純水系統(tǒng)中活性炭過濾器的作用是什么？
2020-07-30 
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活性炭過濾器是純水系統(tǒng)預(yù)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(qiáng)的物理吸附能力。它的主要作用是吸附余氯以及有機(jī)物，同時(shí)對(duì)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(jī)物
水中含有大量的有機(jī)物，大致可分為非人工合成和人工合成有機(jī)物。非人工合成有機(jī)物是天然合成有機(jī)物，如水生生物及其分泌物腐殖質(zhì)等。有機(jī)物對(duì)陰離子交換樹脂的污染可分為物理與化學(xué)兩方面的作用，它會(huì)附著在樹脂的表面并深入到樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，覆蓋內(nèi)部功能團(tuán)，堵塞樹脂的網(wǎng)狀微孔，從而阻礙或降低離子交換的進(jìn)行和增加樹脂層的水流阻力；由有機(jī)物造成的反滲透系統(tǒng)故障占全部系統(tǒng)故障的60~80%，發(fā)生有機(jī)污染時(shí)，系統(tǒng)不僅表現(xiàn)為水通量下降，而且會(huì)發(fā)生給水隔網(wǎng)堵塞，進(jìn)而造成過大的壓力損失。嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致膜元件發(fā)生機(jī)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(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長(zhǎng)，活性炭的吸附能力會(huì)不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。所以，活性炭應(yīng)定期清洗、再生或更換。
活性炭對(duì)水中有機(jī)物的吸附量與很多因素有關(guān)，因此通常它不能百分之百的將有機(jī)物處盡，大約20~90%之間，波動(dòng)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(jī)物難以被活性炭吸附。若有機(jī)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(jù)水中有機(jī)物的分子直徑和活性炭的微細(xì)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(jī)物，煤質(zhì)炭能較有效地吸附去除水中分子量較大的有機(jī)物。
一、吸附有機(jī)物
水中含有大量的有機(jī)物，大致可分為非人工合成和人工合成有機(jī)物。非人工合成有機(jī)物是天然合成有機(jī)物，如水生生物及其分泌物腐殖質(zhì)等。有機(jī)物對(duì)陰離子交換樹脂的污染可分為物理與化學(xué)兩方面的作用，它會(huì)附著在樹脂的表面并深入到樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部，覆蓋內(nèi)部功能團(tuán)，堵塞樹脂的網(wǎng)狀微孔，從而阻礙或降低離子交換的進(jìn)行和增加樹脂層的水流阻力；由有機(jī)物造成的反滲透系統(tǒng)故障占全部系統(tǒng)故障的60~80%，發(fā)生有機(jī)污染時(shí)，系統(tǒng)不僅表現(xiàn)為水通量下降，而且會(huì)發(fā)生給水隔網(wǎng)堵塞，進(jìn)而造成過大的壓力損失。嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)導(dǎo)致膜元件發(fā)生機(jī)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(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi)，使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長(zhǎng)，活性炭的吸附能力會(huì)不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。所以，活性炭應(yīng)定期清洗、再生或更換。
活性炭對(duì)水中有機(jī)物的吸附量與很多因素有關(guān)，因此通常它不能百分之百的將有機(jī)物處盡，大約20~90%之間，波動(dòng)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(jī)物難以被活性炭吸附。若有機(jī)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(jù)水中有機(jī)物的分子直徑和活性炭的微細(xì)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(jī)物，煤質(zhì)炭能較有效地吸附去除水中分子量較大的有機(jī)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(lái)水出水余氯指得是游離性余氯。游離性余氯在水中以O(shè)Cl+、HOCl、Cl2等形式存在，殺菌速度快，殺菌力強(qiáng)，但消失快，又叫自由性余氯。
自來(lái)水中殘留的余氯是造成純水系統(tǒng)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(xiàn)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(duì)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(dǎo)致膜分離性能的衰減，產(chǎn)水水質(zhì)下降。
活性炭脫氯不完全是物理吸附，它會(huì)使余氯進(jìn)一步轉(zhuǎn)換為碳的化合物，其反映機(jī)理為：
C + 2Cl2 + 2H2O = 4HCl +CO2↑
用活性炭吸附余氯比加還原劑經(jīng)濟(jì)，因?yàn)榛钚蕴康奶幚砗钚月鹊乃考s為其體積的10萬(wàn)倍，活性炭大約可用1~1.5年，在經(jīng)濟(jì)上是合算的?；钚蕴繉?duì)于余氯的吸附優(yōu)先于有機(jī)物，而且吸氯率接近100%。但是，余氯對(duì)活性炭微孔的破壞也很嚴(yán)重。常見的問題是活性炭顆粒容易破碎形成碎末。當(dāng)水中存在較高濃度的余氯時(shí)，不宜直接使用活性炭進(jìn)行處理，而應(yīng)該預(yù)先加入還原劑。
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