一、 物理結(jié)構(gòu)指標

1. 比表面積：單位質(zhì)量活性炭所具有的總表面積（通常以 m2/g 表示）。

重要性： 這是吸附容量的基礎。更大的比表面積意味著有更多的“吸附位點”可供污染物分子附著。一般水處理用活性炭的比表面積在 600-1200 m2/g甚至更高。

注意點： 并非比表面積越大就一定越好。孔隙結(jié)構(gòu)分布決定了哪些大小的分子能被有效吸附。

2. 孔隙結(jié)構(gòu)與孔徑分布：

微孔： 孔徑 < 2 nm。提供主要的比表面積，是吸附小分子（如揮發(fā)性有機物VOCs、部分異味分子）的關鍵區(qū)域。

中孔： 孔徑 2 - 50 nm。在吸附稍大分子（如天然有機物NOM中的腐殖酸、富里酸、部分染料分子、合成有機物）以及作為污染物分子進入微孔的通道方面起重要作用。

大孔： 孔徑 > 50 nm。主要作為傳輸通道，將污染物分子快速輸送到中孔和微孔區(qū)域。

重要性： 這是選擇活性炭類型（如煤質(zhì)炭、椰殼炭、木質(zhì)炭）和應用場景匹配的核心依據(jù)！

去除小分子污染物（如苯、氯仿、余氯）： 需要豐富的微孔。

去除大分子有機物（如腐殖酸、色素、大分子合成有機物）： 需要發(fā)達的中孔結(jié)構(gòu)。椰殼炭通常微孔更發(fā)達，煤質(zhì)炭中孔比例相對更高。

評估方法： 通過氮氣吸附等溫線計算得到。關注微孔和中孔的容積比例。

3. 表觀密度/堆密度：單位體積活性炭的質(zhì)量（通常以 g/cm3 或 g/L 表示）。表觀密度指顆粒本身的密度（排除顆粒間空隙），堆密度指自然堆積狀態(tài)下的密度（包含顆粒間空隙）。

影響吸附容量：在固定體積的反應器（如活性炭濾罐）中，堆密度高的炭可以填充更多質(zhì)量，從而可能提供更大的總吸附能力。

影響反沖洗：密度影響顆粒的沉降速度和反沖洗強度要求。

運輸與成本：與填充體積相關的成本（如運輸、存儲）有關。

注意點：高密度不一定代表高性能，需結(jié)合比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)綜合判斷。

4. 粒度/粒徑分布：顆粒的大小范圍（如 8x30目， 12x40目）及其分布均勻性。

水力特性：影響水流阻力（壓降）、反沖洗效果和流化狀態(tài)。顆粒越小，壓降越大，吸附動力學越快（擴散路徑短）；顆粒越大，壓降越小，但吸附速度可能稍慢。

吸附動力學：小顆粒比表面積更大（單位質(zhì)量），吸附速度通常更快。

反沖洗要求：均勻的粒徑分布有助于獲得穩(wěn)定的床層和有效的反沖洗。

選擇依據(jù)：根據(jù)處理流量、接觸時間、反應器類型（固定床、流化床、移動床）和允許壓降來選擇。

二、 化學與表面性質(zhì)指標 

1. 碘值：衡量活性炭在標準條件下吸附碘（分子量較小，約 254Da）的能力（以mg/g表示）。常用標準如ASTM D4607。

重要性：是表征活性炭對小分子（尤其是低分子量有機物）吸附能力的經(jīng)典指標。 碘值越高，通常表明微孔越發(fā)達，對小分子吸附能力越強。是水處理（特別是飲用水除味、除微量有機物）中***常用的指標之一。

局限性： 主要反映微孔對極小分子的吸附能力，對大分子有機物（如NOM）的吸附能力指示性有限。

2. 亞甲藍值：衡量活性炭吸附亞甲藍染料（分子量中等，約 320Da，分子尺寸約 1.5nm）的能力（以mg/g或mL/g 表示）。常用標準如 ASTM D3860。

重要性： 是表征活性炭中孔發(fā)達程度和對中等分子量有機物（如部分染料、部分NOM組分）吸附能力的關鍵指標。 對于去除色度、部分大分子有機物特別有參考價值。

3. 四氯化碳吸附率：在特定條件下，活性炭吸附飽和四氯化碳蒸汽的重量百分比（%）。

重要性： 主要用于表征氣相活性炭的性能，但有時也用于液相炭，反映其對非極性、易揮發(fā)有機物的吸附潛力。 在評估去除VOCs時有一定參考意義。

4. 酚值：衡量活性炭在標準條件下將含酚水溶液脫色至特定濃度所需的活性炭量（以mg/g表示）。

重要性： 反映活性炭對極性有機物（如酚類）的吸附能力。 酚值越低，表示去除酚類物質(zhì)的效率越高。對于含酚廢水處理是重要指標。

5. pH值/表面酸堿性：活性炭本身或其水浸出液的酸堿度?；钚蕴勘砻婧卸喾N含氧官能團（羧基、內(nèi)酯基、酚羥基、羰基等），這些官能團的種類和數(shù)量決定了其表面化學性質(zhì)（親水性/疏水性、電荷性質(zhì)）。

影響吸附選擇性：對離子型或極性污染物的吸附有顯著影響。酸性炭易吸附堿性物質(zhì)（如胺類），堿性炭易吸附酸性物質(zhì)（如酚類）。

影響穩(wěn)定性：可能影響某些污染物在炭表面的催化降解或聚合。

影響溶液pH：在純水或低緩沖體系中，炭的pH值可能影響處理水的pH。

6. 灰分：活性炭在高溫（如 800°C）下灼燒后的殘余無機物含量（%）。

純度：高灰分意味著有效碳含量低，單位質(zhì)量的吸附能力可能下降。

潛在風險： 灰分中的金屬離子（如鐵、錳、鋁、鈣、鎂）在特定條件下（如低pH）可能溶出，造成二次污染（鐵錳超標、硬度增加）。某些金屬（如鐵）可能催化氧化反應或促進微生物滋生。

影響孔隙： 灰分可能堵塞孔隙，降低有效比表面積。

要求： 飲用水處理用炭通常要求灰分低于 8-10%，甚至更低（如 3-5%）。再生炭的灰分通常更高。

7. 水分：活性炭所含水分的百分比（%）。

計量準確性： 影響購買有效成分（干炭）的成本。

儲存穩(wěn)定性： 過高水分可能導致運輸和儲存過程中發(fā)熱甚至自燃（尤其對粉炭）。

使用： 濕炭裝入干燥設備可能導致初期出水渾濁。一般要求出廠水分 <5%。

三、 動態(tài)性能指標 

1. 穿透曲線與穿透時間/吸附容量：

在模擬實際運行的動態(tài)柱實驗（小試或中試）中，測量目標污染物在活性炭床層出口濃度隨時間（或處理水量）的變化曲線。當出口濃度達到進水濃度的特定百分比（如 5%, 10%）時，稱為“穿透點”，對應的時間或處理水量即為穿透時間/處理量。完全飽和前的總吸附量即為動態(tài)吸附容量。

重要性： 這是評估活性炭對特定實際水質(zhì)中目標污染物去除效果的***直接、***可靠的方法！ 實驗室靜態(tài)指標（碘值、亞甲藍值）只能提供參考，實際水質(zhì)的復雜性（多種污染物共存、離子強度、pH、天然有機物競爭吸附等）會顯著影響活性炭的性能。動態(tài)實驗能真實反映吸附速率、傳質(zhì)區(qū)長度和有效吸附容量。

強烈建議： 對于重要項目或復雜水質(zhì)，務必進行針對目標污染物的動態(tài)吸附柱實驗。

2. 磨耗率/硬度：衡量活性炭顆粒在機械攪拌或水流沖擊下抵抗磨損破碎的能力（%）。常用球盤磨耗儀或攪拌法測定。

使用壽命： 磨耗高的炭在反沖洗、運輸、裝卸過程中易產(chǎn)生細粉，導致濾床壓降升高、炭損失增加、出水濁度上升。

運行成本： 減少炭的損耗，降低補充頻率和運行成本。

要求： 固定床用顆粒炭要求磨耗率低（如 <5%）。粉炭不考核此項。

3. 漂浮率：在特定條件下，活性炭顆粒漂浮于水面的比例（%）。

重要性：反映炭粒的浸潤性和密度。漂浮率高的炭（疏水性強或密度過低）在水處理中難以潤濕下沉，影響填充密度和流場分布，反沖洗時易流失。要求通常 <1-2%。

四、 安全與衛(wèi)生指標

1. 重金屬溶出：

活性炭（尤其是再生炭或原料含雜質(zhì)）可能含有鉛、砷、鎘、鉻、汞等有毒重金屬。必須嚴格測試其在處理水中的溶出濃度，確保符合飲用水衛(wèi)生標準（如中國GB 5749, 美國EPA, 歐盟指令）。

測試方法： 通常用純水或酸性水浸泡，測定浸出液中重金屬含量。

2. 其他溶出物：關注氰化物、多環(huán)芳烴等可能從炭中溶出的有害物質(zhì)。再生炭尤其需要注意。

3. 微生物指標：活性炭床是微生物滋生的溫床。雖然生物活性炭工藝利用此特性，但在常規(guī)吸附工藝中，需防止微生物過度繁殖導致出水細菌超標或產(chǎn)生嗅味。新炭應控制初始菌落總數(shù)。運行中需定期反沖洗和消毒。

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