[科普中国]-净水活性炭

净水活性炭是一种用作净化水的活性炭。用活性炭滤料吸附法净化水就是利用其多孔性固体表面，吸附去除水中的有机物或有毒物质，使水得到净化。研究表明，活性炭对分子量500-1000范围内的有机物具有较强的吸附能力。活性炭对有机物的吸附受其孔径分布和有机物特性的影响，主要是受有机物的极性和分子大小的影响。同样大小的有机物，溶解度越大、亲水性越强，活性炭对它的吸附性越差，反之，对溶解度小，亲水性差、极性弱的有机物如苯类化合物、酚类化合物等具有较强的吸附能力。

简介净水活性炭一般为柱状颗粒，比表面积大，微孔发达，机械强度高，吸附速度快，净化度高，不易脱粉，使用寿命长。净水活性炭可广泛用于化工、电子、医药、印染、食品及生活用水、工业用水、溶液过滤、吸附净化、除杂，也可用于工业废水深度净化。可有效除去臭味、氯、氰及多种重金属离子等有害物质和脱色

净水系列活性炭多选用椰子壳为原料，采用先进的生产工艺精制加工而成，产品具有孔隙结构发达，强度高，杂质含量低，颗粒度适当，阻力小，易于再生等优点。对水质净化有极好的效果，它不但能除去异臭异味，提高水的纯净度。对水中各种杂质如氯、酚、砷、铅、氰化物、农药等有害物质也有很高的去除率。可广泛用于装填各类大、中、小型净水器。

主要用于城市生活饮用水、纯净水、蒸馏水、超纯水等制造设备的填装、脱氯、降油净化及各种工业污水深度净化处理。

表面积净水椰壳活性炭活性炭产生吸附性的原因就是因为它有发达的孔隙结构，就象我们所见到的海绵一样，在同等重量的条件下，海绵比其他物体能吸收更多的水，原因也是因为它具有发达的孔隙结构活性炭孔隙发达的程度是难以想象的，若取1克活性炭，将里面所有的孔壁都展开成一个平面，这个面积将达到1000平方米（既比表面积为1000 m2/ g）！所以效果越好的活性炭相比同体积下重量越轻就是这个原因。

活性炭成分活性炭材料是经过加工处理所得的无定形碳，具有很大的比表面积，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有良好的吸附能力。活性炭材料主要包括活性炭（Activated Carbon , A C ）和活性炭纤维（Activated Carbon Fibers, ACF ）等。活性炭材料作为一种性能优良的吸附剂，主要是由于其具有独特的吸附表面结构特性和表面化学性能所决定的。活性炭材料的化学性质稳定，机械强度高，耐酸、耐碱、耐热，不溶于水与有机溶剂，可以再生使用，已经广泛地应用于化工、环保、食品加工、冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域 。目前，改性活性炭材料被广泛用于污水处理、大气污染防治等领域，在治理环境污染方面越来越显示出其诱人的美好前景。

吸附原理用活性炭滤料吸附法净化水就是利用其多孔性固体表面，吸附去除水中的有机物或有毒物质，使水得到净化。研究表明，活性炭对分子量500-1000范围内的有机物具有较强的吸附能力。活性炭对有机物的吸附受其孔径分布和有机物特性的影响，主要是受有机物的极性和分子大小的影响。同样大小的有机物，溶解度越大、亲水性越强，活性炭对它的吸附性越差，反之，对溶解度小，亲水性差、极性弱的有机物如苯类化合物、酚类化合物等具有较强的吸附能力。净水活性炭一般用于水质净化，去除异臭异味，去除水中重金属和菌落，提高水质质量，是自来水、纯净水、高纯水处理的理想材料。也可用于污水的深度净化处理。

影响因素1、活性炭的性质： 由于吸附现象发生在活性炭表面上，所以活性炭的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好。 同时，因为吸附过程分成三个阶段，内扩散对吸附速度影响较大，所以活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素。此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 因此，对用于水处理的活性炭有三项要求：吸附容量大、吸附速度快、机械强度好。活性炭的吸附容量除其他外界条件外，主要与活性炭比表面积有关，比表面积大，微孔数量多，可吸附在细孔壁上的吸附质就多。吸附速度主要与粒度及细孔分布有关，水处理用的活性炭，要求过渡孔(半径20~1000A)较为发达，有利于吸附质向微细孔中扩散。活性炭的粒度越小吸附速度越快，一般在8~30目范围较宜，活性炭的机械耐磨强度，直接影响活性炭的使用寿命。

2、溶质或污染物的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (1)溶解度 对同一族有机污染物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系有机污染物质的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--乙酸--丙酸--丁酸而增加。 (2) 有机污染物质分子构造和吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响，有机污染物质分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例，最利于吸附。在同系有机污染物质中，分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。 (3)极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性有机污染物质的吸附能力大于极性有机污染物质物质。 (4) 有机污染物质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此有机污染物质的浓度变化，活性炭对该种有机污染物质的吸附容量也变化。

特性1.物理、化学性能分析：

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2.净水活性炭的好坏主要从以下几个参数判断：

①水分%

②强度%

③碘吸附值mg/g（900以上）

④苯吸附%

⑤比表面积m2/g

⑥灰分%

⑦装填密度g/L

⑧粒度

椰壳椰壳净水活性炭以优质椰子壳原料，经系列生产工艺精制而成，外观呈黑色颗粒状。优点是孔隙结构发达，比表面积大，吸附性能强。主要用于饮用水、肉类、酒类、饮料等原料用水的净化领域！

物理、化学性能分析

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效能研究粉末活性炭吸附水中溶质分子是一个复杂的过程,是几种力综合作用的结果,包括离子吸引力??范德华力??化学杂和力,根据吸附的双速率扩散理论认为,吸附是一个由迅速扩散和缓慢扩散两阶段构成的双速过程,迅速扩散在数小时内即完成,发挥了60%-80%活性炭的吸附容量迅速扩散是溶质分子在碳粒内沿径向均匀分布的阻力小的大孔隙中扩散的过程这些大孔隙产生径向的扩散阻力叿分子从大孔进一步进入与大孔相通的微孔中扩散时,由于受到狭窄孔径所产生的很大阻力,从而极为缓慢微孔也是在碳粒内均匀分布,但不构成径向的扩散阻力燿响粉末活性炭吸附的因素涉及溶质分子极性分子量大小竿间结构,这一点取决于水源水质的特征活性炭对不同的物质分子具有选择吸附性。

(一)投加工艺的选择

国外专家曾对粉末活性炭的应用情况进行分析研究,认为粉末活性炭对人工合成化学物的吸附去除主要取决于该化合物的类型在选择投加点时,必须考虑混合程度和处理接触时间,尽量减少水处理药剂对吸附的干扰根据国内某水厂实践应用粉末活性炭的经验认为,对于有生活污水工业污水的排放

,造成水体富营养化,导致水体藻类等微生物急剧繁殖等,属于污染较严重菿为复杂的水源;枯水期时常散发成分复杂的异臭异味,再加上取水河段为潮感河流,污水回荡时间长,污染造成的危害较大选取投加粉末活性炭工艺时,主要考虑:

(1)投加点要有充足的搅拌条件,使粉末活性炭能快速与处理水有良好的混合接触

(2)尽量延长粉末活性炭与水体接触吸附时间,充分利用粉末活性炭的吸附能力,提高吸附率

(3)尽量选取粒径小的粉末活性炭,使同等重量的活性炭吸附面积相对大;选取中孔较发达的木质活性炭,力求提高活性炭对有机物的吸附效能

(4)尽量减小水处理过程中的化学药品干扰,如氯高锰酸钾混凝剂等

(5)要根据投加量的多少场地条件选取干式或湿式投加

(6)根据水质污染状态确定投加量闿加量从5-30mg/L不等某水厂投加粉末活性炭工艺如下:

(二)投加粉末活性炭明显改善出水水质

(1)投加粉末活性炭对去除色度有明显效果狿度的去除有报道可达70%,色度低表明去除有机物的效率高,除铁锰的效果好但去除色度的效果并没有和投加活性炭量成正比,其复杂的机理,还有待下一步研究
(2)投加粉末活性炭对去除嗅味有明显效果埿方某水体的富营养化水体不仅是藻类繁殖和杀灭过程产生的异臭,还面对复杂的工业排污污染,水体长期酚类物质的异常浓度所引起的异臭由于致臭物质的动态性和不确定性,故臭味的定量分析成为十分艰难的课题,设想要经过多年对特定水体的调查研究,设立相关的数学模型,设立相应的分析方法,才能逐步解决臭味的检测一般是用人的感官去鉴定,人为的误差较大擿臭是粉末活性炭去除污染物的一个重要的综合评价指标,也是供水行业面临的确保饮用水安全的极其重要难度相当大的感官指标
(3)投加活性炭有助于去除阴离子洗涤剂国内外化工行业早已有利用粉末活性炭,来净化去除工业废水中的洗涤剂的工艺忿是粉末活性炭去除较大分子合成有机物的一个评价指标。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学