且沒(méi)有副產(chǎn)物的生成，克服了生物和化學(xué)方法處理化可能會(huì)產(chǎn)生更有毒性副產(chǎn)物的這一弱點(diǎn)。同時(shí)，活性炭吸附法對(duì)微污染有機(jī)物有很好的去除效果，這是其他方法所不及的。所以活性炭一般過(guò)濾作為最后的處理。
3 氣體污染防治
3.1室內(nèi)空氣污染的防治
人們的日常生活，如居室、廚房、廁所以及公共場(chǎng)所等，由于人們的生活活動(dòng)，都會(huì)給自己的生活小環(huán)境的空氣帶來(lái)一定程度的污染。其污染物主要是少量的H2S、SO2、CO、CO2、氮氧化物、NH3、居室裝潢的揮發(fā)性溶劑、油煙及汗酸臭味等等。采用活性炭吸附過(guò)濾法較為合適，通常是用活性炭過(guò)濾和空調(diào)、換氣設(shè)備聯(lián)用的方法。建議研制吸附性能好、流體阻力小的活性炭制品，嵌裝在空調(diào)或換氣設(shè)備（吸排油煙）的氣體人口位置，可能會(huì)收到理想效果，如能加上定期更換的服務(wù)定會(huì)大受歡迎。
3.2煙氣脫硫
煤和石油的使用都造成硫的排放，由其引起的全球的硫污染已經(jīng)成為大氣污染防治的一個(gè)重要內(nèi)容。我國(guó)70%的能源來(lái)自燃煤，硫已經(jīng)成為我國(guó)大氣污染的主要污染源。據(jù)國(guó)家有關(guān)部門(mén)的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)絕大部分大中城市和近三分之一的國(guó)土都受到酸雨的危害，有個(gè)別城市酸雨的pH已達(dá)到4。防治酸雨已成為我國(guó)環(huán)境保護(hù)的緊迫內(nèi)容。要治理硫的污染有兩條路可選：一是盡可能采用含硫低或不含硫能源，二是煙氣脫硫。
3.3種方法各有利弊，石灰乳中和法具有上馬快、易操作的優(yōu)點(diǎn)，但生成物為亞石膏，二次處理只能摻入做水泥，硫元素沒(méi)有很好利用；高壓電場(chǎng)法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、硫利用好，這是近年來(lái)才研究成功的方法，所得稀硫酸加氨水中和生成硫酸銨作為肥料，但硫化氫脫除有一定困難；活性炭脫硫國(guó)內(nèi)外均比較成熟，而且可以脫除SO2、H2S和有機(jī)硫。國(guó)外大型煙氣脫硫（如電廠脫硫）和國(guó)內(nèi)化肥廠的合成氣脫硫大多采用活性炭脫硫工藝。有研究表明：活性炭脫硫率與活性炭表面含氧基團(tuán)有關(guān)，主要與“=C=O”（烯酮基）有關(guān)。此外，活性炭擔(dān)載氧化鋁、硫酸錳、水楊酸和胺基可提高煙氣脫硫能力。
3.4汽車尾氣污染防治
研究表明：汽車已經(jīng)成為城市空氣的重要污染源之一，據(jù)測(cè)定，汽車燃油揮發(fā)物造成的污染占汽車總污染的30%~40%，占尾氣排氣污染的60%~70%。燃油揮發(fā)物和排氣中的碳?xì)浠衔镌谧贤饩�照射下會(huì)造成光煙霧污染。此外燃油的揮發(fā)既浪費(fèi)了能源，也給司機(jī)和乘客帶來(lái)了不愉快的氣味。發(fā)達(dá)國(guó)家，如美、日、西歐各國(guó)早在20世紀(jì)70年代就用活性炭吸附的燃油蒸發(fā)控制裝置（ELCD）來(lái)解決這一問(wèn)題。我國(guó)近年來(lái)也正在進(jìn)行這方面的研究開(kāi)發(fā)。
4 結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，隨著社會(huì)發(fā)展步伐的不斷加快，環(huán)境污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重，這在一定程度上給大眾健康帶來(lái)了危害，需要加以重視、妥善解決。有研究表明，活性炭在環(huán)境治理過(guò)程中顯現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)性能，其中較為明顯的是自身的吸附功能，繼而能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境的保護(hù)。