随着我们越来越进入一个注重健康，以技术为导向的未来，我们既要接受现代世界的现实，也要接受为处理它们而发明的奇迹。我们面临的一个现实是自来水的状况。它含有大量化学物质，其中一些是致癌物质。幸运的是，这个现实有一个解决方案：碳块过滤器。

碳块过滤器使用活性炭，通常有三种变化：

• 煤基活性炭
• 木基活性炭
• 椰子基活性炭

在本文中，我们将研究这三种活性炭之间的差异。虽然煤基活性炭是该技术的较早形式，但基于椰壳的碳已成为可靠且高效的选择。

此外，我们将研究为什么需要滤水器，活性炭过滤的背景以及影响材料效率的差异因素作为过滤器。

为什么人们使用碳块过滤器？

简而言之，自来水中含有化学物质，微粒，细菌，有机物和毒素，这些物质要么逃避监管，要么遵守现行的，不充分的监管标准。碳块过滤器为这些渗透器提供了最着名的防线。通过在家中安装一个，在外面的公用事业系统中发生什么并不重要 - 您自己的水将更好地保护免受潜在的危害。

化学品和毒素存在于自来水中的原因归结为公用事业公司面临的挑战。当从任何天然来源 - 泉水，水库或其他水源 - 取水时，在某些情况下可能是饮用水。出于安全原因，无论其直接可饮用性如何，都经常进行处理和消毒。但是，为了将水分配给当地用户，它必须通过一个长长的管道网络。在这样做的过程中，水有很多机会接收不受欢迎的搭便车，如细菌。

该问题的解决方案是使用氯等化学物质对水进行消毒。其他化学物质也会进入水中：挥发性有机化学物质，溴酸盐，氟化物，硫酸盐，硝酸盐等 - 甚至  放射性同位素如镭。这些可能是消毒的副产品。其他可能来自农业，草坪，街道和工业的径流。还有一些，如镭，天然存在于地壳中。无论如何，它们中的一个或多个存在于大多数自来水中并且需要被移除。

碳块过滤器的有效性归功于活性炭的一些令人难以置信的特性，这已成为最有前景和优雅的水过滤解决方案。

什么是活性炭过滤？

活性炭是一种吸附材料 - 即将液体分布在其表面的薄膜中。它是碳质的并且具有复杂的结构。它是非常多孔的，具有刚性结构，由与其邻居随机粘合的混沌碳杂质组成。这种结构的不整洁导致整个材料中数百万个孔。

这些角落和缝隙产生了大量的吸附空间：只有一磅的活性炭含有大约125  英亩  的表面积。

由于碳是生命的基石，活性炭可以从多种不同来源获取，包括橄榄核，泥炭苔等。然而，过滤水对活性炭施加了一组特定的限制。重要的是选择一种特定类型的材料来吸附水分，增加最小的味道或气味，去除杂质并且不会在过程中堵塞。出于这个原因，这项工作的主要竞争者是由煤，木材和椰子壳制成的活性炭。

活性炭过滤的关键要素是什么？

吸附是活性炭中过滤的最重要因素。当水在刚性块的表面区域上扩散时，其中的溶解固体被吸引到碳的表面并且在水继续向前的同时保留。额外的过滤来自毛孔本身的大小和体积。总孔体积是指一克活性炭内的表面积 - 孔体积越大越好，假设孔隙的大小合适。

使用受控氧化活化碳。碳  经受高温蒸汽，这显着增加了材料内的孔隙率。碳质材料通常是多孔的，但蒸汽用于将孔隙率增加几个数量级。虽然普通碳质材料每克可具有10至15平方米的表面积，但活化过程可将其增加至1,000至1,200平方米/克。

活性炭中的孔具有尺寸范围。重要的是存在不同尺寸的孔隙，因为它们可以在水通过它们时过滤掉不同的污染物。由孔形成的广泛的内表面允许水通过许多不同尺寸的空腔。毛孔的大小如下：

• 微孔：这些孔小于2纳米（1纳米是一米的十亿分之一）
• 中孔：  这些孔的尺寸范围为2至50纳米
• 大孔：最大孔隙为50至2,00纳米（1,000纳米等于1微米）

溶解污染物和碳本身之间的吸引力可能是因为污染物本身是疏水的 - 也就是说，它自然地与水分离。这意味着碳表面对分子更具吸引力。或者，分子可以简单地表现出对碳的自然吸引力。有时两种情况都会立即出现。

疏水性是活性炭过滤的重要因素，因为我们水中的大部分有机污染物都具有这种质量。虽然它们不与高极性水分子结合，但它们确实与非极性碳结合。这就是为什么活性炭能够独特地除去难以挥发的有机化学物质，消毒副产物，除草剂和杀虫剂的原因。

煤炭活性炭过滤

煤炭便于碳过滤，因为它易于活化并具有高可用性。有三种类型的煤可用于过滤：无烟煤，烟煤或褐煤。其中，烟煤是理想的选择，因为它具有较高的微孔性，抗冲击性，强度和再生容易性。它通常被称为“黑煤”，含有与沥青中使用的相同的物质。

褐煤与普通煤不同的原因是碳含量不高。这意味着它具有更高的矿物质含量，而不是每单位重量的总孔体积。吸附发生在孔隙内，因此每单位重量的孔隙体积越高越好。无烟煤虽然在某些行业中有用，但由于其难以活化，因此在水过滤中没有那么多用途。

当褐煤受到高压时形成烟煤。由于这个原因，它在自然界中被发现是一种有机沉积岩，并且是很久以前被压缩的泥炭沼泽的结果。它的  碳含量在70％到90％之间。

然而，由于以下几个原因，煤基碳仍然不是最强的候选者：

• 它需要采矿。 为了提取烟煤，必须  从地下开采。在这种情况下，通过使用其他形式的碳，可以避免采矿作为许多行业的重要组成部分。煤炭开采通常对环境有害，并且由于其释放的爆炸性气体，烟煤对矿工特别危险。
• 它影响味道。 烟煤可以留下具有一定味道的水，这是将副产物释放到水中的结果。
• 它含有可以释放到水中的不健康化学物质。虽然煤炭仍然是碳块过滤的安全选择，但它确实含有某些可以浸入水中的化学物质，这些化学物质会影响味道并使得过滤后的终产物略微减少。
• 它比其他类型的活性炭具有更大的孔隙。烟煤中的孔隙远大于其他碳块中的孔隙，使得它们不太能够拉出较小的颗粒。

木基碳过滤

木材提供  与煤不同的过滤类型。木基碳具有不同类型的孔隙，主要由中孔和大孔组成，产生低密度。因为活性炭来自木材，它也是可再生资源，不需要采矿。这种可再生资源的困难在于树木需要数十年才能达到成熟，这意味着活性炭依赖于这个等待期。

木炭的强力套装之一是它能够脱色和去除水中的味道。它具有丰富的毛孔，吸引某些溶解的化学物质并去除较大的颗粒。污水处理厂用它来过滤水，而食品工业经常用它来使果汁，酒和其他产品脱色。木炭也是无毒的。在它被捆绑成碳块之前，它看起来像一块精细研磨的黑色尘埃。

来自成熟树木的木材被粉碎，然后制造商通过磷酸或氯化锌方法将其转化为活性炭。磷酸是优选的，因为它的速度增加并且它不产生锌盐。结果是碳具有有效的孔隙率，快速过滤和良好的吸附。木活性炭最适合那些希望去除水中味道，颜色和气味的人。

木活性炭的各种特征可归纳如下：

• 它有利于去除某些污染物。 特别是对于那些希望从水中去除某些味道，气味或颜色的人来说，木质活性炭是一个不错的选择。它的大孔径使其特别适合这些能力。
• 它是可再生的，但并不总是容易获得。 由于树木成熟所需的时间，每块木材可以代表几十年的时间投资。但是，这种类型的资源是可以补充的，并且具有低碳影响。
• 其孔径使其无法过滤掉许多污染物。 由于木基活性炭主要由中孔和大孔组成，因此无法去除许多较细的污染物。这使得它不太适合那些寻求更高等级过滤的人。

椰壳活性炭

椰壳是活性炭块过滤器最新，最有前途的选择之一。椰子中的微孔密度比其他形式的活性炭高得多，这意味着它具有更大的表面积和更普遍的孔隙度。相比之下，它含有比烟煤多50％的微孔。这使得椰子能够更好地吸附挥发性有机化学物质，否则难以从水中除去。

椰壳碳的纯度也使其成为活性炭的  更好候选者。尽管其他碳可以由于无机灰分而贡献味道，但椰子含有相对低的量。这样就形成了更加一致，均匀和无浸出的碳块，在质量方面优于其他选择。

制造椰壳活性炭也更容易。煤和木材都产生大量的灰尘和细碳颗粒，而椰子产生的这些潜在污染物较少。由于这种灰尘的缺乏，以及椰子收获是一种全年可再生的活动，不会杀死树木，这可以被认为是获得活性炭的绿色方法。

椰子基活性炭的好处如下：

• 它们是可再生的。椰子在热带气候中生长，可以保存多年。这使得它们能够连续生产碳，而树本身在其生命周期中不能产生多于一种的木材供应。
• 他们全年都在成长。椰子全年可以收获三到四次，可以稳定地回收碳源。
• 它们是碳的绿色来源。将树木视为储存的碳。它们从大气中吸收二氧化碳并储存碳，在此过程中产生氧气。通过培育椰子树并不断使用它们的贝壳作为碳块，储存的碳保持固体形式 - 不会燃烧到大气中。
• 它们具有高孔隙率。 此外，椰壳活性炭具有高密度的微孔，可以最好地过滤污染物。
• 它们结构紧凑。 椰壳碳的微孔性的另一个好处是它在碳中产生高机械强度。这意味着增加硬度和良好的耐磨性。
• 他们创造更清洁的水。最显着的好处是椰壳活性炭可以产生任何活性炭中最干净的水。这是由于其孔隙率，总孔隙体积和缺乏浸出。