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纯水系统中活性炭过滤器的作用是什么？
发布时间：
2019-08-12
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活性炭过滤器是纯水系统预处理常用的一种工艺，它选用滤料为非常多的微孔和巨大的比表面积的活性炭，具有很强的物理吸附能力。它的主要作用是吸附余氯以及有机物，同时对水中异味、胶体及色素等有较明显的吸附去除作用。
一、吸附有机物
水中含有大量的有机物，大致可分为非人工合成和人工合成有机物。非人工合成有机物是天然合成有机物，如水生生物及其分泌物腐殖质等。有机物对阴离子交换树脂的污染可分为物理与化学两方面的作用，它会附着在树脂的表面并深入到树脂网状结构内部，覆盖内部功能团，堵塞树脂的网状微孔，从而阻碍或降低离子交换的进行和增加树脂层的水流阻力；由有机物造成的反渗透系统故障占全部系统故障的60~80%，发生有机污染时，系统不仅表现为水通量下降，而且会发生给水隔网堵塞，进而造成过大的压力损失。严重的时候会导致膜元件发生机械损伤。
活性炭颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。所以，活性炭应定期清洗、再生或更换。
活性炭对水中有机物的吸附量与很多因素有关，因此通常它不能百分之百的将有机物处尽，大约20~90%之间，波动范围很大。分子量在500～3000是活性炭可能吸附的范围，并随分子量的增大，吸附容量减小。分子直径大于活性炭孔径的有机物难以被活性炭吸附。若有机分子直径近似于活性炭孔径，则可能堵塞，形成不可逆吸附。因此，需根据水中有机物的分子直径和活性炭的微细孔分布情况选择合适的炭种。一般果壳炭适合吸附水中低分子量的有机物，煤质炭能较有效地吸附去除水中分子量较大的有机物。
一、吸附有机物
水中含有大量的有机物，大致可分为非人工合成和人工合成有机物。非人工合成有机物是天然合成有机物，如水生生物及其分泌物腐殖质等。有机物对阴离子交换树脂的污染可分为物理与化学两方面的作用，它会附着在树脂的表面并深入到树脂网状结构内部，覆盖内部功能团，堵塞树脂的网状微孔，从而阻碍或降低离子交换的进行和增加树脂层的水流阻力；由有机物造成的反渗透系统故障占全部系统故障的60~80%，发生有机污染时，系统不仅表现为水通量下降，而且会发生给水隔网堵塞，进而造成过大的压力损失。严重的时候会导致膜元件发生机械损伤。
活性炭颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。所以，活性炭应定期清洗、再生或更换。
活性炭对水中有机物的吸附量与很多因素有关，因此通常它不能百分之百的将有机物处尽，大约20~90%之间，波动范围很大。分子量在500～3000是活性炭可能吸附的范围，并随分子量的增大，吸附容量减小。分子直径大于活性炭孔径的有机物难以被活性炭吸附。若有机分子直径近似于活性炭孔径，则可能堵塞，形成不可逆吸附。因此，需根据水中有机物的分子直径和活性炭的微细孔分布情况选择合适的炭种。一般果壳炭适合吸附水中低分子量的有机物，煤质炭能较有效地吸附去除水中分子量较大的有机物。
二、吸附余氯
余氯可分为化合性余氯、游离性余氯、总余氯，自来水出水余氯指得是游离性余氯。游离性余氯在水中以OCl+、HOCl、Cl2等形式存在，杀菌速度快，杀菌力强，但消失快，又叫自由性余氯。
自来水中残留的余氯是造成纯水系统中离子交换树脂和聚酰胺反渗透膜性能恶化的主要原因。离子交换树脂被氧化后，外观表现为色淡、透明度增加，树脂体积增大并破碎，引起树脂体积交换容量减少，树脂层压力损失增大以及出水纯度和pH值降低；聚酰胺反渗透膜对余氯较为敏感，大于0.1mg/L的余氯就能使它的性能恶化，被氧化后，芳香聚酰胺的聚合链被切断，导致膜分离性能的衰减，产水水质下降。
活性炭脱氯不完全是物理吸附，它会使余氯进一步转换为碳的化合物，其反映机理为：
C + 2Cl2 + 2H2O = 4HCl +CO2↑
用活性炭吸附余氯比加还原剂经济，因为活性炭的处理含活性氯的水量约为其体积的10万倍，活性炭大约可用1~1.5年，在经济上是合算的。活性炭对于余氯的吸附优先于有机物，而且吸氯率接近100%。但是，余氯对活性炭微孔的破坏也很严重。常见的问题是活性炭颗粒容易破碎形成碎末。当水中存在较高浓度的余氯时，不宜直接使用活性炭进行处理，而应该预先加入还原剂。
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