導(dǎo)語(yǔ)：碳源是影響生化過(guò)程脫氮除磷能力與效率的主要因素，碳源不足，將影響脫氮除磷最佳效果的實(shí)現(xiàn)。在污水處理工藝中，如果碳源不足，通過(guò)外加碳源來(lái)提升水質(zhì)凈化效果。常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業(yè)廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。另一種方式是內(nèi)加碳源，指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進(jìn)行污水處理凈化，常見(jiàn)的污水處理內(nèi)加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。
碳，一種常見(jiàn)的元素，在地球上的含量大概占地殼重量的1%，但卻是作為生命起源、生物圈形成與演化必不可少的元素之一，它是地球上一切有機(jī)生物的骨架元素，所以地球中的生命也被稱為碳源生命。
大家知道碳在人類初期以及在工業(yè)中的重大用途嗎？大家知道炭和碳正確用法嘛？大家想了解碳家族與水有何關(guān)系嗎？今天小編就帶你了解我們熟悉的碳。
一、碳與人類文明的發(fā)展
人類的文明發(fā)展史幾乎離不開(kāi)碳材料。人類學(xué)會(huì)鉆木取火，意味著初次學(xué)會(huì)使用碳材料（木材的主要成分就是碳元素組成的），從此碳與我們密不可分；正是有了碳，人類懂得木材取暖、用火驅(qū)散野獸、用火煮熟食物，體力和智力都有所提高，為進(jìn)化為所謂的“智人”奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，人類開(kāi)始在自然中立足并飛速發(fā)展。
人類將一種含有銅元素比較高的孔雀石和木炭一起放到窯里燒到1000℃左右，就可以煉出銅來(lái)，使人類進(jìn)入金（銅）石并用的過(guò)渡時(shí)期，銅器等生產(chǎn)工具的使用極大地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，推動(dòng)社會(huì)發(fā)展。類似的原理，人類將鐵礦和木炭一起高溫反應(yīng)而煉出鐵。
十八世紀(jì)初，焦炭作為還原劑被廣泛用于高爐煉鐵、煉鋼工業(yè)；人類發(fā)掘了煤炭資源，用其燃燒的熱量轉(zhuǎn)換為電力，直到今天，煤炭發(fā)電仍然占在電力供應(yīng)中占有重要的比重。今天，碳材料已經(jīng)作為工業(yè)基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)、電器工業(yè)、航空航天、核能工業(yè)、冶金工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等。
一個(gè)又一個(gè)新型碳材料的發(fā)現(xiàn)，帶給人們無(wú)限的驚喜和期待，也刷新人們對(duì)于碳材料的感知和認(rèn)識(shí)，近40年來(lái)，人類在碳材料方面取得重大突破。從富勒烯、碳納米管、石墨烯到石墨炔都是碳的同素異性體，雖然只是碳原子之間的成鍵方式及空間結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，但這些新材料及其衍生物表現(xiàn)出各自優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)及化學(xué)性質(zhì)，為其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。從碳材料家族中最古老的金剛石、石墨，到傳統(tǒng)的炭黑、多孔碳、活性炭、高純石墨等，在工業(yè)生產(chǎn)、人們生活中發(fā)揮出巨大的作用。
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二、碳材料領(lǐng)域近40年重大突破
碳、炭傻傻分不清
碳家族既然在人類生活中發(fā)揮如此大的作用，那大家知不知道，它們?cè)谒幚眍I(lǐng)域中也大有用處？
在正式介紹前，我們先考考大家，你能區(qū)別我們常說(shuō)的炭、碳、生物碳和活性炭這些名詞的含義嗎？
炭指的是碳的單質(zhì)，它包括木炭，炭黑和活性炭；“碳”指的是碳元素，并不指具體物質(zhì)，化合物名稱中，都應(yīng)該用碳，如一氧化碳，二氧化碳，二硫化碳等等。
活性炭是指為增強(qiáng)表面特性的應(yīng)用而人為采用極高溫（通常>700℃）、物理化學(xué)手段（如高溫氣體或化學(xué)試劑）活化的，高比表面積的、高吸附特性的多孔性物質(zhì)。
生物碳是一種碳含量極其豐富的木炭。生物炭指的是生物殘?bào)w在缺氧的情況下，經(jīng)高溫慢熱解（通常<700°C,目標(biāo)產(chǎn)物是木炭）產(chǎn)生的一類難熔的，穩(wěn)定的、高度芳香化的、富含碳元素的固態(tài)物質(zhì)。
三、當(dāng)碳遇見(jiàn)了水
碳在污水處理及凈水工藝中應(yīng)用很廣泛，主要有以下幾個(gè)方面。
1、碳源對(duì)污水生化處理工藝的重要作用
碳源不足導(dǎo)致生化處理單元的脫氮除磷效果不能達(dá)到理想狀態(tài)，從而影響出水水質(zhì)的穩(wěn)定。生化處理為什么需要碳源，要從生化過(guò)程理解。生物脫氮，是反硝化細(xì)菌利用亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌聯(lián)合作用生成的硝酸鹽混合液，在缺氧條件下分解碳源產(chǎn)生的能量，將硝酸鹽轉(zhuǎn)換成氮?dú)?；生物除磷，是聚磷菌在厭氧條件下分解進(jìn)水中的碳源等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)合成自身的能量同時(shí)釋放體內(nèi)的磷，再在好氧條件下利用合成的能量超量吸收磷，通過(guò)排除剩余污泥，達(dá)到除磷的效果。
所以，碳源是影響生化過(guò)程脫氮除磷能力與效率的主要因素，碳源不足，將影響脫氮除磷最佳效果的實(shí)現(xiàn)。在污水處理工藝中，如果碳源不足，通過(guò)外加碳源來(lái)提升水質(zhì)凈化效果。常用的外加碳源有甲醇、乙酸、酒業(yè)廢水、乙酸鹽、淀粉、葡萄糖和食品加工廢水等。另一種方式是內(nèi)加碳源，指的是在污水處理凈化中直接借助污水處理中的自身性元素進(jìn)行污水處理凈化，常見(jiàn)的污水處理內(nèi)加碳源凈化選擇有污水水解和污泥水解兩種。
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2、活性炭在水質(zhì)凈化作用在水質(zhì)凈化中使用的活性炭主要有顆?；钚蕴亢头勰┗钚蕴?jī)煞N形式，目前使用較多的是顆?；钚蕴俊Ｓ捎诨钚蕴刻赜械母弑缺砻娣e，使其具有很強(qiáng)的吸污去污能力。
除了顆?；钚蕴客猓壳斑€出現(xiàn)了活性炭纖維，它是一種纖維狀活性炭，比表面積大、孔徑窄、微孔容積大，比顆?；钚蕴烤哂懈训奈饺萘亢透斓奈絼?dòng)力學(xué)性能，可再生循環(huán)使用，是一種理想環(huán)保材料，在凈水領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
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三、生物炭與水質(zhì)凈化中的應(yīng)用
生物炭具有巨大的比表面積，發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的含氧官能團(tuán)（羧基、酚/氫醌類物質(zhì)），同時(shí)又富含礦物質(zhì)，如鉀、鈣、鎂、鐵磷等物質(zhì)，特有理化特性使其通過(guò)表面吸附、絡(luò)合反應(yīng)、離子交換以及形成沉淀等對(duì)水中的污染物進(jìn)行富集而達(dá)到去除的效果。
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隨著材料領(lǐng)域的不斷發(fā)展，越來(lái)越多具有新性能、新結(jié)構(gòu)、能夠滿足不同需求的新型生物炭復(fù)合材料， 通過(guò)負(fù)載材料能夠改善生物炭基本的理化性質(zhì)， 給予生物炭更多的表面活性位點(diǎn)， 同時(shí)還能增強(qiáng)生物炭的回收利用率，其綜合性能通常優(yōu)于單一生物炭材料的材料被開(kāi)發(fā)和利用。所以生物炭在水質(zhì)凈化領(lǐng)域上還具有較大的應(yīng)用潛力。
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4 結(jié)語(yǔ)：
碳家族的成員除了本文提到的上述物質(zhì)之外，還有很多新興材料不斷涌現(xiàn)，如石墨烯衍生物材料、摻硼金剛石薄膜材料，他們不僅在污水整理、水質(zhì)凈化實(shí)現(xiàn)應(yīng)用甚至在海水淡化方面也表現(xiàn)不俗。隨著科技的進(jìn)步，碳的家族將迎來(lái)更多的新成員，水處理的“碳時(shí)代”剛剛開(kāi)啟。
