一、 物理結（jié）構指標

1. 比表麵積：單位質量活性炭所具有（yǒu）的總表麵（miàn）積（通常以 m²/g 表示）。

重要性： 這是吸附容量的基礎。更大的（de）比表麵積意（yì）味著有（yǒu）更多（duō）的“吸附位點”可供汙染物分子附著。一般水處理用活性炭的比（bǐ）表麵積在 600-1200 m²/g甚（shèn）至更高。

注（zhù）意點： 並非比表麵積越大（dà）就一定越好。孔隙結構分布決定了（le）哪些大小的分子能被有效吸附。

2. 孔隙結構與孔徑分布（bù）：

微孔（kǒng）： 孔（kǒng）徑 < 2 nm。提供主要的比（bǐ）表麵積，是吸附小分子（如揮發性有機物VOCs、部分異味分子）的關鍵區域。

中孔： 孔徑 2 - 50 nm。在吸附稍大分子（如（rú）天然有機物NOM中（zhōng）的腐殖酸、富（fù）裏酸、部（bù）分染料分（fèn）子、合成有（yǒu）機物）以及作（zuò）為汙染（rǎn）物分子進入微孔的通道方（fāng）麵起重要作用。

大（dà）孔： 孔徑 > 50 nm。主要作為（wéi）傳輸通（tōng）道，將汙染物分子快（kuài）速輸送到中孔和微孔（kǒng）區域。

重要性： 這是選（xuǎn）擇活性炭類型（xíng）（如煤質炭、椰殼（ké）炭、木質炭）和應用場（chǎng）景匹配的核心依據！

去除小分子汙染（rǎn）物（如苯、氯仿、餘氯）： 需要豐富的微孔。

去（qù）除大分子有機物（如腐（fǔ）殖酸（suān）、色素（sù）、大分子合成有機物）： 需要（yào）發達的中孔結構。椰殼炭通常（cháng）微孔更發達，煤質炭（tàn）中孔比例相對更高。

評估方（fāng）法： 通過（guò）氮氣吸附等溫線計算得（dé）到。關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量（通常以 g/cm³ 或 g/L 表（biǎo）示）。表觀（guān）密度指顆粒本身的密度（dù）（排除顆粒間（jiān）空隙），堆密度指自然堆積狀（zhuàng）態（tài）下的密（mì）度（包含顆（kē）粒間空隙）。

影（yǐng）響吸附容量：在（zài）固定（dìng）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量，從而（ér）可能提供更大的總吸附能力。

影響反衝洗：密度影響顆粒的沉降速度和反衝洗強度要求。

運輸與成本：與填充體積相關的成本（如運輸、存儲（chǔ））有關。

注意點：高密度不一定代表高性能，需結合比表麵積和孔隙結構綜（zōng）合判斷。

4. 粒度/粒徑分布（bù）：顆粒的（de）大小範圍（如 8x30目， 12x40目（mù））及其（qí）分布均勻性。

水力特性：影響水流阻力（壓降）、反衝洗效果和流化狀態。顆粒越小，壓降越大，吸附動力學越快（擴（kuò）散（sàn）路徑短）；顆粒越大（dà），壓降越小，但吸附速度可能稍慢。

吸附動力學（xué）：小（xiǎo）顆粒比表麵積更大（單位質量），吸附速度通常更（gèng）快。

反衝洗要求：均勻的粒徑分布有助於獲得穩定（dìng）的床層和有（yǒu）效（xiào）的反衝洗。

選擇依據（jù）：根據處（chù）理（lǐ）流量（liàng）、接觸時（shí）間、反應器類型（固定床、流化床、移動床）和允許壓降來（lái）選擇。

二、 化學與表麵性（xìng）質指標 

1. 碘值：衡量活（huó）性炭（tàn）在標（biāo）準條（tiáo）件下吸附碘（diǎn）（分子量較小（xiǎo），約 254Da）的能力（以mg/g表示）。常用標準（zhǔn）如ASTM D4607。

重要性：是表征活性炭對小分（fèn）子（尤其是低分子量有機物）吸附能力的經典指標。 碘值越高，通常（cháng）表明微孔（kǒng）越發達，對小（xiǎo）分子（zǐ）吸附能力（lì）越強。是水處（chù）理（特別是飲用水除味、除微（wēi）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（xìng）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（biǎo）征活性炭中孔發達程度和對中等分（fèn）子量有機物（如部分染料（liào）、部分NOM組分）吸附能力的關鍵指標。 對於去除色度、部分大分子有機（jī）物特別有參考價值（zhí）。

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

重要性： 主（zhǔ）要用於（yú）表征（zhēng）氣相活性炭的性能，但（dàn）有時也用（yòng）於液相炭，反映其對非極性、易揮（huī）發有機物的吸附潛力。 在評估去除VOCs時有一（yī）定參考意義。

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

重要性： 反映活性炭對極（jí）性（xìng）有機物（如酚類）的（de）吸附能力（lì）。 酚值越低，表示去除酚類物（wù）質的效（xiào）率越高。對於含酚廢水處理是重要指標。

5. pH值（zhí）/表麵酸（suān）堿（jiǎn）性：活性（xìng）炭本身或其水浸出液的酸堿度（dù）。活性炭表麵含有多種含（hán）氧官（guān）能團（羧基、內酯（zhǐ）基、酚羥（qiǎng）基、羰基等），這些官能團的種類和（hé）數量（liàng）決定了其表（biǎo）麵化學性質（zhì）（親水性/疏水性、電（diàn）荷性質）。

影響（xiǎng）吸附（fù）選擇性：對離子型或極性汙染物的吸（xī）附有顯著影響。酸性炭易吸附（fù）堿性物質（如胺類），堿（jiǎn）性炭易吸附酸性物質（如酚類）。

影響穩定性（xìng）：可能影響某些汙（wū）染物在（zài）炭表麵的（de）催化（huà）降解或聚（jù）合。

影響溶液pH：在純水或低（dī）緩衝體係中，炭的pH值可（kě）能影響處理水的pH。

6. 灰分：活性炭在高溫（如 800°C）下灼（zhuó）燒後的殘餘（yú）無機物含量（%）。

純度：高灰分（fèn）意味著有效碳含量低，單位質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（dìng）條件下（如低pH）可能溶出，造成二次汙染（鐵錳超標、硬度增加）。某些（xiē）金屬（如鐵）可能催化氧化反應或（huò）促進微生物滋生。

影響（xiǎng）孔隙： 灰分可能堵塞孔隙，降低有效比表麵積（jī）。

要求： 飲用水（shuǐ）處理用（yòng）炭通常要求灰（huī）分低於 8-10%，甚至更低（如 3-5%）。再生炭的灰分（fèn）通（tōng）常更高。

7. 水（shuǐ）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（幹炭（tàn））的成本。

儲存穩定性： 過高水（shuǐ）分可能導致（zhì）運輸和儲存過程中發熱甚至自燃（尤其對粉炭）。

使用： 濕炭裝入幹燥設備可能（néng）導致初期（qī）出水渾濁。一般要求出廠水分 <5%。

三、 動態性能指標 

1. 穿透曲線與穿透時間/吸附容量：

在模擬實際（jì）運行的動態柱實驗（小試或中試）中，測量目標汙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（xiàn）。當出口濃度（dù）達到進水濃度的特定百分（fèn）比（如 5%, 10%）時，稱（chēng）為“穿透點”，對應的時間或處（chù）理水量即（jí）為穿透（tòu）時間/處理量。完全飽和（hé）前的總（zǒng）吸附量即為動態吸附容量。

重要性： 這是評估活性炭對特定實際水（shuǐ）質中目標（biāo）汙染物去除效果的***直接、***可靠（kào）的方法！ 實驗室靜態指標（碘（diǎn）值、亞甲藍值）隻（zhī）能提供參考，實際水（shuǐ）質的複雜性（多種汙染物共存（cún）、離子強（qiáng）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（xī）附速率、傳（chuán）質區長度和有效吸附容量。

強烈建議： 對於重要項目或複雜水質，務必進行針對目標（biāo）汙染物的動態吸附柱實驗。

2. 磨（mó）耗率/硬度：衡量活（huó）性炭（tàn）顆粒在機械攪拌或（huò）水流衝擊下抵抗磨損破碎（suì）的能力（%）。常用球盤磨耗儀或攪（jiǎo）拌（bàn）法測定（dìng）。

使用壽命： 磨耗高的炭在反衝洗、運輸、裝卸過程中易（yì）產生（shēng）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（lǜ）和運行成本（běn）。

要求： 固定床用顆粒炭要求磨耗（hào）率低（如 <5%）。粉炭（tàn）不考（kǎo）核此項。

3. 漂浮率：在特定條件下，活性炭顆（kē）粒漂浮於水麵（miàn）的比例（%）。

重要性：反映炭粒的浸潤性和密度。漂（piāo）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，反衝洗時易流失。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（yuán）料含雜質）可能含有鉛、砷、鎘、鉻（gè）、汞等（děng）有毒重金屬。必須嚴格測試其在處理水（shuǐ）中（zhōng）的溶出濃度（dù），確保符合飲用水衛生標準（zhǔn）（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（guān）注氰化物、多環芳烴（tīng）等可（kě）能從炭中溶出的有害物質。再生炭尤（yóu）其需要注意。

3. 微生物指（zhǐ）標：活性炭床是微生物滋生的（de）溫床。雖然生（shēng）物活性炭工藝利用此特性，但在常規吸（xī）附工藝中，需防止（zhǐ）微生物過度繁殖導致出水細菌超標或產生嗅味。新炭應（yīng）控製初始菌落總數。運行中需（xū）定期反衝洗和消毒（dú）。

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