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純水系統中活性炭過濾器的作用是什么？

發布時間： 2019-08-12

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活性炭過濾器是純水系統預處理常用的一種工藝，它選用濾料為非常多的微孔和巨大的比表面積的活性炭，具有很強的物理吸附能力。它的主要作用是吸附余氯以及有機物，同時對水中異味、膠體及色素等有較明顯的吸附去除作用。

   一、吸附有機物
   水中含有大量的有機物，大致可分為非人工合成和人工合成有機物。非人工合成有機物是天然合成有機物，如水生生物及其分泌物腐殖質等。有機物對陰離子交換樹脂的污染可分為物理與化學兩方面的作用，它會附著在樹脂的表面并深入到樹脂網狀結構內部，覆蓋內部功能團，堵塞樹脂的網狀微孔，從而阻礙或降低離子交換的進行和增加樹脂層的水流阻力；由有機物造成的反滲透系統故障占全部系統故障的60~80%，發生有機污染時，系統不僅表現為水通量下降，而且會發生給水隔網堵塞，進而造成過大的壓力損失。嚴重的時候會導致膜元件發生機械損傷。
   活性炭顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機物質雜質吸附到活性炭顆粒內，使用初期的吸附效果很高。但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。所以，活性炭應定期清洗、再生或更換。
   活性炭對水中有機物的吸附量與很多因素有關，因此通常它不能百分之百的將有機物處盡，大約20~90%之間，波動范圍很大。分子量在500～3000是活性炭可能吸附的范圍，并隨分子量的增大，吸附容量減小。分子直徑大于活性炭孔徑的有機物難以被活性炭吸附。若有機分子直徑近似于活性炭孔徑，則可能堵塞，形成不可逆吸附。因此，需根據水中有機物的分子直徑和活性炭的微細孔分布情況選擇合適的炭種。一般果殼炭適合吸附水中低分子量的有機物，煤質炭能較有效地吸附去除水中分子量較大的有機物。

   二、吸附余氯
   余氯可分為化合性余氯、游離性余氯、總余氯，自來水出水余氯指得是游離性余氯。游離性余氯在水中以OCl⁺、HOCl、Cl₂等形式存在，殺菌速度快，殺菌力強，但消失快，又叫自由性余氯。

   自來水中殘留的余氯是造成純水系統中離子交換樹脂和聚酰胺反滲透膜性能惡化的主要原因。離子交換樹脂被氧化后，外觀表現為色淡、透明度增加，樹脂體積增大并破碎，引起樹脂體積交換容量減少，樹脂層壓力損失增大以及出水純度和pH值降低；聚酰胺反滲透膜對余氯較為敏感，大于0.1mg/L的余氯就能使它的性能惡化，被氧化后，芳香聚酰胺的聚合鏈被切斷，導致膜分離性能的衰減，產水水質下降。
   活性炭脫氯不完全是物理吸附，它會使余氯進一步轉換為碳的化合物，其反映機理為：

C + 2Cl₂ + 2H₂O = 4HCl +CO₂↑

用活性炭吸附余氯比加還原劑經濟，因為活性炭的處理含活性氯的水量約為其體積的10萬倍，活性炭大約可用1~1.5年，在經濟上是合算的。活性炭對于余氯的吸附優先于有機物，而且吸氯率接近100%。但是，余氯對活性炭微孔的破壞也很嚴重。常見的問題是活性炭顆粒容易破碎形成碎末。當水中存在較高濃度的余氯時，不宜直接使用活性炭進行處理，而應該預先加入還原劑。

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