活性炭对水中有机物具备吸附作用。活性炭拥有丰富细孔结构、比表面积充足，能够吸附水中溶解类有机污染物，例如苯类化合物、酚类化合物、石油及石油制品等；针对生物法、常规化学法不易去除的色度、异臭、亚甲蓝表面活性物质、除草剂、杀虫剂、农药、合成洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及多种人工合成有机污染物，也可起到一定去除作用。
一、活性炭对 Cr (VI) 的吸附
伴随电镀行业持续发展，大量电镀废水会对生态环境带来不利影响。含铬电镀废水内含有 Cr (VI)，未经处理直排易造成水体污染。活性炭微孔结构丰富、比表面积充足，具备良好物理吸附作用，可吸附废水中的 Cr (VI)；同时活性炭表面分布羟基 (一 OH)、羧基 (一 COOH) 等含氧基团，可通过静电作用产生化学吸附，适配多数工况下电镀含铬废水处理。相关试验数据显示：pH 值 4～5、Cr (VI) 浓度 100mg/L 的 50mL 废水，投加 2g 活性炭振荡吸附 1h 后，出水 Cr (VI) 浓度 0.38mg/L，该工况下可满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996) 对应排放限值要求。
二、活性炭处理含氰废水
电镀、焦化、高炉煤气洗涤、金银选矿等行业生产过程均会产生含氰废水。氰化物具备高毒性，会对人体、水生生物产生危害。活性炭比表面积充足，对含氰废水有一定吸附处理效果。试验数据参考：某金矿含氰废水总氰化物（CN⁻）浓度 389.90mg/L，单位活性炭处理水量 26.3mL/g 时，CN⁻吸附量 10.24mg/g，出水 CN⁻浓度可控制在 0.5mg/L 以内，该试验工况去除率可达 9.9%。另有研究表明，活性炭经 3% 氯化铜或 5% 硫酸铜浸泡、水洗晾干后装填，可一定程度提升除氰效果，处理能力提升 2-3 倍；进水 pH 值控制在 6-9 区间时，氰化物多以络合形态存在，活性炭对络合氰化物吸附表现优于简单氰化物。
三、活性炭处理含汞废水
氯碱工业以汞作为阴极制备氯气、烧碱；聚氯乙烯、乙醛、醋酸乙烯合成工艺采用汞作为催化剂；电子仪表制造行业也会用到汞，以上行业均会产生含汞废水。汞会对人体产生毒害，甲基汞易在人体脑组织累积、损伤神经系统，极端情况下会危及生命。
活性炭可吸附废水中汞元素，不少工厂已采用该工艺处理含汞废水，该工艺更适配低浓度含汞废水治理；原水汞浓度偏高时，建议预处理降低汞含量后再使用活性炭吸附。原水汞含量 1mg/L-2mg/L 以内的废水流经活性炭滤塔，出水汞含量可降至 0.01mg/L-0.05mg/L，吸附饱和后的活性炭回收汞后可再生循环使用。实例参考：某电解工厂废水汞浓度 5mg/L-10mg/L，投加硫酸亚铁、硫化钠反应沉淀分离后，上清液汞浓度降至 0.1mg/L-1.0mg/L，再经粒状活性炭吸附，出水汞含量可降至 0.01mg/L-0.05mg/L。活性炭对有机汞的吸附效果优于无机汞，水体 pH 下调，汞去除表现会有所提升。相关资料显示，二硫化碳预处理活性炭可一定程度提升除汞能力；经二硫化碳浸润后的活性炭，可将废水初始汞浓度 10.0mg/L 降至 2μg/L，pH=10 工况下，整套体系处理表现较好。
四、活性炭处理含酚废水
含酚废水广泛来源于石油化工厂、塑料厂、合成纤维厂、焦化厂、纺织厂、制氮厂和炼油化工厂等。活性炭对酚的吸附性能较好，可成功地处理含酚废水。对于高浓度含酚废水，当进水中的酚浓度为1950mg／L时，通过三柱串联的活性炭吸附柱可使出水酚浓度低于0.1mL，但吸附柱在不长的时间内即被酚所穿透。故活性炭更适用于处理中、低浓度的含酚废水，当酚进水浓度在0.12mg／L-44mg／L时，对酚的去除率均可高达99％以上，出水酚的浓度小于0.1mg／L。试验表明，对于进水酚浓度为427mg／L-547mg／L的焦化废水，当粉末活性炭投加量为4g/L时，曝气2h可使焦化废水酚含量降到0.5mg／L以下，达到排放标准I；活性炭在酸性和中性条件下对酚进行吸附，在碱性条件下进行再生。
五、活性炭处理染料废水
纺织工业的发展带动了染料生产的发展，调查表明，全世界每年生产的染料超过700000t，其中2％以废水的形式直接进入水体排出，10％在随后的纺织染色过程中损失博l。染料废水成分复杂，水质变化大，色度深，浓度大，处理困难，水中的色度影响水生植物的光合作用，从而破坏水中的生态平衡。活性炭巨大的比表面积使其能有效地去除废水的色度。试验参考 1：甲基橙、结晶紫、直接耐晒黑 G、活性翠蓝四种染料初始浓度 30mg/L，pH=7、曝气量 1m³/h、粉末活性炭投加量 6g/L、吸附时长 20min 条件下，四种染料去除率区间 97%-99%。试验参考 2：酸性品红、碱性品红、活性黑 B-133 染料废水初始浓度 250mg/L，椰壳活性炭投加量分别 0.8%、1.0%、2.0%，对应吸附时长 3.5h、6h、17h，脱色率在该工况下均可超过 97%，出水色度稀释倍数≤50 倍，COD 低于 50mg/L，符合《污水综合排放标准》(GB8978—1996) 相关限值；pH7.5～12.5 区间内，多数染料的活性炭吸附效率无明显波动。活性炭吸附染料后具备可再生条件。再生试验数据：处理活性艳红 X 一 3B 模拟废水的活性炭纤维、粒状活性炭、椰壳活性炭，经 120℃烘干 12h、600W 微波再生 10s 后，粒状活性炭与椰壳活性炭吸附性能恢复至原有水平，活性炭纤维吸附容量可提升至原有 2.4 倍。
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