一、 物理結(jié)構(gòu)指標(biāo)

1. 比表面積：?jiǎn)挝毁|(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(chǔ)。更大的比表面積意味著有更多的“吸附位點(diǎn)”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(diǎn)： 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(jī)物VOCs、部分異味分子）的關(guān)鍵區(qū)域。

中孔： 孔徑 2 - 50 nm。在吸附稍大分子（如天然有機(jī)物NOM中的腐殖酸、富里酸、部分染料分子、合成有機(jī)物）以及作為污染物分子進(jìn)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(lèi)型（如煤質(zhì)炭、椰殼炭、木質(zhì)炭）和應(yīng)用場(chǎng)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(jī)物（如腐殖酸、色素、大分子合成有機(jī)物）： 需要發(fā)達(dá)的中孔結(jié)構(gòu)。椰殼炭通常微孔更發(fā)達(dá)，煤質(zhì)炭中孔比例相對(duì)更高。

評(píng)估方法： 通過(guò)氮?dú)馕降葴鼐€(xiàn)計(jì)算得到。關(guān)注微孔和中孔的容積比例。

3. 表觀(guān)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(guān)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(yīng)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(qiáng)度要求。

運(yùn)輸與成本：與填充體積相關(guān)的成本（如運(yùn)輸、存儲(chǔ)）有關(guān)。

注意點(diǎn)：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(dòng)力學(xué)越快（擴(kuò)散路徑短）；顆粒越大，壓降越小，但吸附速度可能稍慢。

吸附動(dòng)力學(xué)：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(shí)間、反應(yīng)器類(lèi)型（固定床、流化床、移動(dòng)床）和允許壓降來(lái)選擇。

二、 化學(xué)與表面性質(zhì)指標(biāo) 

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

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

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

2. 亞甲藍(lán)值：衡量活性炭吸附亞甲藍(lán)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(biāo)準(zhǔn)如 ASTM D3860。

重要性： 是表征活性炭中孔發(fā)達(dá)程度和對(duì)中等分子量有機(jī)物（如部分染料、部分NOM組分）吸附能力的關(guān)鍵指標(biāo)。 對(duì)于去除色度、部分大分子有機(jī)物特別有參考價(jià)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(shí)也用于液相炭，反映其對(duì)非極性、易揮發(fā)有機(jī)物的吸附潛力。 在評(píng)估去除VOCs時(shí)有一定參考意義。

4. 酚值：衡量活性炭在標(biāo)準(zhǔn)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(duì)極性有機(jī)物（如酚類(lèi)）的吸附能力。 酚值越低，表示去除酚類(lèi)物質(zhì)的效率越高。對(duì)于含酚廢水處理是重要指標(biāo)。

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(tuán)（羧基、內(nèi)酯基、酚羥基、羰基等），這些官能團(tuán)的種類(lèi)和數(shù)量決定了其表面化學(xué)性質(zhì)（親水性/疏水性、電荷性質(zhì)）。

影響吸附選擇性：對(duì)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(lèi)），堿性炭易吸附酸性物質(zhì)（如酚類(lèi)）。

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(wú)機(jī)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(fēng)險(xiǎn)： 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(biāo)、硬度增加）。某些金屬（如鐵）可能催化氧化反應(yīng)或促進(jìn)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(jì)量準(zhǔn)確性： 影響購(gòu)買(mǎi)有效成分（干炭）的成本。

儲(chǔ)存穩(wěn)定性： 過(guò)高水分可能導(dǎo)致運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中發(fā)熱甚至自燃（尤其對(duì)粉炭）。

使用： 濕炭裝入干燥設(shè)備可能導(dǎo)致初期出水渾濁。一般要求出廠(chǎng)水分 <5%。

三、 動(dòng)態(tài)性能指標(biāo) 

1. 穿透曲線(xiàn)與穿透時(shí)間/吸附容量：

在模擬實(shí)際運(yùn)行的動(dòng)態(tài)柱實(shí)驗(yàn)（小試或中試）中，測(cè)量目標(biāo)污染物在活性炭床層出口濃度隨時(shí)間（或處理水量）的變化曲線(xiàn)。當(dāng)出口濃度達(dá)到進(jìn)水濃度的特定百分比（如 5%, 10%）時(shí)，稱(chēng)為“穿透點(diǎn)”，對(duì)應(yīng)的時(shí)間或處理水量即為穿透時(shí)間/處理量。完全飽和前的總吸附量即為動(dòng)態(tài)吸附容量。

重要性： 這是評(píng)估活性炭對(duì)特定實(shí)際水質(zhì)中目標(biāo)污染物去除效果的***直接、***可靠的方法！ 實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)指標(biāo)（碘值、亞甲藍(lán)值）只能提供參考，實(shí)際水質(zhì)的復(fù)雜性（多種污染物共存、離子強(qiáng)度、pH、天然有機(jī)物競(jìng)爭(zhēng)吸附等）會(huì)顯著影響活性炭的性能。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)苷鎸?shí)反映吸附速率、傳質(zhì)區(qū)長(zhǎng)度和有效吸附容量。

強(qiáng)烈建議： 對(duì)于重要項(xiàng)目或復(fù)雜水質(zhì)，務(wù)必進(jìn)行針對(duì)目標(biāo)污染物的動(dòng)態(tài)吸附柱實(shí)驗(yàn)。

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

使用壽命： 磨耗高的炭在反沖洗、運(yùn)輸、裝卸過(guò)程中易產(chǎn)生細(xì)粉，導(dǎo)致濾床壓降升高、炭損失增加、出水濁度上升。

運(yùn)行成本： 減少炭的損耗，降低補(bǔ)充頻率和運(yùn)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(xiàng)。

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(rùn)性和密度。漂浮率高的炭（疏水性強(qiáng)或密度過(guò)低）在水處理中難以潤(rùn)濕下沉，影響填充密度和流場(chǎng)分布，反沖洗時(shí)易流失。要求通常 <1-2%。

四、 安全與衛(wèi)生指標(biāo)

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(yán)格測(cè)試其在處理水中的溶出濃度，確保符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（如中國(guó)GB 5749, 美國(guó)EPA, 歐盟指令）。

測(cè)試方法： 通常用純水或酸性水浸泡，測(cè)定浸出液中重金屬含量。

2. 其他溶出物：關(guān)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(biāo)：活性炭床是微生物滋生的溫床。雖然生物活性炭工藝?yán)么颂匦?，但在常?guī)吸附工藝中，需防止微生物過(guò)度繁殖導(dǎo)致出水細(xì)菌超標(biāo)或產(chǎn)生嗅味。新炭應(yīng)控制初始菌落總數(shù)。運(yùn)行中需定期反沖洗和消毒。

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