一、活性炭的定义

活性炭用木屑、果壳、褐煤等含碳物质为原料，经碳化和活化制成。有粉状（粒径为10～50微米）和颗粒状（粒径为0.4～2.4毫米）两种。通性是多孔，比表面积大。总表面积达每克500～1000㎡。主要性能参数是吸附容量和吸附速率。吸附容量是单位重量活性炭达到吸附饱和时能吸附的溶质量，和原料、制造过程及再生方法有关。吸附容量越大，所用活性炭量越省。

活性炭是我们所熟知的空气污染治理方式，对新买的汽车、新装修好的房子，很多人都会选择买一些活性炭包放在里面，用于除甲醛、除异味。除了生活中的应用场景之外，活性炭还普遍使用在工业废气污染治理上。

二、活性炭的吸附原理

1.结构及原理

根据活性炭的外形，通常分为粉状和粒状两大类。粒状活性炭又有圆柱形、球形、空心圆柱形和空心球形以及不规则形状的破碎炭等。随着现代工业和科学技术的发展，出现了许多活性炭新品种，如炭分子筛、微球炭、活性炭纳米管、活性炭纤维等。

活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构，活性炭表面也有一定的化学结构。在活性炭制备过程中，炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键，能与诸如氧、氢、氮和硫等杂环原子反应形成不同的表面基团，这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。X 射线研究表明，这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘，产生含氧、含氢和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时，这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性3种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、苯酚等，可促进活性炭对碱性物质的吸附；碱性表面官能团主要有吡喃酮（环酮）及其衍生物，可促进活性炭对酸性物质的吸附。

三、使用活性炭吸附时的注意事项

活性炭吸附工艺流程图中集气罩的作用是收集污染分子；过滤装置的作用是清除灰尘、水分、油脂等会堵塞活性炭孔隙的物质；活性炭吸附箱的作用是提供活性炭和污染分子接触的平台；引风机的作用是提供污染分子流动的动力，烟囱的作用是排放处理后的干净的空气。

1.污染分子与活性炭要充分的接触

首先要想实现孔隙中的分子间作用力和官能团的化学反应，就需要污染分子与活性炭近距离的接触，而通过活性炭吸附箱和引风机就能实现这种接触。其次对活性炭吸附箱方面来说，在设计时的“曲曲折折”，就是要确保进入箱内的污染分子总是要通过活性炭。而下图中白色的挡板就是为了确保废气必须经过活性炭。

另外，对引风机方面来说，引风机的功率的大小也有至关重要的影响。风力过小，吸力不够抽不干净；风力过大，风速过快，导致污染分子在活性炭吸附箱内停留时间不足，活性炭就没有充足的时间来捕获污染分子。一般情况，固定床吸附装置气体流速：颗粒状活性炭气体流速＜0.60m/s；纤维状活性炭气体流速＜0.15m/s；蜂窝状活性炭气体流速＜1.20m/s。

2.活性炭的量与质量

活性炭是通过孔隙和官能团来捕获污染分子的，所以为确保充足的孔隙和官能团，至少要把控好两个方面：充足量的活性炭和高质量的活性炭。

第一方面活性炭添加的量，一般来说可按照下表计算填装量。

第二方面高质量的活性炭，优质炭一般呈墨黑色，劣质炭一般颜色偏灰或有锈色；使用中的活性炭，如已发白发霉，则基本已失去吸附性能。一般来说，活性炭在累计运行500小时或安装3个月后便需要换新。

3.活性炭活性需要过滤装置保护

过滤装置需因地制宜，如收集的废气中灰尘较多，就需要加装除尘器；如收集的废气中水分较多，就要加装干燥装置等。

四、活性炭脱附的原理

1.活性炭中污染分子的去处

我们悉知的污染分子从废气中转移到了活性炭中，那这些污染分子怎么处理呢？

方法一：与活性炭一起焚烧掉。将吸附满污染分子的废活性炭被送到危废处置单位的焚烧炉中，燃烧成水和二氧化碳。

方法二：通过化学、生物的办法，将废活性炭和其中的污染分子降解掉。

2.活性炭脱附的原理

活性炭的脱附就是通过一定的办法把活性炭孔隙和官能团捕获的污染分子重新释放出来。而释放出来的污染分子再通过其他办法处理掉。

3.活性炭脱附的处理方法

升温脱附，物质的吸附量是随温度的升高而减小的，将活性炭的温度升高，可以使已被吸附的组分脱附下来；

减压脱附，物质的吸附量是随压力的升高而升高的，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生；

冲洗脱附，用不被吸附的气体冲洗吸附剂，使被吸附的组分脱附下来；

置换脱附，置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来等等。

另外还有使用等离子体、光催化、超声波等方法的。在实际中应用的最多的就是升温脱附。

五、活性炭使用中的安全事项

1.控制活性炭的温度，在活性炭箱中加装温度计，把温度控制在40度以下。

2.调节有机废气的浓度，通过风量、风速等方式调节进入炭箱的有机废气浓度，始终保持低于爆炸极限。

3.在储罐和活性炭吸附装置之间的管路上设置阻火器。