活性炭在净水过程中发挥的作用

发布时间:2010-12-30 16:36:54 浏览次数:398

一、活性炭在净水过程中发挥的作用:www.590.com

  活性炭可去除水中嗅和味、色度、余氯、胶体、有机物(合成洗涤剂、农药、除草剂、杀虫剂、合成染料、三卤甲烷、卤乙酸、内分泌干扰物如邻苯二甲酸酯PAES等)、重金属(如汞、银、镉、铬、铅、镍等等)、放射性物质等,是净水器中使用最早、最广泛实用的净水材料。不仅一般活性炭净水器,在家用反渗透纯水机,以及多数超滤、陶瓷、KDF、UV等净水器中,都会用到活性炭。

  活性炭和KDF都能去除水中余氯,但KDF和氯反应生成锌离子(Zn2+),可能会导致水中锌超标,而用活性炭除氯则没有这类担心。

  活性炭在活化过程中形成大量的各种形状的细微孔,构成了巨大的具有吸附作用的表面积,其比表面积为500~1200m2/g,比表面积越大,吸附效果越好。

二、活性炭在净水中负面的影响:

  (1)活性炭吸附了大量的有机物,这些有机物会成为细菌等微生物的营养,细菌会在活性炭的微孔中大量繁殖增生,并可能导致出水中菌落总数超标。

  (2)净水器中的活性炭在微生物催化作用下,把水中氨氮转化为亚硝酸盐氮,常出现净水器出水中的亚硝酸盐比进水高出很多倍。亚硝酸盐本身不是致癌物质,但它与水中胺类物质反应生成的亚硝胺是强致癌物质。

  (3)在活性炭吸附过滤的出水加溴树脂(溴代聚苯乙烯海因)过滤或UV杀菌是解决水中微生物超标的好方法。艾欧·史密斯(上海)水处理产品有限公司在部份家用反渗透纯水机的后置活性炭滤芯中加上一小段溴树脂,出水即无菌,出口到欧洲诸国很受欢迎。

三、活性炭在净水中吸附的机理:

  (1)物理吸附:范德瓦尔力。活性炭通过物理吸附可去除水中的有机物、胶体等。

孔分类
 平均孔径(nm)
 孔容积(mg/L)
 表面积/总表面积(%)
 吸附能力
 
大孔
 >100
 0.2~0.5
 <1
 提供通道
 
过渡孔
 4~100
 0.02~0.1
 1~5
 吸附大分子有机物
 
微孔
 <4
 0.15~0.9
 >95
 主要吸附区
 


  2)化学吸附:化学反应及催化作用。活性炭通过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-

四、如何提高活性炭在净水器的净水效果

  1、选择质量好的活性炭。净水用活性炭的标准目前有:

  (1)GB/T7701.4——1997《净水用煤质颗粒活性炭》

  (2)GB/T13803.2——1999《净水用木质活性炭》

  (3)DL/T582——2004《火力发电厂水处理用活性炭使用导则》

  (4)LY/T1331——1999《净水用载银活性炭》

  国家标准(1)、(2)和林业行业标准(4)测碘吸附值和亚甲基蓝吸附值,主要反映活性炭中微孔的多少;电力行业标准(3)测活性炭对天然水中四种有代表性的有机物(腐殖酸、富里酸、木质素、单宁)的吸附容量和吸附速度,主要反映活性炭中过渡孔的多少。净水器生产厂选择净水器用活性炭时,建议按(3)方法来选择较好的活性炭。

  此外,水份(≤10%,越小越好)、强度(≥95%,越大越好)、粒度(≥95%,家用净水器用颗粒活性炭建议选用16~32目即Φ1.3~0.6mm的粒径)都是必须考核的指标。

  2、净水器制造厂应该采购质量好的活性炭,并抽查和检测每批进货的活性炭,以防购进劣质产品。

  现在市场上很多活性炭都掺有回用料,有的甚至于全部是回用料。活性炭生产厂购进用户已使用过并报废的活性炭,再回炉处理一下,有的甚至放露天场院在太阳下晒干后即充新品卖出或掺进新活性炭中,以降低成本和售价。上海疾控中心就曾检测到活性炭滤芯CODMn去除率为零的怪事。另外,还有水洗,应该用纯水,但成本高,很多活性炭厂没有纯水装置,就用河水、井水甚至用臭水沟中的水去洗炭,这样的活性炭都被污染了。所以千万不要买太便宜的活性炭使用。活性炭净水器在到达额定总净水量时,其化学耗氧量CODMn去除率和总溶解性有机炭DOC去除率均应≥25%,前者在城镇建设行业标准CJ3023和卫生部《生活饮用水水质处理器卫生安全与功能评价规范——一般水质处理器》(2001)中均有规定,后者在CJ3023中有规定。

  3、活性炭发挥净水作用,不论物理吸附还是化学吸附,都需要一定的时间。因此,净水器生产厂要改进活性炭过滤器或活性炭滤芯的设计,尽可能增加水和活性炭的接触时间,接触时间=炭柱长度/水在炭柱中的流速,增加炭柱长度和活性炭用量,降低水的流速,都能延长水和活性炭接触时间,提高活性炭的净水效果和出水水质。

  (1)对大型活性炭水质处理器来说,在机械行业标准JB/T2932-1999《水处理设备 技术条件》中规定,以去除游离氯为目的,水在活性炭过滤器中的流速应≤20m/h,出水水质为残余氯<0.1mg/L;以去除有机物为目的,水在活性炭过滤器中的流速应≤10m/h,出水水质为CODMn<2mg O2/L。在大型反渗透装置的预处理中,余氯和有机物都应去除,则取流速为10 m/h,如以活性炭滤层高1m计算,那么水和活性炭的接触时间为0.1h,即6分钟。

  (2)对家用活性炭净水器来说,很难做到有这么长的接触时间。在城镇建设行业标准CJ3023-1993《活性炭净水器》中,没有给出接触时间或水流速等具体数据,但其5.2.1规定,活性炭过滤器过滤柱的有效高度与直径之比采用2~6为宜,实际上也是增加炭柱高度,延长水和活性炭接触时间,防止水不与炭接触而穿透。有些净水器,采用多级活性炭滤芯,也是这个作用。总之,活性炭与水接触时间越长,吸附效果越好。

  4、活性炭净水器使用说明书,应告诫用户,开启净水器后,要放掉一部份水,把净水器滤筒、管道中的积水排放掉,然后再接取新鲜过滤水使用。否则,经长时间浸泡,活性炭中细菌会大量繁殖超标,亚硝酸盐也可能增多,因此一定要把净水器中的残积水先放掉。

  5、活性炭净水器使用说明书,应告诫用户,活性炭要勤换,一般半年就要更换。特别是南方以地面水为水源的自来水,水中胶体物质多、有机物含量高,更要及时更换净水器中的活性炭滤芯。活性炭吸附有机物饱和后,非但不能再起到吸附和净水作用,反而会释放出有害物质,使净水器成为“污水器”。

  净水器行业在发展,活性炭的技术也在发展,作为与净水器结缘已久的“伴侣”,活性炭一直发挥着它应有的作用,当然,随着技术的发展,我们也期待有更好的活性炭品种的出现,给我们的净水器事业锦上添花。

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