活性炭是一種具有較大吸附能力的多孔性物質,它是一種非極性吸附劑，對水中非極性、弱極性有機物質有很好的吸附能力，其吸附作用主要來源于物理表明吸附作用，如范德華力等。對于物理吸附，它的選擇性低，可以多層吸附，脫附相對容易，這有利于活性炭吸附飽和后的再生。活性炭在高溫制備過程中，炭的表面形成了多種官能團，這些官能團對水中離子有化學吸附作用，因此活性炭也可以去除多種重金屬離子。其作用機理是通過絡合鰲合作用，它的選擇性較高，屬單層吸附，并且脫附較為困難。

    活性炭依其外觀形式，活性炭分為粒狀炭（GAC）和粉狀炭（PAC）兩種。粒狀炭多用于水的深度處理，其處理方式一般為粒狀活性炭濾床過濾，經過一段時間吸附飽和后的活性炭被再生后重復使用。粉狀炭多用于水的預處理，例如在混凝時投加到水中，吸附水中的有機物后在沉淀時與礬花一起從水中去除，所投加的粉狀炭屬一次性使用，不再進行再生。與粉狀炭相比，粒狀炭過濾的處理效果穩定，出水水質好，吸附飽和后的活性炭可以再生重復使用，運行費用較低，因此水廠一般都使用粒狀炭吸附技術。粒狀炭的缺點是需單設炭濾池或濾罐，設備投資比粉狀炭高。

    活性炭吸附是在常規處理的基礎上去除水中有機污染物最有效最成熟的水處理深度處理技術。早在20世紀50年代初期，西歐和美國的一些以地表水為水源的水廠就開始使用活性炭消除水中的色、臭。直到目前，西歐以地表水為水源的水廠絕大多數仍采用活性炭吸附，以去除水中的微量有機污染物、色、臭等，對于需要長年吸附運行的水廠，一般均采用粒狀炭過濾，粉狀炭主要用于季節性投加的場所。我國從20世紀70年代末、80年代初開始，也有少數水廠采用了粒狀活性炭吸附深度處理技術。

    活性炭吸附對水中多種污染物有廣泛的去除作用。活性炭可以有效去除引起水中臭味的物質，如土臭素（geosmin）、2-甲基異莰醇（MIB）等。對芳香族化合物、多種農藥等有很好的吸附能力。對許多重金屬離子，如汞、六價鉻、鎘、鉛等也有較好的吸附效果。活性炭對水中致突變性物質有較好的去除效果，多項研究表明，致突變活性檢測為陽性的水經過活性炭吸附后致突變活性轉為陰性。美國環保局（USEPA）推薦活性炭吸附技術作為提高地表水水源水廠處理水質的最佳實用技術。

    但是活性炭吸附也有一定的局限性。對于三鹵甲烷類物質，活性炭的吸附容量較低，如果以三鹵甲烷穿透作為活性炭濾床運行周期的終點，炭床的再生周期一般只有3個月左右，而炭床吸附有機物的能力一般可以保持一年以上。活性炭對消毒副產物的前體物的去除作用也有限。試驗研究表明，飲用水處理中活性炭吸附去除的有機物的分子量主要分布在500～1000u（道爾頓）之間，分子量過大的有機物無法進人活性炭的微孔吸附區，飲用水水源水中分子量較小的物質多含有較多的羧基、羥基等，分子的極性較強，因活性炭屬于非極性吸附劑，對極性分子的吸附作用較差。

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