活性炭过滤器通常用于从水中除去有机化合物和/或从水中提取游离氯的过程中，从而使水适于排出或用于制造过程。消除饮用水中的有机物，如腐殖酸和富里酸，可以防止水中的氯与酸发生化学反应，形成三卤甲烷，这是一类已知的致癌物质。

与任何水处理方法一样，活性炭（AC）过滤不能去除所有可能类型的污染物。例如，用AC过滤不能除去钠，微生物，氟化物和硝酸盐。AC过滤器也无法实现水软化。此外，重金属（如铅）只能通过非常特殊的活性炭水处理来去除，这种处理通常仅用于住宅使用点过滤器。

高科技过滤

有许多类型的高科技活性炭过滤器可用于工业过滤系统。活性炭可以表现出不同的性能特征，这取决于衍生它的地层（例如，烟煤或无烟煤，骨炭，椰子壳）及其制造方式。用于创建各种AC材料的方法是高度专有的，并且导致行业可用的各种介质之间的明显差异。WaterProfessionals®可以为已识别的污染物和所需的纯度指定高科技过滤方法。这就是为什么将正确的活性炭床与特定需求相匹配是至关重要的。这将实现设备的最有效过滤和最长使用间隔。

椰子壳和煤（无烟煤或烟煤）都是活性炭的有机来源。当有机源在没有氧气的环境中燃烧时形成碳。该过程仅留下约30％的有机物质完整，驱除重有机分子。在用于水处理之前，必须“激活”有机物质。活化过程打开了碳的大量孔隙，进一步驱除了不需要的分子。开孔允许碳捕获污染物，称为“吸附”。只有一磅AC的表面积吸附率等于60-150英亩！

有两种主要的激活方法：

• 蒸汽活化 - 使用蒸汽在800℃至1000℃的温度下进行蒸汽活化。在这些温度下，发生即时的水 - 气反应，使碳化材料气化。然后引入空气以燃烧气体，而不燃烧碳。该过程产生分级，筛分和除尘形式的活性炭。由蒸汽活化的碳通常具有细孔结构，非常适合吸附液相和气相化合物。
• 化学活化 - 通过化学活化，碳首先用强力脱水剂填充，通常是膏状磷酸（P 2 O 5）或氯化锌（ZnCl 2）。将糊状物加热至500℃至800℃之间的温度以活化碳。化学活化产生具有非常开放的孔结构的活性炭，使其更适合吸附大分子。

这个怎么运作

活性炭水处理基本上用于两个水处理目的，并且每个以完全不同的方式工作。

1. 除氯：活性炭可用于除去氯，几乎不降解或损坏碳。脱氯快速发生，流速通常很高。然而，该方法需要大量的表面积，并且水中的有机物最终将填满并阻塞碳的孔。最终，需要更换活性炭过滤器，因为其脱氯水的能力将缓慢下降。废碳可以重新激活; 但是，重新激活的过滤器应仅用于废水处理应用。使用AC的一个优点是安装后运行成本低，虚拟“故障安全”操作。一个缺点是，当从介质的最顶层除去氯时，AC提供了适合细菌生长和增殖的潮湿环境。反渗透。

2. 去除有机物：当水通过活性炭过滤器时，有机颗粒和化学物质通过已知的“吸附”过程被捕获。吸附过程取决于5个关键因素：1）活性炭的物理性质（表面积和孔径分布）; 2）碳源的化学组成（氢和氧的量）; 3）污染物的化学组成和浓度; 4）水的pH值和温度; 5）水暴露于活性炭过滤器的时间长度（称为空床接触时间或EBCT）。

有机物去除的其他考虑因素如下所述：

图1.活性炭过滤器微孔中的分子筛选。（在GL Culp和RL Culp之后）

1. 物理性质：孔径和分布对AC过滤的有效性影响最大。当碳孔几乎不足以吸附污染物时，就会发生最佳过滤（图1）。AC过滤器吸引的污染物类型将取决于过滤器的孔径，其根据所用碳的类型和活化方法而变化。交流过滤器往往最适合去除较大分子的有机化学物质。
2. 化学性质：活性炭过滤器的表面也可以与有机分子发生化学反应。AC表面与某些污染物的化学性质之间的电力可能导致离子交换或吸附。活化过程在很大程度上决定了AC过滤器的化学性质，使过滤器对各种污染物具有吸引力。不同的活化过程将产生具有不同化学性质的活性炭。例如，在孔表面具有最少量氧的AC将最好地吸收氯仿。
3. 污染物性质：活性炭最适合用于过滤大的有机分子。AC和有机分子是相似的材料，这意味着它们倾向于相互结合。这意味着有机化学品具有更强的与AC过滤器结合的倾向，而不是保持溶解在水中。溶解性较差的有机分子越有可能被吸附。较小的有机分子适合最小的毛孔，并且保持最紧密。
4. 浓度：吸附过程可能受有机污染物浓度的影响。例如，在除去氯仿时，一个AC过滤器在过滤高浓度污染物时可能比另一个更有效，并且在过滤低浓度污染物方面效果较差。请咨询制造商，以确定活性炭过滤器在特定化学品的不同浓度水平下的性能。
5. 水温和pH：在较低温度和pH水平下，吸附速率通常较高。化学反应和化学形式与水温和pH密切相关。在大多数情况下，随着温度和pH值的降低，有机化学品更容易吸附。
6. 暴露时间：污染物与交流过滤器接触的时间长度也会影响吸附过程 - 接触时间越长，去除的污染物数量就越多。更大量的活性炭和更慢的流速将改善过滤过程的有效性。床深和流速是关键的设计参数。碳过滤通常被设计成提供与碳床接触的水的特定停留时间，称为空床接触时间或EBCT。

过滤设备

活性炭过滤器类似于多介质过滤中使用的过滤器，除了在反冲洗过程中没有空气冲刷步骤。由于某些有机物需要延长暴露于过滤器的暴露时间，因此可以使用更高的过滤器容器侧壳来提供更深的碳床以延长反应时间。应对碳床进行反洗，以帮助去除残留的淤泥，防止填料和水头损失，并去除颗粒之间摩擦产生的碳细粉。

活性炭过滤

作者：Frank DeSilva。于2000年1月在水质产品杂志上发表

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颗粒活性炭（GAC）通常用于去除供水中的有机成分和残留消毒剂。这不仅可以改善口感，还可以减少健康危害; 它可以保护其他水处理设备，如反渗透膜和离子交换树脂免受氧化或有机污染造成的损坏。活性炭是一种有利的水处理技术，因为它具有多功能性，并且它不会对处理过的水产生任何不利影响。 

 

大多数活性炭由坚果壳，木材，煤和石油等原材料制成。 

 

活性炭的典型表面积约为1,000平方米/克（m2 / gm）。然而，不同的原料
产生不同类型的活性炭，其硬度，密度，孔隙和粒度，表面积，可提取物，灰分和pH值不同。这些性质的差异使得某些碳在不同的应用中优于其他碳。

 

活性炭从水中去除污染物的两个主要机制是吸附和催化还原。通过吸附除去有机物，通过催化还原除去残留的消毒剂。

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影响活性炭性能的因素有： 

 

分子量：
随着分子量的增加，活性炭更有效地吸附，因为分子在水中可溶。然而，碳的孔结构必须足够大以允许分子在其内迁移。应设计高分子量和低分子量分子的混合物，以去除更难的物种。

 

pH：
大多数有机物溶解性较差，在较低pH下更容易吸附。随着pH增加，去除率降低。根据经验，对于高于中性（7.0）的每个pH单位，碳床的尺寸增加20％。

 

污染物浓度：污染物浓度越高，活性炭的去除能力越大。污染物分子更可能扩散到孔中并被吸附。然而，随着浓度的增加，污水泄漏也会增加。污染物的上限是百万分之几。较高的污染物浓度可能需要与活性炭更多的接触时间。此外，通过在水中存在硬度来增强有机物的去除，因此只要有可能，将活性炭单元放置在离子去除单元的上游。无论如何通常都是这种情况，因为活性炭通常在离子交换或膜的上游使用以除去氯。

 

粒径：
活性炭通常有8×30目（最大），12×40目（最常见）和20×50目（最细）。更细的网状物提供最佳的接触和更好的去除，但代价是更高的压降。这里的经验法则是，8×30网眼比12×40网眼的去除效果好2到3倍，动力学去除效果比8×30网眼高10到20倍。

 

流速：
通常，流速越低，污染物扩散到孔中并被吸附的时间越长。通过较长的接触时间几乎总能改善活性炭的吸附。同样，一般而言，20×50目的碳床可以以12×40目的床的流速的两倍运行，并且12×40目的碳床可以以两倍的流速运行。床由8×30目。每当考虑更高流速和更细的网状碳时，请注意压降增加！

温度：
较高的水温会降低溶液粘度并增加模具的扩散速率，从而增加吸附。较高的温度也会破坏吸附键并略微降低吸附。它取决于被除去的有机化合物，但通常，较低的温度似乎有利于吸附。

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有机物去除
公共供水中的有机物质来自腐烂的植物生命，随着时间的推移它变得更容易溶于水，并且存在大的高分子量有机酸（非极性弱酸）。最终，形成不同尺寸的较小分子量的酸。典型的有机酸分子的分子量范围从几百到几万。

 

有机酸分子的大小，数量和化学结构取决于许多因素，包括水的pH和
温度。因此，存在几乎无限数量的有机酸。因此，去除有机物可能很困难，并且
始终是特定地点的。 

 

活性炭的吸附性能用于去除有机物。通常，吸附发生是因为所有分子都施加力以彼此粘附。活性炭吸附有机物质，因为碳表面（非极性）和污染物（非极性）之间的吸引力比保持污染物溶解在水（极性）中的力更强。

除非有机分子靠近碳的表面，否则吸附力很弱并且不会发生。由于其粒径和孔结构，活性炭的大表面am允许发生吸附。

降低溶解度和/或增加孔的可接近性的因素改善了活性炭过滤器的性能。碳过滤器容量可粗略估计为每1磅碳有0.1磅有机物，流速为每分钟每立方英尺1至2加仑（gpm / cu.ft.），床深度为3英尺。

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残留的消毒剂去除
活性炭可以通过催化还原反应去除和破坏残留的消毒剂（氯和氯胺）。这是一种化学反应，涉及电子从活性炭表面转移到残留的消毒剂。换句话说，
活性炭充当还原剂。

 

活性炭去除氯可将氯还原成非氧化性氯离子。反应非常快，发生在新活性炭床的最初几英寸处。（如果用活性炭去除有机物需要几分钟，那么氯的去除需要几秒钟）。新活性炭的氯容量为每磅碳1磅氯，流速为3至5gpm / cu.ft. 床深3英尺。

通过活性炭去除氯胺是一种慢得多的反应。城市供水中氯胺的主要种类（pH约7至8）是一氯胺。与活性炭和一氯胺的反应也产生非氧化性氯离子。由于反应速度相当慢，因此流速应为0.5 gpm / cu.ft. 床深超过3英尺。

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材料考虑因素
活性炭床是过滤器，需要定期进行反洗。应在容器设计中加入约50％的干舷，以便在适当的位置进行反冲洗。否则，需要外部反冲洗。反洗步骤不会“再生”碳或去除污染物。反洗步骤重新分类床并去除任何细粉或悬浮物。

 

在运输，处理和加载活性炭的过程中产生碳细粉。这些罚款需要在服务前进行反洗。预湿和反洗碳可用于最大限度地减少罚款，并消除设施中碳尘污染的问题。装载干碳碳罐是一项混乱，危险的工作。使用预先润湿的碳可以消除空气中的灰尘，并使工厂环境清洁。

 

可提供加工等级的活性炭，包括医药/医药级，电镀级和粉状或粒状碳。

活性炭是一种经过验证的技术，用于去除天然存在的有机物和残留的消毒剂。设计活性炭过滤系统需要考虑待处理水的差异，所用活性炭的类型以及出水水质和操作参数。

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GAC系统设计参数

	氯	氯胺	有机物
流量（gpm /ft.²）	1-3	0.5	1-2
最小床深（英尺）	2-3	6	3-5
床上生活	几乎无限期	2-6周	1 - 6个月

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颗粒活性炭的典型性质

	沥青	亚烟煤	褐煤	坚果壳
碘值	1000-1100	800-900	600	1000
糖蜜数量	235	230	300	0
磨损数量	80-90	75	60	97
堆积密度为包装LB / CF.	26-28	25-26	23	29-30
卷活动	26000	25000	13800	0

碘和糖蜜数量测量孔径分布。碘值是尺寸为10至2埃的孔的相对量度。据报道，每克GAC吸附的元素碘毫克数，并决定了GAC吸附低分子量有机物的面积。

糖蜜数量衡量GAC从储备溶液中去除颜色的程度。它测量的孔隙大于28埃。这些是负责去除较大分子量有机物如单宁的孔。

 

磨损数表示在用较硬的材料翻滚后粒度减小的相对程度。没有减少额定为100，完全粉化为零。

(责任编辑：活性炭网) 织梦二维码生成器