关于颗粒状活性炭
颗粒活性炭（GAC）是各种石墨片的混合混合物，通过非石墨碳键相互连接。GAC的吸附能力使其成为从水，空气，液体和气体中去除各种污染物的理想选择。GAC也是一种对环境负责的产品，可通过热氧化再活化，并可在同一应用中多次使用。
在美国环境保护署（EPA）和健康的大多数基于国家有关部门考虑吸附GAC是在表面去除水中的多种有机材料的最先进的技术。GAC可单独使用或与紫外线（UV）消毒系统配对使用，可以方便地移除：
- 与氯和替代消毒剂相关的消毒副产物（DBPs）
- 藻毒素，如微囊藻毒素，cylindrospermopsin和类毒素-A
- 内分泌干扰化合物
- 药品和个人护理产品
- 味道和引起异味的化合物
- 腐烂植物和其他天然物质的有机物质，作为DBPs的前体
以下是对活性炭的基本方面的综述，特别是GAC在饮用水处理中作为过滤器和吸附剂的用途。
所有图片均由Calgon Carbon提供
活性炭生产
活性炭由各种富含碳的前体材料制成，例如烟煤，无烟煤，次烟煤，褐煤，木材，椰子壳和泥炭。
这些材料通过热或化学活化过程转化为活性炭。热处理通常包括蒸汽气化（活化）和化学活化在相对较低的温度下使用反应性无机添加剂。
由烟煤产生的活性炭可分为直接活化或再附聚。直接活化包括将煤的大小调整至大约所需的最终粒度并热活化上浆的煤。与再附聚相比，直接激活可以产生成本较低的产品。
再凝聚涉及首先用有机粘合剂粉碎和压块煤。将压块压碎以达到所需的粒度。一旦再附聚的材料被活化，粘合剂也转变成石墨结构，其将活化的煤颗粒相互连接。再附聚和直接活化的GAC的硬度和磨损特性通常是可比较的。然而，再附聚的碳倾向于具有更均匀的孔结构，其可以更好地去除某些有机污染物。
在热处理期间，所有碳质原料通过缩合反应反应以形成越来越大的芳族板结构。结构的密度受原料特性的影响。原料越密集，如烟煤，结构就越广泛。这些延伸的扁平石墨片在GAC颗粒内随机排列，以提供吸附发生所需的广泛内部结构。
活性炭生产过程还产生具有宽范围孔径的结构。这些孔或空隙与石墨片一起产生具有吸附剂中可用的最强物理吸附力的材料，与存储吸附材料的最大体积相结合。
吸附
吸附是由吸附剂（例如活性炭）的电子结构与吸附物（例如引起味道和气味的化合物，例如土臭味素）的相互作用产生的。分子化合物在动力学上被吸引到碳的多孔表面区域。
颗粒活性炭过滤
GAC还显示出在水处理厂中是有效的物理过滤介质，并且具有通过吸附味道和气味化合物或化学污染物来提供水质保护的附加益处。
在使用GAC改造现有的多媒体过滤器或设计新的GAC过滤器之前，需要考虑几个实际因素，包括液压要求，过滤器在线时间和反冲洗水可用性。还必须考虑GAC的性质，例如吸附性能，耐磨性和密度。此外，必须评估将过滤器转换为GAC的有效成本。
反冲洗要求是影响GAC床深度的另一个因素，特别是在改装多媒体过滤器时。过滤器设计应允许最佳膨胀，同时允许膨胀床顶部和反冲洗槽底部之间有几英寸的间隙。由于水槽之间的水流速度增加，任何扩展到水槽之间水平的GAC很可能会从过滤器中冲洗掉。
在过滤器改造或新过滤器中安装GAC的机制与安装沙子和无烟煤的机制非常相似。一个值得注意的例外是在安装GAC之前必须对过滤器和初始砾石/沙子或暗渠/沙子支撑进行消毒。这是因为合适的消毒剂，例如氯，会在GAC上快速反应，不会留下消毒剂。第二个差异是GAC应在最终反冲洗之前浸没24小时，然后再将新过滤器投入使用。这种浸泡时间允许捕获GAC孔结构内的空气，并且它允许水彻底润湿GAC内表面。
GAC过滤器操作建议
传统的GAC滤波器对与典型的多媒体滤波器相同的机械操作扰乱敏感。因此，在生产操作期间，反冲洗或在线启动期间，过滤器不应受到水流速度的突然变化。根据过滤器的设计，建议至少使用30秒将反冲洗水带到过滤器中的全流量。当设备重新上线时，建议至少10分钟使过滤器恢复全流量。操作人员应考虑反冲洗过程中的季节性水密度变化，并定期观察反冲洗事件。
为了更好地维护过滤器，建议每年进行一次核心样品。该程序的目的是从过滤器的核心收集准确的样品。然后可以测试GAC的残留活性，其使用碘值测试来确定。历史数据表明，一旦碘值在450到550之间，GAC应该在不久的将来重新激活或交换。
