活性炭是由椰殼、果殼等為原料,經(jīng)過炭化(燜燒爐)、活化(在斯列普活化爐中800℃高溫水蒸汽活化)、破碎、篩選、風(fēng)選、水洗、烘干等工序制得。
一、活性炭的分類
1、根據(jù)制活性炭原料的不同,活性炭可分為:
(1)木質(zhì)炭:又可分為
A、木炭(由木屑為原料制成)、
B、竹炭(由竹為原料制成)、
C、果殼炭(由核桃殼或杏核為原料制成)、
D、椰殼炭(由椰子殼為原料制成),
凈水器中常用的是椰殼炭或果殼炭。
(2)煤質(zhì)炭(由無煙煤制成)。
(3)骨炭(由動(dòng)物骨頭制成)。
(4)載銀活性炭:一般以果殼活性炭為原料,以特殊工藝使之載銀,含銀量常為0.1~0.3%,它在水中會(huì)緩慢釋放出銀離子(Ag+),而銀離子有殺菌作用,因此載銀活性炭除了普通活性炭的吸附功能外,還具有抑制細(xì)菌繁殖的功能。凈水器一定要用優(yōu)質(zhì)的載銀活性炭,否則開始時(shí)出水中銀離子會(huì)超標(biāo),而使用不長(zhǎng)時(shí)間就不再有銀溶出了。
2、根據(jù)活性炭形態(tài)的不同,家用凈水器中常用的活性炭可分為:
(1)粉末活性炭(PAC)。粉末活性炭實(shí)際上是粒度更細(xì)小的顆粒活性炭。由于顆粒細(xì)小,比表面積大,它的吸附效果優(yōu)于常用的顆粒活性炭。德國(guó)世保康及美國(guó)愛惠浦就是采用的粉末活性炭。
(2)顆粒活性炭(GAC)。這是在凈水器中最常用的活性炭。顆粒越小,吸附效果越好。
(3)活性炭纖維氈(ACF),按原材料不同,它又有二種:
A、是以粘膠基纖維長(zhǎng)絲為原料,加工成布,經(jīng)炭化、活化、高溫處理而成;
B、是以聚丙烯腈基纖維為原料,加工成氈,經(jīng)預(yù)氧化、炭化、活化、高溫處理而成。
活性炭纖維常制成厚1~5mm厚的氈,它的微孔比顆粒活性炭更多,比表面積更大(1000~1600m2/g),吸附容量更大(高2~6倍),吸附速度更快,而且具有良好的再生性能,脫附速度快,可重復(fù)使用。缺點(diǎn)是價(jià)格較貴,也易繁殖細(xì)菌。(據(jù)說過濾精度可達(dá)0.002-0.003um)
二、活性炭在凈水器中的作用
1、活性炭的凈水作用
活性炭可去除水中嗅和味、色度、余氯、膠體、有機(jī)物(合成洗滌劑、農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑、合成染料、三鹵甲烷、鹵乙酸、內(nèi)分泌干擾物如鄰苯二甲酸酯PAES等)、重金屬(如汞、銀、鎘、鉻、鉛、鎳等等)、放射性物質(zhì)等,是凈水器中使用最早、最廣泛實(shí)用的凈水材料。不僅一般活性炭?jī)羲鳎诩矣梅礉B透純水機(jī),以及多數(shù)超濾、陶瓷、KDF、UV等凈水器中,都會(huì)用到活性炭。
活性炭和KDF都能去除水中余氯,但KDF和氯反應(yīng)生成鋅離子(Zn2+),可能會(huì)導(dǎo)致水中鋅超標(biāo),而用活性炭除氯則沒有這類擔(dān)心。
活性炭在活化過程中形成大量的各種形狀的細(xì)微孔,構(gòu)成了巨大的具有吸附作用的表面積,其比表面積為500~1200m2/g,比表面積越大,吸附效果越好。
2、活性炭的負(fù)面影響
(1)活性炭吸附了大量的有機(jī)物,這些有機(jī)物會(huì)成為細(xì)菌等微生物的營(yíng)養(yǎng),細(xì)菌會(huì)在活性炭的微孔中大量繁殖增生,并可能導(dǎo)致出水中菌落總數(shù)超標(biāo)。
(2)凈水器中的活性炭在微生物催化作用下,把水中氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮,常出現(xiàn)凈水器出水中的亞硝酸鹽比進(jìn)水高出很多倍。亞硝酸鹽本身不是致癌物質(zhì),但它與水中胺類物質(zhì)反應(yīng)生成的亞硝胺是強(qiáng)致癌物質(zhì)。
3、活性炭吸附機(jī)理
(1)物理吸附:范德瓦爾力。活性炭通過物理吸附可去除水中的有機(jī)物、膠體等。
(范德瓦爾力:分子引力也叫范德瓦爾斯力,是中性分子彼此距離非常近時(shí)產(chǎn)生的一種微弱電磁引力。由于這種引力過于微弱,通常沒有人加以注意。比如,當(dāng)我們把手貼到墻上時(shí),也會(huì)產(chǎn)生分子引力,但由于實(shí)際接觸面積太小,可能只有數(shù)千個(gè)接觸點(diǎn),人的手掌不會(huì)被吸附到墻壁上。)
(2)化學(xué)吸附:化學(xué)反應(yīng)及催化作用。活性炭通過物理吸附可去除水中的余氯、氯胺等等。
C+Cl2+H2O—→CO+2H++2Cl-
C+ClO-—→CO+Cl-
C+2NHCl2+H2O—→CO+N2+4H++4Cl-
三、如何提高活性炭?jī)羲鞯膬羲Ч?span lang="EN-US">
1、選擇質(zhì)量好的活性炭。
2、凈水器制造廠應(yīng)該采購(gòu)質(zhì)量好的活性炭,并抽查和檢測(cè)每批進(jìn)貨的活性炭,以防購(gòu)進(jìn)劣質(zhì)產(chǎn)品。
3、活性炭發(fā)揮凈水作用,不論物理吸附還是化學(xué)吸附,都需要一定的時(shí)間。因此,凈水器生產(chǎn)廠要改進(jìn)活性炭過濾器或活性炭濾芯的設(shè)計(jì),盡可能增加水和活性炭的接觸時(shí)間,接觸時(shí)間=炭柱長(zhǎng)度/水在炭柱中的流速,增加炭柱長(zhǎng)度和活性炭用量,降低水的流速,都能延長(zhǎng)水和活性炭接觸時(shí)間,提高活性炭的凈水效果和出水水質(zhì)。
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