【椰殼活性炭】濾芯在家用凈水器的凈化作用的講解

http://www.dfhxt.com 椰殼活性炭濾芯在家用凈水器的凈化作用椰殼活性炭濾芯是由椰殼、果殼等為原料,經過炭化(燜燒爐)、活化(在斯列普活化爐中800℃高溫水蒸汽活化)、破碎、篩選、風選、水洗、烘干等工序制得.
椰殼活性炭濾芯是家用凈水器中最主要、使用最多的吸附材料(其他吸附材料還有:中性大孔樹脂、大孔陰樹脂、分子篩、硅藻土等).早在二十世紀三十年代,人們就用椰殼活性炭從焦化廠的廢水中吸附苯酚,因此,椰殼活性炭在水處理中的應用已有近八十年的歷史.有記載1862年英國采用椰殼活性炭凈化飲用水.我國現(xiàn)代最早的凈水器(上海仙童凈水科技有限公司,1986年)也是以椰殼活性炭為凈水材料的.可以說,從凈水器誕生以來,椰殼活性炭濾芯一直與家用凈水器"形影不離",難分難解.
一、椰殼活性炭的分類
1、根據(jù)制椰殼活性炭原料的不同,椰殼活性炭可分為:
(1)木質炭:又可分為木炭(由木屑為原料制成)、竹炭(由竹為原料制成)、果殼炭(由核桃殼或杏核為原料制成)、椰殼炭(由椰子殼為原料制成),凈水器中常用的是椰殼炭或果殼炭.
(2)煤質炭(由無煙煤制成,以寧夏產的質量較好),
(3)骨炭(由動物骨頭制成).
(4)載銀椰殼活性炭:一般以果殼椰殼活性炭為原料,以特殊工藝使之載銀,含銀量常為0.1~0.3%,它在水中會緩慢釋放出銀離子(Ag+),而銀離子有殺菌作用,因此載銀椰殼活性炭除了普通椰殼活性炭的吸附功能外,還具有抑制細菌繁殖的功能.凈水器一定要用優(yōu)質的載銀椰殼活性炭,否則開始時出水中銀離子會超標,而使用不長時間就不再有銀溶出了.筆者曾經就如何生產載銀椰殼活性炭問過某椰殼活性炭生產廠廠長,他說把椰殼活性炭洗凈,浸泡在硝酸銀溶液中,撈出后濾干,再泡入鹽酸或鹽水中,撈出后濾干、洗凈、烘干.我聽完后就告訴他說,你這是載的氯化銀,氯化銀在水中溶解度較大,就會出現(xiàn)前述情況,開始時出水中銀離子超標,飲用此水對人體有害;使用不長時間,氯化銀全溶解完了,就不再有銀離子溶出了,也不再有抑菌作用了.所以這樣的載銀椰殼活性炭肯定不行,建議慎用.
2、根據(jù)椰殼活性炭形態(tài)的不同,家用凈水器中常用的椰殼活性炭可分為:
(1)粉末椰殼活性炭(PAC).粉末椰殼活性炭實際上是粒度更細小的顆粒椰殼活性炭.由于顆粒細小,比表面積大,它的吸附效果優(yōu)于常用的顆粒椰殼活性炭.德國世保康及美國愛惠浦就是采用的粉末椰殼活性炭.
(2)顆粒椰殼活性炭(GAC).這是在凈水器中最常用的椰殼活性炭.顆粒越小,吸附效果越好,但水的阻力(進出口壓差)越大,也容易漏炭,因此凈水器制造廠應選擇粒度合適的顆粒.在大型水處理設備中,常選用10~24目(P2.0~0.8mm),小型家用凈水器由于炭柱高度短、流速快、水與椰殼活性炭接觸時間短,建議選用16~32目(P1.3~0.6mm).
(3)椰殼活性炭纖維氈(ACF),按原材料不同,它又有二種:一種是以粘膠基纖維長絲為原料,加工成布,經炭化、活化、高溫處理而成;另一種是以聚丙烯腈基纖維為原料,加工成氈,經預氧化、炭化、活化、高溫處理而成.平均孔徑前者為17~26A,后者為10~20A.椰殼活性炭纖維常制成厚1~5mm厚的氈,它的微孔比顆粒椰殼活性炭更多,比表面積更大(1000~1600m2/g),吸附容量更大(高2~6倍),吸附速度更快,而且具有良好的再生性能,脫附速度快,可重復使用.缺點是價格較貴,也易繁殖細菌.
(4)燒結椰殼活性炭濾芯(CTO),又稱炭棒濾芯、壓縮椰殼活性炭濾芯.是由顆粒椰殼活性炭加入粘結劑(如PE樹脂)加溫燒結擠壓成型,碳芯外層往往還包有白色聚丙烯(PP)無紡布.燒結椰殼活性炭濾芯兼有吸附和過濾(平均孔徑3~20um)二種功能,但其過濾功能低于PP熔噴濾芯,吸附功能低于顆粒椰殼活性炭濾芯.
二、椰殼活性炭在凈水器中的作用
1、椰殼活性炭的凈水作用
椰殼活性炭可去除水中嗅和味、色度、余氯、膠體、有機物(合成洗滌劑、農藥、除草劑、殺蟲劑、合成染料、三鹵甲烷、鹵乙酸、內分泌干擾物如鄰苯二甲酸酯PAES等)、重金屬(如汞、銀、鎘、鉻、鉛、鎳等等)、放射性物質等,是凈水器中使用最早、最廣泛實用的凈水材料.不僅一般椰殼活性炭凈水器,在家用反滲透純水機,以及多數(shù)超濾、陶瓷、KDF、UV等凈水器中,都會用到椰殼活性炭.椰殼活性炭和KDF都能去除水中余氯,但KDF和氯反應生成鋅離子(Zn2+),可能會導致水中鋅超標,而用椰殼活性炭除氯則沒有這類擔心.椰殼活性炭在活化過程
中形成大量的各種形狀的細微孔,構成了巨大的具有吸附作用的表面積,其比表面積為500~1200m2/g,比表面積越大,吸附效果越好.
2、椰殼活性炭的負面影響
(1)椰殼活性炭吸附了大量的有機物,這些有機物會成為細菌等微生物的營養(yǎng),細菌會在椰殼活性炭的微孔中大量繁殖增生,并可能導致出水中菌落總數(shù)超標.
(2)凈水器中的椰殼活性炭在微生物催化作用下,把水中氨氮轉化為亞硝酸鹽氮,常出現(xiàn)凈水器出水中的亞硝酸鹽比進水高出很多倍.亞硝酸鹽本身不是致癌物質,但它與水中胺類物質反應生成的亞硝胺是強致癌物質.
(3)在椰殼活性炭吸附過濾的出水加溴樹脂(溴代聚苯乙烯海因)過濾或UV殺菌是解決水中微生物超標的好方法.艾歐.史密斯(上海)水處理產品有限公司在部份家用反滲透純水機的后置椰殼活性炭濾芯中加上一小段溴樹脂,出水即無菌,出口到歐洲諸國很受歡迎.
3、椰殼活性炭吸附機理
(1)物理吸附:范德瓦爾力.椰殼活性炭通過物理吸附可去除水中的有機物、膠體等.
(2)化學吸附:化學反應及催化作用.椰殼活性炭通過物理吸附可去除水中的余氯、氯胺等等.
C+Cl2+H2OmrCO+2H++2Cl-C+ClO-mrCO+Cl-C+2NHCl2+H2OmrCO+N2+4H++4Cl-
三、如何提高椰殼活性炭凈水器的凈水效果
1、選擇質量好的椰殼活性炭.凈水用椰殼活性炭的標準目前有:
(1)GB/T7701.4mm1997《凈水用煤質顆粒椰殼活性炭》
(2)GB/T13803.2mm1999《凈水用木質椰殼活性炭》
(3)DL/T582mm2004《火力發(fā)電廠水處理用椰殼活性炭使用導則》
(4)LY/T1331mm1999《凈水用載銀椰殼活性炭》
國家標準(1)、(2)和林業(yè)行業(yè)標準(4)測碘吸附值和亞甲基藍吸附值,主要反映椰殼活性炭中微孔的多少;電力行業(yè)標準(3)測椰殼活性炭對天然水中四種有代表性的有機物(腐殖酸、富里酸、木質素、單寧)的吸附容量和吸附速度,主要反映椰殼活性炭中過渡孔的多少.凈水器生產廠選擇凈水器用椰殼活性炭時,建議按(3)方法來選擇較好的椰殼活性炭.此外,水份(l10%,越小越好)、強度(g95%,越大越好)、粒度(g95%,家用凈水器用顆粒椰殼活性炭建議選用16~32目即P1.3~0.6mm的粒徑)都是必須考核的指標.
2、凈水器制造廠應該采購質量好的椰殼活性炭,并抽查和檢測每批進貨的椰殼活性炭,以防購進劣質產品.
現(xiàn)在市場上很多椰殼活性炭都摻有回用料,有的甚至于全部是回用料.椰殼活性炭生產廠購進用戶已使用過并報廢的椰殼活性炭,再回爐處理一下,有的甚至放露天場院在太陽下曬干后即充新品賣出或摻進新椰殼活性炭中,以降低成本和售價.上海疾控中心就曾檢測到椰殼活性炭濾芯CODMn去除率為零的怪事.另外,還有水洗,應該用純水,但成本高,很多椰殼活性炭廠沒有純水裝置,就用河水、井水甚至用臭水溝中的水去洗炭,這樣的椰殼活性炭都被污染了.所以千萬不要買太便宜的椰殼活性炭使用.椰殼活性炭凈水器在到達額定總凈水量時,其化學耗氧量CODMn去除率和總溶解性有機炭DOC去除率均應g25%,前者在城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準CJ3023和衛(wèi)生部《生活飲用水水質處理器衛(wèi)生安全與功能評價規(guī)范mm一般水質處理器》(2001)中均有規(guī)定,后者在CJ3023中有規(guī)定.
3、椰殼活性炭發(fā)揮凈水作用,不論物理吸附還是化學吸附,都需要一定的時間.因此,凈水器生產廠要改進椰殼活性炭過濾器或椰殼活性炭濾芯的設計,盡可能增加水和椰殼活性炭的接觸時間,接觸時間=炭柱長度/水在炭柱中的流速,增加炭柱長度和椰殼活性炭用量,降低水的流速,都能延長水和椰殼活性炭接觸時間,提高椰殼活性炭的凈水效果和出水水質.
(1)對大型椰殼活性炭水質處理器來說,在機械行業(yè)標準JB/T2932-1999《水處理設備技術條件》中規(guī)定,以去除游離氯為目的,水在椰殼活性炭過濾器中的流速應l20m/h,出水水質為殘余氯<0.1mg/L;以去除有機物為目的,水在椰殼活性炭過濾器中的流速應l10m/h,出水水質為CODMn<2mgO2/L.在大型反滲透裝置的預處理中,余氯和有機物都應去除,則取流速為10m/h,如以椰殼活性炭濾層高1m計算,那么水和椰殼活性炭的接觸時間為0.1h,即6分鐘.
(2)對家用椰殼活性炭凈水器來說,很難做到有這么長的接觸時間.
在城鎮(zhèn)建設行業(yè)標準CJ3023-1993《椰殼活性炭凈水器》中,沒有給出接觸時間或水流速等具體數(shù)據(jù),但其5.2.1規(guī)定,椰殼活性炭過濾器過濾柱的有效高度與直徑之比采用2~6為宜,實際上也是增加炭柱高度,延長水和椰殼活性炭接觸時間,防止水不與炭接觸而穿透.有些凈水器,采用多級椰殼活性炭濾芯,也是這個作用.總之,椰殼活性炭與水接觸時間越長,吸附效果越好.
4、椰殼活性炭凈水器使用說明書,應告誡用戶,開啟凈水器后,要放掉一部份水,把凈水器濾筒、管道中的積水排放掉,然后再接取新鮮過濾水使用.否則,經長時間浸泡,椰殼活性炭中細菌會大量繁殖超標,亞硝酸鹽也可能增多,因此一定要把凈水器中的殘積水先放掉.
5、椰殼活性炭凈水器使用說明書,應告誡用戶,椰殼活性炭要勤換,一般半年就要更換.特別是南方以地面水為水源的自來水,水中膠體物質多、有機物含量高,更要及時更換凈水器中的椰殼活性炭濾芯.椰殼活性炭吸附有機物飽和后,非但不能再起到吸附和凈水作用,反而會釋放出有害物質,使凈水器成為"污水器".
凈水器行業(yè)在發(fā)展,椰殼活性炭的技術也在發(fā)展,作為與凈水器結緣已久的"伴侶",椰殼活性炭濾芯一直發(fā)揮著它應有的作用,當然,隨著技術的發(fā)展,我們也期待有更好的椰殼活性炭品種的出現(xiàn),給我們的凈水器事業(yè)錦上添花.鞏義市東方凈水材料有限公司，是繼鞏義市東方給排水材料廠的基礎上改制的新型股份制企業(yè)。二十多年來公司本著“追求品質；盡善盡美”的企業(yè)經營理念，不斷開發(fā)聚合氯化鋁等凈水藥劑，擴大企業(yè)規(guī)模，生產設備一流，技術力量雄厚。產品已有聚合氯化鋁擴展到環(huán)保填料等六大系列，三十多個品種。質量優(yōu)于國內同行業(yè)之首，它適用于各種過濾器、離子交換器、無閥濾池、虹吸濾池、移動式供水設備及微濾、超濾、反滲透、游泳池、海水淡化等水處理設備，是自來水公司、污水處理廠、造紙、制藥、釀造、電力、冶金、煤氣、紡織、印染、石油、化工行業(yè)的理想產品，用戶遍布全國20多個省、市及出口東南亞國際市場。
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