活性炭在環(huán)境治理和監(jiān)測方面的應用現(xiàn)狀和發(fā)展華南師范大學

活性炭在環(huán)境治理和監(jiān)測方面的應用現(xiàn)狀和發(fā)展葉雅（華南師范大學廣州510006）摘要綜述了活性炭在環(huán)境保護領域的應用現(xiàn)狀。主要有水處理和氣體處理，并展望了活性炭技術的前景和發(fā)展趨勢。關鍵詞活性炭吸附測定新進展ThePresentSituationandDevelopmentofEnvironmentalRecoveryandMonitorbyActivatedCarbonYeYa(DepartmentofChemistryandEnvironment,SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510006,China)Abstract:Theapplicationofactivatedcarboninenvironmentalfieldwasreviewed，includingthefieldofwatertreatmentandthefieldofairpollutioncontrol.Anditexpectsthistreatment`sfutureandtendency.KeyWords:activatedcarbonadsorptionmonitordevelopment1．前言遠活性炭這種論神奇的綠色輸環(huán)保吸附材保料能夠更廣意泛地應用到勻垃圾焚燒、奮室內空氣凈評化、高速公君路隧道以及蓮大城市交通肥過密地區(qū)的野空氣治理等紐新的領域，士應當在有效塌降低其成本肉的同時，針址對特定的場佛合和目的有筒針對性地進漂行改性，使爽其能夠更好北地應用于環(huán)曾境治理包.乎活性炭材料圈具有獨特的煩孔隙結構和誰表面活性官教能團，化學僅性質穩(wěn)定，恨機械強度高雪，耐酸、耐左堿、耐熱，譯不溶于水和雁有機溶劑，吵使用失效后夾可以再生，憤廣泛地應用低于環(huán)保、化大工、食品加因工、濕法冶羽金、藥物精繪制、軍事化五學防護等各民個領域杠2．活性炭丘的結構和性井質況2.1理活性炭的孔柳隙結構蒸活性炭的孔夸隙結構是指悲孔隙容積、策孔徑分布、膚表面積和孔質的形狀?？昨T徑從幾個駕nm戴的微孔到肉榜眼可以看到盟的大孔洽,銷孔徑分布范桂圍很寬緞,絹孔的形狀又碰是各式各樣疲的。活性炭克的吸附能力頓主要決定于牌活性炭的孔監(jiān)結構抵,昏這就決定了漸活性炭具有靠多種多樣的驢吸附能力和圖催化能力，鞠而對吸附起逼決定作用的享則是微孔。霞在氣相吸附射中躁,字無論吸附分運子大小俊,炭基本上存在那微孔中凡,騾吸附容量在辭很大程度上也取決于微孔熄的多少。[1]釀銜水隸圖1喊辭活性炭材料照的空隙結構煌模型秩2.2傻竭活性炭的表促面化學性質廚表面化學性啄質的不同對釘活性炭的酸揉堿性、潤濕熟性、吸附選異擇性、催化糞特性、電性桌質等都產(chǎn)生怖影響。因此巖,泰活性炭的表陸面化學性質霜的研究受到曉人們的高度勁重視?；钚哉?zhí)康闹饕厥翘紱?指其次是氧和遍氫。氧和氫壟的存在對活您性炭的吸附釀性能及其它章特性有較大湯影響緊,饅這些元素多哲以化學鍵與竭碳原子相結唉合架,喉在活性炭表界面上形成多遼種含氧官能失團軍:錢酸性官能團鳴、中性官能猴團和堿性官值能團姻,朝這也是活性輪炭最主要的撲活性基團。誕[1]絲3．活性炭品在環(huán)保治理倡、監(jiān)測以及抽衛(wèi)生方面的煮應用賺3.1作戴為吸附手段因掉陜防毒面具及憂濾毒通風裝寸置?；钚蕴坑糜谀阜蓝久婢呤佳鲇诘谝淮问拦鹘绱髴?zhàn)扯,錘并且成了推跟動當時活性梳炭工業(yè)發(fā)展柴的重要因素采。但由于氣理體和蒸汽狀千化學毒劑的任種類最多猾,帝分子結構和都特性各異膏,技單一的作用響難以達到全怖面濾毒的目狼的康,渠目前世界各構國均將活性軍炭分別浸漬訪銅、銀、鋅辰等金屬氧化各物以及吡啶場、皮考啉等鋼制成專用活辭性炭熊—求催化劑。美關國稱作危ASC鏟活性炭或急紹特拉特活性翁炭。層臘紛活性炭材料舉在煙氣治理棋中的應用狀煤炭燃燒在域我國能源構賴成中占有很毛大的比例，撥而煤燃燒過歡程中排放出瓦的甲SO2盟和趙NO貨x魄(NO皺和肥N2O)肌是主要的大鄙氣污染物，編所以煙氣污嶄染是我國亟途需解決的環(huán)多境問題河.辨在紛繁復雜味的治理技術識中，活性炭參材料脫硫脫腹硝因其處理信效果好、投伴資運行費用花低、實現(xiàn)元“轟資源化軍”蓬、且易于再檢生利用等優(yōu)歉點而引人注好目廣.悟尤其是改性妥后的活性炭衣材料其脫硫粉脫硝性能遠管遠好于普通汽的活性炭材爸料曲.拳[1]猾屢.1扎SO堡2舟缺是主要的大搜氣污染物出,侍是造成支“猜酸雨酒”悉的主要原因克,揪活性炭吸附燒法脫硫得到絡了廣泛的應繞用。但是盞,學單一的活性類炭脫硫圈,把速度慢打,圾效率低。提結高活性炭脫白硫的性能中,襲改性活性炭睛引起重視拔,雀它能克服普陪通活性炭的細某忽些缺點和限絞制譯,克被認為是最團有前景的脫嶼硫劑之一。福氨由于其較答小的分子量裹并有極性書,誦而較難被吸尤附劃,鋒因此勇,娃為了取得較嘗好的吸附效疤果忍,不國內外學者緩研制了數(shù)種攻改性活性炭泊拆。結果表明乏,紐以亞鐵鹽和隆銅鹽配方處難理的活性炭籮對其有很好際的吸附性能丘。咱伴.2逗汞是易揮發(fā)俘的劇毒物質宏,醒對人體危害夫極大啦,傷因此汞蒸汽紫污染的防治煩是環(huán)保的重誰要課題。經(jīng)核化學處理的真活性炭可以拜有效地脫除沈空氣或其他拋載氣中的汞慌蒸汽。例如響,福在活性炭中蓮添加碘、銀符或者雙硫腙施等的螯合劑塌,眠對汞蒸汽的觀吸附能力就唉會變得非常腎大襯。舅爬.3仆活性炭材料努在空氣凈化飾中的應用深人們正在開嚇發(fā)各種高效饒空氣凈化器吵.量活性炭材料箱因其優(yōu)異的明吸附性能被篇廣泛地用作書空氣凈化器必中的吸附劑辛釋則活性炭在水宇處理中主要噸用于：腦(1)茂污水源的凈嶄化請.方用活性炭吸佩附水中有機嗎物、顏色、獲臭味、油、不苯酚等；惕(2)銹有機工業(yè)廢塞水處理計.歲由于活性炭子對水中的有脈機物具有突施出的去除能擋力，對一些虎難以被生物泊降解的有機塌物更有獨特剖的去除效果奧而被用于制貓革廢水處理鋪、造紙染料因化工廢水處蝴理、焦化廢療水處理及其贏他有機廢水爛處理中想.Toma拼szews苗ka餡等研究了底Mavme殼e拌河中的有機襪污染物后指乓出：常規(guī)的稅處理方法不藥能有效地去澡除河水中的堪一些殺蟲劑斬等物質，而半活性炭則有腳較好的去除飯效果，在河給水中投入兼10mg客/L搏的活性炭可啦以將引起臭芳味的土臭素倘(Geos姑min)產(chǎn)和范2柏－撓甲基異茨酸黨(MIB)江從楊66何mg/L近降到鳥2mg/L撇；姑(3)通無機工業(yè)廢噸水處理巡.牌某些活性炭劣對于廢水中移無機重金屬樹離子具有一乏定的選擇吸芝附能力圾.炸如顆粒例狀活性炭對裳于芒Ag哭,Pd2牧,Cd2姻,CrO抵42裙等離子的吸棋附去除率可泛達梳85%椒以上記.壓對其他金屬期離子如銻、撓鉍、錫、汞憑、鈷、鉛、敬鎳、鐵等均狀具有良好的儉吸附能力；提(4)駱飲用水及微流污染水凈化腥領域纖.挑臭氧淡生物活性炭爽工藝以其可怠以高效去除禁水中溶解性騾有機物和致圣癌突變物、遙出水安全、籮優(yōu)質而備受慰矚目和重視近.奧在這種工藝握中，活性炭騰起著生物膜詢的載體材料習的作用，而碰且活性炭可褲以很快地把究臭氧分解掉餡，尖使液體中的蓬溶解氧量增豐加，穩(wěn)定了渾微生物的生灘息環(huán)境，為青好氣性微生狼物的生長提領供了保證蔽.湊對主要污染帆物都有良好佩的去除效果坊，出水清澈貫、無色，可懶以滿足多種貌回收使用要誘求煩.題分析表明，奸大部分還原曬性污染物通載過生物深度寺處理而被去休除，而微量鵲有機物主要唱由臭氧生物緊活性炭去除匹.晚此工藝系統(tǒng)桐具有除污染俘效率高、運崇行穩(wěn)定、抗巨沖擊能力強奶等優(yōu)點疼.犧（5）云鋪甲醛類物質次含有羰基極尼性基團卷,家可以通過在儀活性炭表面胖添加一些含總2棒NH2遼的親水性有障機化合物碌,限以期通過化伯學吸附和物列理吸附共同者作用來改善鋤非極性的活間性炭對醛類廢物質的吸附糖性能。諒[2]卵3.2作慌為監(jiān)測手段態(tài)舉例蕩――據(jù)氡的測定熊么怎氡主要是鐳秋、釷等元素項經(jīng)到α處衰變而產(chǎn)生這散逸到人們脊的活動空間寒。它主要通滴過土壤和巖學石的空繪隙自由運動邪,妻從地下深處全遷移到地表周。在采用石企灰?guī)r、磷酸慮鹽礦渣、磷古石膏和煤渣劉磚建造的房掉屋中道,岔氡進入建筑犬物的速率可鋼以高達屢102B槐q咳·咸m糞3患和·羞h僵－1爸。所以語,鉤在地鐵、地竊下室、隧道尚和礦井中氡勵的劑量會維創(chuàng)持在一個高欺水平上懼,牛氡還溶于水郵,厚可從水中釋袖放出來湖。眉測定氡的方宵法主要有椒4世類瞇,夸即閃爍室法煌、雙濾膜法斥、電場收集些子體法和活夜性炭法。其勸中由于活性內炭法使用簡被便載,堂得到越來越遞廣泛的應用羅。誼南京大學最伯近研制出將感被動式活性嫩炭采樣改為殺主動式活性跡炭采樣盒。襖以高純鍺霞γ夏譜儀測量竊222R鍵n/22午0Rn塵的部γ寬射線峰面積洗比盒,書經(jīng)計算和校候正后得到紙222R楚n笨和帳220R井n妙的濃度。采碗樣盒由空氣娛采樣泵、流胃量計、活性椒炭盒鍵(光內裝椰殼顆校粒狀活性炭揀)迫和時控電路啄組成。氡短惰壽命子體胞214P策o三的啞352k誘eV膏峰為冰222R難n他特征峰椒,蠻清晰可辨牌,腹由此算出亞222R隊n口濃度。主動央式活性炭采腔樣系統(tǒng)是一貝種體積小、迫耗時少、操冬作方便的大偵氣氡采樣裝逮置合,覆尤適用于密斥閉空間釀(趨如隧道、地拋下室、地鐵贈)御中氡的采樣額。欄[3]冰3槐.3促敘在環(huán)境衛(wèi)生悄中的應用鎮(zhèn)師怪室內空氣凈碼化漂室內空氣質搏量是影響人兩體健康的主本要環(huán)境因素歪之一。室內屆空氣污染物可的種類和數(shù)虹量不僅隨室喊外空氣污染宏狀況的變化鴨而變化堂,辛而且與建筑求物所處的地末理位置、用慶途及人們的蹄活動等密切仗相關。奸據(jù)調查監(jiān)測考,銷室內空氣中紅的污染氣體父多達數(shù)十種覆,遷可分為無機羅污染氣體和聾有機污染氣偉體兩饅類。填無機污染氣克體主要有讀：納SO蔑2權扛、程CO綁、問NOx信、圍CO安2誤等。項有機污染氣靜體主要有皂:勉易揮發(fā)性有臨機化合物牲,倦如甲醛、甲錘烷、乙烯、華甲胺、丁烷品、甲基硫醇腹、乙醛、乙銜酸乙酯、乙勾酸丁酯、二統(tǒng)氯甲烷等豪;棍揮發(fā)性有機憲化合物率,館如正己烷、艱乙醇、苯、碑甲苯、三氯定乙烷、丁醇組、二甲苯、蔑檸檬烯等孕;作半揮發(fā)性有藏機化合物咬,祖如尼古丁、籌磷酸三丁酯住、鄰苯二甲噴酸二丁酯、塊鄰苯二甲酸刷二辛酯等。圓業(yè)已證實田,腥活性叨炭纖維對上籃述污染氣體帝的吸附清除浙能力遠大于峰顆粒狀活性暫炭。以活性科炭纖維為濾獻材的空氣過朗濾器對二氧銜化硫和氮氧植化物的最大塞去除率分別泉為侍90仇.回1討4%紛和怎76遮.嗓1勿6%,鏟職使室內空氣意質量達到規(guī)拴定的衛(wèi)生要蜻求。由此可餅見繩,畜活性炭纖維窄作為凈化室歉內空氣的功攔能性材料具惡有廣泛的應朝用前景。喉法登勞動防護悲用活性炭纖爆維氈作為夾庫層的防毒、權防化口罩已月經(jīng)面市。活爺性炭纖維與畢超細纖維結罩合而成的復熟合材料具有線高強度的過基濾性能和疏前水性巨,僵用作口罩的盜罩芯還可起行到隔離細菌呆的屏障作用愧,壓從而使得用王該復合材料濫制成的口罩辯具有防毒、演防化、防塵丟和防菌的綜建合效能。負葉載鉑、鈀等沿金屬離子的郊活性炭纖維隆能選擇性地伍除去一氧化防碳膨,柔可用于制作清防災用口罩港。革[8]殼時警個人生理衛(wèi)辯生香人體氣味包泄括腋臭、汗稅臭及排泄物精的氣味等刑,曾惡臭的組分角主要是胺類燥化合物、硫纏醇類化合物董和低級脂肪論酸等。大量提的試驗研究懷已經(jīng)證明巨,崇活性炭纖維霧對惡臭氣體甜的吸附能力艙明顯大于顆慘粒狀活性炭挎,嚼具有優(yōu)良的太除臭效果。肝同時件,賽活性炭纖維烤還具有透氣擦、吸汗、耐超洗滌等優(yōu)良絹性能恭,綠因驚而織,抽活性炭纖維兄可作為吸收葵人體氣味的吸襯墊材料袖,偽置于服裝的貿相應部位蒜,后達到除臭的炕目的。此局外癥,聞活性炭纖維群材料還可用淚作老年患者箭的坐墊或寢絨墊等。利用販活性炭纖維乒的除臭性能植,園可將其與紙熟漿混合生產(chǎn)唯出具有獨特銷功能的活性拜炭纖維紙片,突繼而廣泛地你用于紙質生弟理衛(wèi)生用品傳。炒[4]誠化妝品中含革有大量的乙最醇遇(70%交),侄其同系物甲汗醇也時常被讓檢出跌,昆我國化妝品滅衛(wèi)生標準規(guī)裳定甲醇為限型用物質功.肺有研究應用床活性炭纖維串型固相微萃鑰取器定量分革析化妝品中桐的甲醇，勇利用護ACF于2千SPME絹法對化妝品翠中的甲醇進卸行了分析夕.島結果表明哪∶是它有很大的撇吸附容量和狡較高的靈敏爭度藏[5]固隨著我國社卵會經(jīng)濟的發(fā)房展蝶,往人們對生活士質量的要求尖越來越高偉,揉對環(huán)境衛(wèi)生盞質量及其重無要性的認識坊也將更加深晴入抄,盈活性炭纖維術在環(huán)境衛(wèi)生齒領域的應用攪必將更為廣糕泛。族4.活性炭歌材料的新進暮展礎傳統(tǒng)的炭材刊料為粉狀或萄顆粒狀活性房炭，隨著研外究的深入，鵝出現(xiàn)了許多挽新型炭材料鑄，有的已經(jīng)陡在環(huán)境工程找中得到了應罩用。綠甚至在作為孕環(huán)境相容材然料，在仿生全材料、綠色掏包裝、生態(tài)對建材等方面渡也極具前景辱。旺4.1怪活性炭纖維強（ACF）附ACF是繼衛(wèi)粉狀活性炭惹、粒狀活性明炭之后的第士三代活性炭聾材料，已實刃現(xiàn)了工業(yè)化雙生產(chǎn)和應用友。ACF具榴有比表面積濟大，吸附、兩脫附速度非擁?？?，重量丙輕，生成碳勢粉塵少的優(yōu)初點，還可以真加工成各種露不同的形狀幕，可與其他捕性能的材料孤形成復合材構料，容易再峰生再利用。絡ACF活化控生成的孔隙但中90％以討上是微孔，潛為ACF提公供了巨大的鑒比表面積。題ACF具有將脫羊除氮氧化物助的能力，因儉此應用AC活F可以實現(xiàn)春脫硫脫硝。閥ACF還廣繩泛應用于飲宗用水凈化、鍋勞動防護、穴環(huán)境監(jiān)測、浪溶液回收等如方面。尿[7]框4.2途中間相微球直活性炭繩這種產(chǎn)架品否比表面積高捧達5000拔m顧2望/g被，可用于存遷儲甲烷、天蓋然氣，或用躬于分離CO己2御和其他大氣磚成分。畢4.3察膨脹石墨劣膨脹石墨具朝有高化學穩(wěn)斧定性、耐高嶄溫低溫、耐頂腐蝕、導電遇、導熱、安捕全無毒，還全有高比表面英積、高表面輔活性，具有應良好的吸附續(xù)性能。它對濃低濃度的N狀O嫩x、他SO瓦x速以及甲烷等棉有機蒸汽有取明顯的吸附兵效果，并且沾再生處理非蕉常簡單，經(jīng)霜濟性好。膨遍脹石墨能選毛擇性的除去辯水中的非水播性溶液，能需被用于姑海上吸附浮扶油。宗4.4來納米碳管棒納米碳管具因有獨特的性摔質，可以再飛不同的領域伴得到應用。眾如用做電子喚槍、電子開再關、超級纖符維、高溫部闖件的防護材欣料等。納米宿碳管的應用印熱點是高能脈量密度物質蒙的儲存。推衣測單壁管的聲儲氫量可達庫10％（質初量比），關索于其儲存H燦2小、CH霉4槍等實驗和理煤論研究都在直進行。此項陵技術如果能匹夠突破