粉状活性炭具有发达的孔隙结构，有很大的比表面积，通常粉状活性炭比表面积为450-1800平方米/克，孔容积为0.7-1.8毫升/克。因此，它是一种良好的吸附剂。由于炭表面有疏水性，所以能够从水溶液中吸附各种物质，借以达到精制液体，回收和分离液体中某些组份的目的。

粉状炭与颗粒炭相比，有较高的吸附力，吸附时间短，效率高等优点。因此，它广泛地用于液相吸附来净化液体。但缺点是间歌式操作，过滤和炭再生较为困难。现将粉状炭处理液体流程、吸附装置和炭用量作一些介绍。

一、单级处理液体

（一）单级处理流程和装置

流程如图1所示，在混合罐中，加入粉状炭和未处理液体，让其充分混合和吸附，然后在过滤器中过滤，净化的滤液放入接受罐中，而用过的炭弃去或再生处理。

单级处理是在典型的间歇式装置（见图2）中进行的。在混合罐（或处理罐）中，借助搅拌器使炭-液得到充分混合，扩大了炭-液接触面，提高了吸附效果。但于这种搅拌不宜过分剧烈，否则，液体中混入空气，可能导致其组成或杂质的氧化，结果影响液体净化。因此对极易氧化的液体，应当在真空条件下或在惰性气体中进行处理。

通常在混合罐中处理物料的温度，应当与液体需要的温度相适应，在混合过程中，液体需要升温时，可以通过罐内的蒸汽蛇管加热，蒸汽蛇管应装在尽可能低的位置，以便在液面降低时，液体温度保持不变。由于炭用量较少，所以罐内蛇管不会造成炭的堵塞。

达到吸附平衡需要的搅拌时间（接触时间）与液体杂质含量和炭用量有关，在大多数应用中，接触时间为20-30分钟。为保持罐内炭-液的均匀性，过滤时需要继续搅拌物料。

过滤时最理想操作条件是：在 过滤速率下，得到理想的净化效果。一般在实际操作中，对粘性液体的过滤速率为3-4加仑/米2·时，而对粘性小的液体为30—40加仑/米2·时。过滤时的真正过滤介质是沉积的炭（滤饼），而不是支承炭的滤布。过滤开始时，要求液体压力低，流量小，这时由于滤饼尚未形成，滤液混浊，应返至混合罐中。随着滤饼的形成和增厚，滤液逐渐变清，收集在接受罐中。同时应逐渐增加液体压力。加大液体流量。但是，当炭粒较粗和液体杂质中含有胶体微粒时，即使滤饼形成后，滤液依旧混浊，对于这种情况，可以采用1/16-1/8英寸大小的助滤剂预先铺在滤布上或加至混合罐中，这样可得到良好的效果。过滤后，用压缩空气和蒸汽加压吹出滤饼中的残液。

（二）炭用量的确定
 

由吸附等温线可以确定炭用量。首先，根据实验确定吸附等温线。实验是将不同量的炭样，分别加入到盛有相同体积液体的容器中，在相同温度下，充分搅拌一小时左右，使炭吸附达到平衡，然后过滤分出滤液和炭，分别测出滤液中杂质的剩余浓度（最终浓度），实验结果列于表1。表中第一行数据为未处理试样，C0表示空白浓度即未处理液体的最初浓度，表中左面两栏为记录的实验原始数据，X表示最初浓度与剩余浓度之差即X=C0-Cf；X/M数据是计算得到的。用X/M对Cf在对数纸上作图，便得出吸附等温线，如图3所示，该吸附等温线可以由弗罗因德利胥吸附方程式表示：

X/M=KC

X=C0-Cf

X/M=（C0-Cf）/M=KC1/n

若用对数式表示，则方程式为：

logX/M=logK+1/nlogC

该式符合直线方程一般式：

y=a+bx

因此，用X/M对Ct在对数纸上绘制的图线为一直线，应用该吸附等温线，可以求出最终浓度（Cf）下的炭用量。若已知：C0=400pm，Cf=20ppm，欲求炭用量时，可以在图3上查出Cf对应的X/M=（770pm/克/升）

X=C0-Cf=400-20=380（ppm）

X/M=380/M=770（ppm/克/升）

则炭用量为：M=380/770=0.49（克/升）

假如日处理液体量为10000加仑/日，1加仑=3.785升。

则每日炭用量为：0.49×3.785×10000=18500（克/日）=18.5（公斤/日）

二、二级处理液体

（一）二级逆流处理

这种处理液体的流程，如图4所示，在混合罐1中，加入未处理液体和用过一次炭进行混合吸附，然后过滤，滤液为处理一次液体至混合罐2，滤饼为用过二次炭被弃去。在混合罐2中，加入处理过一次液体和新炭进行处理，吸附平衡后进行过滤，滤液为脱色液体至下工段，过滤后的炭变为用过一次炭至混合罐1。

这种方法的炭用量较少，适用于处理杂质含量较高的液体。其炭用量可以利用图5吸附等温线，参照单级处理炭用量来计算。图中C0表示未处理液体的最初浓度，Cf表示用过一次炭与液体接触处理后的中间浓度，即处理过一次液体的浓度，Cf表示新炭与处理一次后的液体进行二次处理的最终浓度。当单级处理与二级逆流处理的最终浓度相同时，可以由弗列因德利胥方程式推导出下列方程式：

Mcc/Ms=（Cf/C1）1/n

Mcc/Ms=（C1-Cf）/（C0-Cf）

式中：Ms—单级处理的炭用量（ppm）。

     Mcc—二级逆流处理的炭用量（ppm）。

根据方程式给出了二级逆流处理的一组曲线，如图6所示，每条曲线表示在一定最终浓度（Cf）下，吸附等温线斜率与炭用量之间的关系，图中最终浓度（Cf）用它最初浓度（C0）的百分数表示，炭用量（Mcc）以它单级处理炭用量（Ms）的百分数表示。

假如处理液体的最初浓度为3400ppm，最终浓度为最初浓度的10%，单级处理的炭用量为液体重量的30.6%（306000ppm），应用图5和图6，可以求出二级逆流处理的炭用量。首先在图5中测得吸附等温线斜率为1.60，然后在图6横轴上取一点（1/n=1.60），过该点作垂线向上与10%曲线相交，过交点向纵轴作垂线相交于一点，查得该点值为18.5%。

Mcc/Ms×100%=18.5%

Mcc=Ms×18.5%=30.6%×0.185=5.66%

则炭用量为液体重量的5.66%，即56600ppm。

Mcc/Ms=（C1-Cf）/（C0-Cf）

5.66%/30.6%=（C1-3400×10%）/（3400-3400×10%）

C1=18.5%×3060+340=906（ppm）

则处理一次液体的浓度为906ppm。

（二）二级分段处理
 

两个混合罐中，分别加入新炭，不同的是混合罐1中加入的是未处理液体，而混合罐2中加入的是处理过一次液体，从两级过滤器中分出的炭为用过一次炭，都作废炭弃去，后一个过滤器的滤液为净化液体，送至下一工段。

二级分段处理的炭用量，是由两部分组成。其炭用量可以由弗列因德利胥方程式分别求出：

M1=（C0-C1）/KC11/n

M2=（C1-Cf）/KC11/n

假如处理液体同样是由图5所示等温线和数据，则二级分段处理的炭用量，可类似二级逆流处理炭用量求法，由图8求出第一级处理时的炭用量M1。

M1/Ms×100%=15%

M1/30.6%×100%=15%

M1=30.6%×0.15=4.6%

则第一级处理炭用量，为液体重量的4.6%。

同样，由图9可以求出第二级处理的炭用量M2。

M2/Ms×100%=20%

M2/30.6%×100%=20%

M2=30.6%×0.15=6.1%

则第二级处理炭用量，为液体重量的6.1%。

M=M1+M2=4.6%+6.1%=10.7%

则二级分段处理总的炭用量为液体重量的10.7%。

由以上炭用量计算结果表明，用不同方法处理液体的炭用量，有很大的不同，处理时的炭用量 ，二级逆流处理时最小。