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純水系統(tǒng)中活性炭過濾器的作用是什么？

發(fā)布時間： 2019-08-12

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活性炭過濾器是純水系統(tǒng)預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，具有很強的物理吸附能力。它的主要作用是吸附余氯以及有機物，同時對水中異味、膠體及色素等有較明顯的吸附去除作用。

   一、吸附有機物
   水中含有大量的有機物，大致可分為非人工合成和人工合成有機物。非人工合成有機物是天然合成有機物，如水生生物及其分泌物腐殖質等。有機物對陰離子交換樹脂的污染可分為物理與化學兩方面的作用，它會附著在樹脂的表面并深入到樹脂網(wǎng)狀結構內部，覆蓋內部功能團，堵塞樹脂的網(wǎng)狀微孔，從而阻礙或降低離子交換的進行和增加樹脂層的水流阻力；由有機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)生有機污染時，系統(tǒng)不僅表現(xiàn)為水通量下降，而且會發(fā)生給水隔網(wǎng)堵塞，進而造成過大的壓力損失。嚴重的時候會導致膜元件發(fā)生機械損傷。
   活性炭顆粒表面形成一層平衡的表面濃度，再把有機物質雜質吸附到活性炭顆粒內，使用初期的吸附效果很高。但時間一長，活性炭的吸附能力會不同程度地減弱，吸附效果也隨之下降。所以，活性炭應定期清洗、再生或更換。
   活性炭對水中有機物的吸附量與很多因素有關，因此通常它不能百分之百的將有機物處盡，大約20~90%之間，波動范圍很大。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物難以被活性炭吸附。若有機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)水中有機物的分子直徑和活性炭的微細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物，煤質炭能較有效地吸附去除水中分子量較大的有機物。

   二、吸附余氯
   余氯可分為化合性余氯、游離性余氯、總余氯，自來水出水余氯指得是游離性余氯。游離性余氯在水中以OCl⁺、HOCl、Cl₂等形式存在，殺菌速度快，殺菌力強，但消失快，又叫自由性余氯。

   自來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，導致膜分離性能的衰減，產(chǎn)水水質下降。
   活性炭脫氯不完全是物理吸附，它會使余氯進一步轉換為碳的化合物，其反映機理為：

C + 2Cl₂ + 2H₂O = 4HCl +CO₂↑

用活性炭吸附余氯比加還原劑經(jīng)濟，因為活性炭的處理含活性氯的水量約為其體積的10萬倍，活性炭大約可用1~1.5年，在經(jīng)濟上是合算的。活性炭對于余氯的吸附優(yōu)先于有機物，而且吸氯率接近100%。但是，余氯對活性炭微孔的破壞也很嚴重。常見的問題是活性炭顆粒容易破碎形成碎末。當水中存在較高濃度的余氯時，不宜直接使用活性炭進行處理，而應該預先加入還原劑。

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