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活性炭过滤器技术详解
来源:大河水网 作者:芳泉净水 发布日期:2020/4/9 10:42:36

 

活性炭过滤器在结构上与多介质过滤器基本相同,不同的是内部装有具有较强吸附功能的活性炭,用于去除经过滤未去除的有机物,吸附水中的余氯,使出水余氯≤0.1mg/L,SDI≤4。氯属于强氧化剂,对各类膜均匀破坏作用,特别是反渗透膜对余氯十分敏感,因此对于以城市自来水为水源的纯净水生产线,活性炭更主要的功能是吸附水中余氯,起到保护RO膜的作用。




纯水制造过程中,活性炭吸附的作用表现在四个方面:降低水的氧化要求;避免有机物进入污染离子交换膜和反渗透膜;除去水中残留的氯,保护反渗透膜;除去水中的三卤化物(THM)等提高水的总体质量。

良好活性炭的比表面积一般大于1000m2/g,细孔总容积可达0.6-1.8mL/g。活性炭的吸附能力以物理吸附为主,没有极性,一般是可逆的,实验发现,它也可进行一些选择吸附,即化学吸附。制作温度在300-500℃时,酸性氧化物占优势,这种酸性氧化物在水中离子化时,活性炭就带负电荷;制作温度在800-900℃时,活性炭具有两性性质。由测定电位得知:一般活性炭带负电荷,在溶液中显弱酸性,在pH值较低的酸性条件下,吸附性较好;在pH值较高的碱性条件下,吸附性较差。



优质的活性炭倒入水中会产生大量微小的气泡,现象越剧烈、气泡越多、持续时间越长,说明效果越好。等气泡释放的差不多的时候,可以看到劣质活性炭的水已经变黑了,优质活性炭的水还是比较清澈透明的。真正的活性炭成本很高。活性炭是炭化料在经1000度左右高温进行活化得到的,这是活性炭生产中最关键的步骤。





活性炭的选择性吸附,不但可吸附电解质离子,还可进行离子交换吸附。经活性炭吸附还可使高锰酸钾耗氧量(COD)由15mg/L(O2)降至2-715mg/L(O2)。由于吸附作用使表面被吸附物质的浓度增加,因而还可起到催化作用。虽然活性炭能吸附相当多的无机和有机物质,但它并非对所有的有机物都有吸附能力,如活性炭较难吸附醇类、分子量很高的有机物或胶体有机物。

水处理系统中活性炭使用时首先需要预处理,粒状活性炭进柱前应在清水中浸泡、冲洗去除污物,装柱后再用2%HCl及4%NaOH溶液交替动态处理1-3次,流速18-21m/h,用量约为活性炭体积的3倍,每次处理后均需淋洗到中性为止。其次,适用进水条件,一般进水中要求悬浮物含量小于3-5mg/L。再次,吸附终点的控制,根据去除物的性质,控制出水余氯含量小于0.1mg/L,如以有机物泄漏量作为控制点,则应控制出水中耗氧量与总阴离子含量的比值小于0.004或COD<2mg/L。




活性炭吸附器的形式较多,按碳床形式可分固定床、膨胀床和移动床三种,目前广泛使用的是固定床吸附装置,一般为压力式。压力式吸附器的结构形式与压力过滤器类似,既可做成单纯的吸附器,也可与石英砂组合成吸附过滤器,两者均可除去有机物,又可过滤去除悬浮固体。底部装0.2-0.3m厚承托层和石英砂滤料层,在石英砂的上部一般装填1.0-1.5m厚的活性炭,作为吸附过滤器,其滤速一般为6-10m/h;当单纯作为吸附器时承托层上无石英砂滤料层,活性炭层高2-3m,其滤速为3-10m/h,反冲洗强度为4-12L/(S·m2)。




活性炭可以再生,大多采用高温加热再生,一般经以下三个阶段。

①干燥阶段:温度150-300℃,对湿碳进行脱水干燥。

②焙烧阶段:温度300-600℃,对被吸附的有机物进行热分解、炭化或气化,达到脱附。

③活化阶段:温度800-900℃,对炭化了的表面用水蒸气或二氧化碳气体进行活化。

一般使用时因水量较少,活性炭失效后大多是全部更换,很少自己再生,一般情况下一年左右更换一次。

 

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