环保之家讯：活性炭是水处理领域广泛应用的一种吸附剂，含有大量微孔，具有巨大的比表面积，对于污水中一些难去除的物质，如表面活性剂、酚、农药、燃料、难生物降解有机物和重金属离子等具有较高的处理效率。

活性炭的强吸附性能与其巨大的比表面积有关。在炭粒活化过程中，晶格间生成的空隙形成各种形状和大小的孔，其孔壁的面积就是活性炭的总表面积，吸附作用主要发生在这些细孔的表面上。活性炭在活化过程中，可使其表面活性增强，因而活性炭不仅可以去除水中非极性物质，还可吸附极性溶质，甚至某些微量的金属离子及其化合物。

活性炭吸附法是一种具有广阔应用前景的污水深度处理技术。具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料、吸附剂可重复使用等优点，可广泛应用于水的深度处理。但此工艺对进水预处理要求较高、运行费用较高、系统庞大、操作较麻烦。

1、活性炭吸附原理

活性炭是由含碳为主的物质作为原料，经高温炭化和活化制成的吸附剂。用煤、果壳、木屑等作为原料，经成型、破碎、炭化、活化，制成活性炭产品。由于在制造过程中，挥发性有机物被去除，内部形成许多不同形状与大小的细孔，因而活性炭孔隙丰富(0.6~0.9cm3/g)，比表面积高达700~1000m2/g，这是活性炭吸附能力强、吸附容量大的主要原因。活性炭吸附特性不仅受到细孔结构的影响，而且受到活性炭表面化学性质的影响。活性炭为非极性吸附剂，可吸附水中非极性、弱极性有机物质。

活性炭的吸附形式分为物理吸附与化学吸附。物理吸附是通过分子力的吸附，与范德华力有关。物理吸附是可逆的，选择性低，可多层吸附，脱附容易。化学吸附与价键力相结合，是一个放热过程，化学吸附有选择性，只对某种或某几种特定物质起作用。化学吸附不可逆，比较稳定，不易脱附。吸附饱和后，经过再生，活性炭可以重复使用，再生的目的就是使吸附剂本身结构不发生或很少发生变化的情况下，用某种方法把吸附质从吸附剂的细孔中除去，以便能够重复使用。

活性炭一般分为颗粒炭(Granular activated carbon, GAC)和粉末炭(Powdered activated carbon,PAC)两类。粉末炭吸附能力强，制作容易，但再生比较困难。颗粒活性炭价格贵，但可再生重复利用。

2、粉末活性碳在MBFB的应用

在MBFB反应系统中，粉末活性碳(PAC)由于吸附大量微生物，成为生物活性碳(BAC),使PAC不仅存在着对小分子有机污染物的吸附和富集作用，还存在着PAC对微生物的吸附和保护作用、PAC对溶解氧的吸附作用、在局部高污染物浓度和高溶解氧条件下微生物对小分子有机物的分解作用以及PAC的生物再生作用。PAC、微生物、溶解氧、污染物等要素在高强度流化、混合、传质、剪切作用下，实现对微污染小分子有机物的高效分解。

1)PAC对小分子有机物的吸附和富集作用PAC能富集污染物形成局部高浓度区，有利于微生物生长和对微污染小分子有机物的分解作用;

2)PAC对微生物的吸附和保护作用;

3)PAC对溶解氧吸附作用，随着活性炭颗粒直径变小，比表面积增加，PAC对溶解氧的吸附作用越来越强;

4)微生物对小分子有机物的分解作用，MBFB工艺通过PAC对微生物、污染物和溶解氧的吸附和富集作用;通过PAC对微生物的保护作用，使微生物能有效利用微量的有机污染物为底物，以溶解氧为电子受体，分解微污染水体中有机物，实现水质深度净化;

5)PAC的生物再生作用，活性炭表面生物膜对吸附的有机物具有氧化分解作用，可通过生物降解恢复活性炭吸附能力，实现PAC的生物再生，在MBFB系统中，高强度的三相传质、混合、紊流、剪切和活性炭颗粒之间的摩擦作用，使活性炭表面老化生物膜不断脱落，使MBFB保持高效的吸附和生物降解功能。

3、MBFB核心设备—超通量无机陶瓷膜

美国西雅图环境科技公司研发的无机陶瓷膜系统，是在普通陶瓷膜研究的基础上，通过高科技改造，减少膜污染，大大提高膜通量，有效克服了无机陶瓷膜在水处理中应用的两个最大障碍(价格昂贵、膜通量小)，有效地对粉末活性碳进行分离，工艺简单，使无机陶瓷膜应用于水处理成为可能。

4、无机陶瓷膜主要技术参数：

膜层厚度：50—60μm，膜孔径0.01-0.5μm;

气孔率：44—46%;

过滤压力：1.0 Mpa，反冲压力：0.4 Mpa以下;

膜材质： 双层膜，外膜TiO2;内膜Al2O3—ZrO2复合膜。

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