活性炭在環(huán)境污染領(lǐng)域的應(yīng)用

盡管活性炭的使用可以追溯到遠古時代，但是目前活性炭的使用形式還主要是20世紀中葉伴隨著環(huán)境問題的出現(xiàn)而逐漸發(fā)展起來的。目前，在給水、地下水和污水處理中活性炭被用于吸附各種有機和無機污染物。

活性炭在給水處理中的應(yīng)用

在給水處理中，活性炭的用途十分廣泛。最早在1910年的英國，人們使用顆?；钚蕴縼砻摮嗦取?0世紀30～40年代，隨著地表水污染的加劇，歐洲的水廠消毒過程普遍采用很高的加氯量。顆?；钚蕴繛V池被用于脫氯。但是需要指出的是，在此過濾過程中，主要是用活性炭的表面催化作用而不是吸附作用。隨后，因為三鹵甲烷等消毒副產(chǎn)物的問題，這種加氯后用顆粒炭過濾的工藝很快被淘汰了。

使用活性炭吸附去除致嗅物質(zhì)可以追溯到20世紀20年代，研究表明，水中致嗅物質(zhì)主要是消毒過程中產(chǎn)生的氯酚類污染物。

美國在給水處理中使用活性炭去除嗅味，最早是在1929-1931年。德國在1929年、美國在1930年建設(shè)了第一座顆?；钚蕴繛V池。到1932年，美國有400座水廠都在往水中投加粉末活性炭以改善口感，到1943年時已經(jīng)增加至1200座水廠。美國第一座用于自來水廠的大型顆?；钚蕴繛V池建于1962年弗吉尼亞州?；钚蕴康氖褂冒l(fā)展很快，到1970年，全球自來水廠中使用粉末活性炭或顆?；钚蕴繛V池的達到10000家。隨后，粉末活性炭吸附與氣浮形成一個組合工藝，活性炭吸附去除污染物，氣浮則用于實現(xiàn)粉末炭與水的固液分離。

在20世紀60年代初，不管是粉末活性炭還是顆?；钚蕴浚钚蕴课絾卧闹饕康倪€是去除嗅味。但是在地表水污染嚴重的歐洲，顆?；钚蕴繛V池的效果并不理想，致嗅物質(zhì)穿透很快，炭濾池需要頻繁再生。經(jīng)過大量的研究，人們發(fā)現(xiàn)臭氧預處理可以改善這種狀況，增加臭氧預處理的炭濾池運行周期大大延長。

現(xiàn)在，人們對飲用水質(zhì)量的關(guān)注不僅限于嗅味和口感，各種各樣有機和無機污染物逐漸進入了研究者的視野。從20世紀60年代起，人們開始關(guān)注人工合成有機物SOC，70年代初又發(fā)現(xiàn)在氯消毒過程中會產(chǎn)生對人體有害的消毒副產(chǎn)物。天然有機物被認為是消毒副產(chǎn)物的前體物。臭氧處理也可能會產(chǎn)生溴酸鹽。多年的實踐證明，活性炭吸附是去除天然有機物和消毒副產(chǎn)物的有效途徑?；钚蕴课酵ǔ２捎妙w粒炭濾池的形式，并置于砂濾和消毒單元之間。當然，根據(jù)原水性質(zhì)的不同和處理目標的差異，炭濾池也可能置于工藝流程的其他位置。

地表水、地下水中的人工合成有機污染物很大程度上來自于生活污水和工業(yè)廢水的排放，包括直接排放和經(jīng)過處理后排放。農(nóng)業(yè)中大量使用的化肥、殺蟲劑也是另外一個污染來源。除此之外，暴雨徑流等面源污染也是一個很大的來源。

以地表水或地下水為水源的原水經(jīng)?？蓹z出多種有機污染物，包括酚、殺蟲劑、除草劑、脂肪烴和芳烴及其氯代物、染料、表面活性劑、有機硫、醚、胺、硝基化合物以及一些新興的污染物如內(nèi)分泌干擾物。據(jù)報道，已經(jīng)有800多種有機和無機污染物在飲用水中被檢出，限于分析水平，實際情況可能會更多。微量或痕量、濃度在納克每升或微克每升量級的這些污染物，由于其對人體健康和生態(tài)安全產(chǎn)生的風險，近年來逐漸引起人們的關(guān)注，相關(guān)的污染去除方法也在不斷開發(fā)，活性炭吸附就是其中的一條有效途徑。