活性炭滤料在多介质过滤器中的作用是什么?

时间:2025-09-26 作者:白金


多介质过滤器中,活性炭滤料是核心功能性滤料之一,其作用围绕 “吸附” 与 “辅助过滤” 展开,通过自身多孔结构和表面特性,针对性解决液态水中的有

机污染物、异色异味、余氯及部分微量杂质,弥补石英砂、无烟煤等常规滤料在 “吸附能力” 上的不足,具体作用可分为以下 5 类:

一、核心作用 1:吸附水中的有机污染物(降低 COD/TOC)

活性炭具有极高的比表面积(通常 800–1200 m²/g)和丰富的微孔结构(孔径 2–50 nm),能通过 “范德华力” 物理吸附水中的有机污染物,尤其针对:

天然有机物(NOM):如地表水(河水、湖水)中的腐殖酸、富里酸(导致水质发黄、产生消毒副产物的主要来源);

人工合成有机物:如微量农药残留(如有机磷、有机氯农药)、洗涤剂残留(如 LAS)、工业废水中的少量酚类、苯类化合物;

大分子有机物:如水中的藻类代谢产物、微生物分泌物(减少后续工艺中 “膜污染” 的风险)。

作用效果:可将水中 COD(化学需氧量)降低 20%–50%,TOC(总有机碳)降低 15%–40%,具体取决于活性炭类型(如柱状炭、颗粒炭)和接触时间。

二、核心作用 2:去除水中的异色、异味(改善感官指标)

水中的颜色和异味多由特定物质引起,活性炭通过吸附这些物质,直接改善水质的感官体验,是其最直观的作用:

除色:吸附导致水色的物质,如:

地表水因藻类、腐殖质产生的 “黄色 / 褐色”;

工业废水因染料、金属离子(如铁、锰,需配合氧化预处理)产生的颜色。

通常可将水的色度从 10–30 度降至 5 度以下(符合生活饮用水卫生标准)。

除味:吸附产生异味的物质,如:

自来水消毒后的 “氯味”(吸附余氯及氯胺);

地表水因藻类、微生物产生的 “土腥味”“霉味”(吸附藻毒素前体物、微生物代谢产物);

井水因硫化物(如 H₂S)产生的 “臭鸡蛋味”(吸附 S²⁻离子)。

三、核心作用 3:去除水中的余氯及氯胺(保护后续设备 / 工艺)

市政自来水或工业用水常通过加氯消毒,会残留游离余氯(Cl₂、HClO)或结合氯(氯胺,NH₂Cl),这些物质对后续工艺有强破坏性,活性炭可通过 “化学

吸附 + 催化还原” 作用去除:

反应原理:活性炭表面的碳元素与余氯发生反应(Cl₂ + H₂O + C → CO₂ + 2HCl),将强氧化性的氯转化为无害的氯离子(Cl⁻);

核心价值:

保护后续反渗透(RO)膜、超滤(UF)膜:余氯会氧化膜材质(如聚酰胺 RO 膜),导致膜孔径变大、脱盐率下降,活性炭可将余氯降至≤0.1 mg/L(膜进水

的安全标准);

保护离子交换树脂:余氯会氧化树脂官能团,降低树脂吸附容量和使用寿命;

避免氯与有机物反应生成 “消毒副产物”(如三卤甲烷,THMs),减少对人体的潜在危害(尤其生活饮用水场景)。

四、核心作用 4:辅助去除部分微量重金属离子(需特定条件)

活性炭对重金属离子的吸附能力较弱,通常不作为 “主除重金属” 设备,但在特定条件下(如调整 pH 值、搭配其他滤料),可辅助去除部分离子:

可吸附的重金属:主要针对低价态、易形成络合物的重金属,如铜(Cu²⁺)、铅(Pb²⁺)、锌(Zn²⁺)、镉(Cd²⁺)等;

作用条件:需将进水 pH 调至 7–9(碱性环境下,重金属离子易形成氢氧化物胶体,更易被活性炭吸附),且进水重金属浓度较低(通常≤1 mg/L);

局限性:对铬(Cr⁶⁺)、汞(Hg²⁺)等吸附效果差,需通过离子交换、化学沉淀等专用工艺处理。

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