活性炭在大氣污染防治中的應用研究

吳以保

(廣州市番禺環境科學研究所有限公司，廣東 廣州 511400)

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活性炭在大氣污染防治中的應用研究

吳以保

(廣州市番禺環境科學研究所有限公司，廣東 廣州 511400)

指出了隨著社會主義經濟的發展，人們對于生活品質的要求也處于不斷上升的趨勢，生產與消費活動也越來越頻繁，而對于自然環境造成的破壞也越來越大。分析了我國經濟可持續發展與環境質量的關系，以加強大氣環保、降低空氣污染為基礎，以活性炭為凈化空氣的主要工具，從其內部結構及作用出發，全面闡述了活性炭在大氣污染中所發揮不可替代的治療作用。

大氣污染；活性炭；屬性功能；防治應用

1 引言

經濟的發展來源于人們日常的生產生活，人類日常生產活動對資源產生消耗，在能源消耗的過程中，各種各樣的污染現象也接踵而至。隨著生產活動發展類型的多樣化與生產領域的擴大化，人類的生產對大氣質量影響越來越大。臭氧層空洞、冰川融化等一系列破壞自然的現象皆源于大氣污染。與此同時，當前 人們所面臨的首要環境問題就是大氣污染問題。大氣污染不僅給人們日常生活帶來影響，還對人們的生存環境的質量造成威脅。隨著人們對空氣污染治理力度的加大，活性炭的應用也被應用的范圍越來越廣?；钚蕴孔陨硎且环N以具有超強吸附能力自居的化學用品，由于自身獨特的碳分子結構，從而起到凈化空氣的作用，能夠有效吸附空氣中的污染物及細微分子。因此，在人類生產與生活中得到廣泛的應用。

2 活性炭結構

從化學元素的角度出發，活性炭隸屬于碳類元素組合結構，外表呈墨色或黑色，自身是一種形狀不定的碳素物質。除此之外，由于其功能性，它也是一種用途范圍廣、吸附能力強、獲取途徑易的一種新型高效的纖維材料。 活性炭的主要由石墨微晶或被分離的碳分子構成的。其內部的結構極其復雜,每一部門都有非常復雜的、細微的小孔,孔徑大小也是層次不齊，結構復雜多樣。由于活性炭外部呈黑色粉末或者顆粒，形狀不定，內部微孔數量也極其繁多。 在活性炭吸附過程中，發揮其主要功能、提高其工作效率的主體對象為微孔，中孔及大孔僅作為分子進入的通道而存在。活性炭外部直徑非常小，內部孔徑大的肉眼能夠看到、小的可以達到幾納米，因此大大提高了活性炭的吸附能力，降低由污染物擴散不同程度而對其在吸附過程中所造成的阻力，擴大對物質的吸附面積。

3 活性炭的特點

活性炭的特點與其自身的組成結構有著密切的關系。由于活性炭內部包含數量繁多的吸附小孔、發達的孔隙結構與面積巨大的外表區域, 所以活性炭的吸附能力極強，具有超乎想象的吸附容量、龐大的污染物儲存量與令人稱贊的吸附速度。 活性炭的吸附作用主要過程如下?；钚蕴績炔拷M織會對活性炭表面層物質粒子產生一定的牽引力與拉力，但是內外結構之間兩者形成的阻力屬于不平衡力，而這種不平衡力場的存在會使活性炭表面的活動組織向空氣中其他符合條件的介質，捕獲其他的物質粒子，從而進一步填充、完善自身，促使不平衡力場從其他環境下得到一定地補償，維持倆者之間的均衡。 除此之外，活性炭表面具有大面積發達的微孔、中孔以及大孔。這些微孔可以通過中孔、大孔對污染物質的運輸，從而實現將大氣中污染物的快速、穩定地吸附。與此同時，隨著活性炭表面積增大，內部微孔所能吸附大氣污染物的容量也會增大，吸附能力與吸附效率也就可想而知了。種種的原因和活性炭本身的結構特點決定了活性炭吸附能力。 而這種強大的吸附能力和吸附容量在防治大氣污染方面是十分顯著的?；钚蕴孔鳛橐环N非極性吸附劑，其吸附作用大多屬于物理吸附，吸附效率更多是由被吸附物質體積、表面官能團、溫度、 pH值及其比表面積等因素所決定。 一般來說，活性炭比表面積越大，吸附能力越強，表面官能團也對吸附起重要作用。

在對大氣凈化的過程中，活性炭表面微孔結構的存在不單單以吸附污染物為主，它也發揮著一定的輔助作用。在氧氣濃度低、可見度低的空氣環境下，污染物的數量極大，活性炭在吸附過程中將污染粒子逐一擴散，促使其阻力大幅度降低，促使活性炭吸附速度加快，在幾分鐘內就可達到凈化空氣的效果。

4 活性炭在大氣污染治理中的應用

4.1 吸附能力的應用

活性炭由于自身體積微小、產量大、吸附能力強、效率高，因此被人們成為一種天然的“吸附劑”。由于活性炭的碳粒結構緊湊、內部組織穩定，所以在對大氣污染物的吸附過程中功能性極強，凈化能力較其他凈化產品效果突出。在對大氣污染物的清理過程中，活性炭充分利用自身的吸附功能，凈化空氣，美化環境。

4.2 催化劑能力的應用

活性炭除了自身具有超強的吸附功能以外，其催化劑功能在凈化空氣中的應用也十分突出。由于活性炭和載持物之間有大量的絡合物，這些絡合物大幅度提升了其催化劑活性以外，活性炭的表面積也具有很好的吸熱和耐熱性。擴大其用途范圍，提高工作效率，增強其實用性。

4.3 機械能力的應用

活性炭的可操作性也很優良，在使用過程中具有很強的抗摩擦性能、抗擊打性、分解性與韌性?；钚蕴客ɑ瘷C械性的幫助下，化學分解能力也得以開發?；钚蕴績炔糠肿右蕴荚貫橹?，它能與很多化學元素發生氧化反應，從而把空氣中有毒的化學氣體，如二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮等轉化為硫酸和水蒸汽等對大氣沒有影響的氣體。

在國際上，日本是活性炭研究、開發、生產、應用都比較先進的國家。他們經過長時間的研究與多次測試，將活性炭的生產原料黏膠纖維、瀝青纖維等天然纖維進行改良，從而提高活性炭的吸附性能。與此同時，在活性炭表面增加含氧官能團能夠增強活性炭表面的活性，從而增強活性炭對 NOX和 SO2的吸附能力。

5 結語

國家、民族、社會的健康發展都離不開自然環境良好的態勢，大氣污染的預防與治療同樣也關系到社會的健康發展。隨著當代社會經濟發展的現代化與工業化，物質消耗水平地不斷提高，在重視經濟發展工作的同時，管理人員及其他工作人員更應該將環境效益與經濟效益協調發展，更要注重環境的保護工作，實現環境保護與環境建設的一體化。在對大氣污染的治理過程中，對活性炭的生產與應用也提出了新要求。活性炭的生產要充分利用廢棄的能源，用先進的科學技術對炭分子進行二次分離再利用，降低資源浪費，提高利用率，促進可持續發展，實現國民經濟與社會效益齊發展、雙豐收的結果。

[1]宋曉嵐,張 穎,程 蕾，等.活性炭在防治大氣污染方面的應用研究與展望[J].材料導報,2011,25(7):122～126.

[2]唐曉慧.活性炭在防治大氣污染方面的應用研究與展望[J].科技傳播,2014(19):133～133,135.

[3]羅永剛, 李大驥, 楊亞平，等 . 活性炭聯合脫硫脫硝工藝[J].熱能動力工程 ,2001,16(4):444～446.

[4]宋曉嵐, 張 穎, 程 蕾,等. 活性炭在防治大氣污染方面的應用研究與展望 [J]. 材料導報,2011(7).

2016-09-05

吳以保(1985—)，男，碩士，工程師，主要從事大氣污染防治工作。

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1674-9944(2016)18-0090-02