來源：香港益能國際 作者：謝建平           
           活性炭是由椰殼、果殼等為原料，經(jīng)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(fēng)選、水洗、烘干等工序制得。
        活性炭是凈水器中最主要、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(jì)三十年代，人們就用活性炭從焦化廠的廢水中吸附苯酚，因此，活性炭在水處理中的應(yīng)用已有近八十年的歷史。有記載1862年英國采用活性炭凈化飲用水。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)也是以活性炭為凈水材料的?？梢哉f，從凈水器誕生以來，活性炭一直與凈水器“形影不離”，難分難解。

        一、活性炭的分類

        1、根據(jù)制活性炭原料的不同，活性炭可分為：

        (1)木質(zhì)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(zhì)炭(由無煙煤制成，以寧夏產(chǎn)的質(zhì)量較好)，

       (3)骨炭(由動物骨頭制成)。

       (4)載銀活性炭：一般以果殼活性炭為原料，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，因此載銀活性炭除了普通活性炭的吸附功能外，還具有抑制細(xì)菌繁殖的功能。凈水器一定要用優(yōu)質(zhì)的載銀活性炭，否則開始時出水中銀離子會超標(biāo)，而使用不長時間就不再有銀溶出了。
        2、根據(jù)活性炭形態(tài)的不同，家用凈水器中常用的活性炭可分為：

        (1)粉末活性炭(PAC)。粉末活性炭實際上是粒度更細(xì)小的顆?；钚蕴俊Ｓ捎陬w粒細(xì)小，比表面積大，它的吸附效果優(yōu)于常用的顆?；钚蕴?。德國世?？导懊绹鴲刍萜志褪遣捎玫姆勰┗钚蕴?。

        (2)顆粒活性炭(GAC)。這是在凈水器中最常用的活性炭。顆粒越小，吸附效果越好，但水的阻力(進(jìn)出口壓差)越大，也容易漏炭，因此凈水器制造廠應(yīng)選擇粒度合適的顆粒。在大型水處理設(shè)備中，常選用10～24目(Φ2.0～0.8mm)，小型家用凈水器由于炭柱高度短、流速快、水與活性炭接觸時間短，建議選用16～32目(Φ1.3～0.6mm)。

       (3)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(jīng)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(jīng)預(yù)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。
        活性炭纖維常制成厚1～5mm厚的氈，它的微孔比顆粒活性炭更多，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(fù)使用。缺點(diǎn)是價格較貴，也易繁殖細(xì)菌。

       (4)燒結(jié)活性炭濾芯(CTO)，又稱炭棒濾芯、壓縮活性炭濾芯。是由顆粒活性炭加入粘結(jié)劑(如PE樹脂)加溫?zé)Y(jié)擠壓成型，碳芯外層往往還包有白色聚丙烯(PP)無紡布。燒結(jié)活性炭濾芯兼有吸附和過濾(平均孔徑3～20µm)二種功能，但其過濾功能低于PP熔噴濾芯，吸附功能低于顆?；钚蕴繛V芯。

    二、活性炭在凈水器中的作用

    1、活性炭的凈水作用

        活性炭可去除水中嗅和味、色度、余氯、膠體、有機(jī)物(合成洗滌劑、農(nóng)藥、除草劑、殺蟲劑、合成染料、三鹵甲烷、鹵乙酸、內(nèi)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(zhì)等，是凈水器中使用最早、最廣泛實用的凈水材料。不僅一般活性炭凈水器，在家用反滲透純水機(jī)，以及多數(shù)超濾、陶瓷、KDF、UV等凈水器中，都會用到活性炭。

        活性炭和KDF都能去除水中余氯，但KDF和氯反應(yīng)生成鋅離子(Zn2+)，可能會導(dǎo)致水中鋅超標(biāo)，而用活性炭除氯則沒有這類擔(dān)心。

        活性炭在活化過程中形成大量的各種形狀的細(xì)微孔，構(gòu)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、活性炭的負(fù)面影響

        (1)活性炭吸附了大量的有機(jī)物，這些有機(jī)物會成為細(xì)菌等微生物的營養(yǎng)，細(xì)菌會在活性炭的微孔中大量繁殖增生，并可能導(dǎo)致出水中菌落總數(shù)超標(biāo)。

        (2)凈水器中的活性炭在微生物催化作用下，把水中氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮，常出現(xiàn)凈水器出水中的亞硝酸鹽比進(jìn)水高出很多倍。亞硝酸鹽本身不是致癌物質(zhì)，但它與水中胺類物質(zhì)反應(yīng)生成的亞硝胺是強(qiáng)致癌物質(zhì)。

       (3)在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(biāo)的好方法。香港益能國際有限公司在部份家用反滲透純水機(jī)的后置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、活性炭吸附機(jī)理

        (1)物理吸附：范德瓦爾力。活性炭通過物理吸附可去除水中的有機(jī)物、膠體等。

      （2）化學(xué)吸附：化學(xué)反應(yīng)及催化作用。活性炭通過物理吸附可去除水中的余氯、氯胺等等。

    C+Cl2+H2O—→CO+2H++2Cl-

    C+ClO-—→CO+Cl-

    C+2NHCl2+H2O—→CO+N2+4H++4Cl-

三、如何提高活性炭凈水器的凈水效果

        1、選擇質(zhì)量好的活性炭。凈水用活性炭的標(biāo)準(zhǔn)目前有：

       (1)GB/T7701.4——1997《凈水用煤質(zhì)顆?；钚蕴俊?/span>

       (2)GB/T13803.2——1999《凈水用木質(zhì)活性炭》

       (3)DL/T582——2004《火力發(fā)電廠水處理用活性炭使用導(dǎo)則》

       (4)LY/T1331——1999《凈水用載銀活性炭》

        國家標(biāo)準(zhǔn)(1)、(2)和林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(4)測碘吸附值和亞甲基藍(lán)吸附值，主要反映活性炭中微孔的多少;電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(3)測活性炭對天然水中四種有代表性的有機(jī)物(腐殖酸、富里酸、木質(zhì)素、單寧)的吸附容量和吸附速度，主要反映活性炭中過渡孔的多少。凈水器生產(chǎn)廠選擇凈水器用活性炭時，建議按(3)方法來選擇較好的活性炭。

       此外，水份(≤10%，越小越好)、強(qiáng)度(≥95%，越大越好)、粒度(≥95%，家用凈水器用顆?；钚蕴拷ㄗh選用16～32目即Φ1.3～0.6mm的粒徑)都是必須考核的指標(biāo)。

        2、凈水器制造廠應(yīng)該采購質(zhì)量好的活性炭，并抽查和檢測每批進(jìn)貨的活性炭，以防購進(jìn)劣質(zhì)產(chǎn)品。

        現(xiàn)在市場上很多活性炭都摻有回用料，有的甚至于全部是回用料。活性炭生產(chǎn)廠購進(jìn)用戶已使用過并報廢的活性炭，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(jìn)新活性炭中，以降低成本和售價。上海疾控中心就曾檢測到活性炭濾芯CODMn去除率為零的怪事。另外，還有水洗，應(yīng)該用純水，但成本高，很多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，這樣的活性炭都被污染了。所以千萬不要買太便宜的活性炭使用。活性炭凈水器在到達(dá)額定總凈水量時，其化學(xué)耗氧量CODMn去除率和總?cè)芙庑杂袡C(jī)炭DOC去除率均應(yīng)≥25%，前者在城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ3023和衛(wèi)生部《生活飲用水水質(zhì)處理器衛(wèi)生安全與功能評價規(guī)范——一般水質(zhì)處理器》(2001)中均有規(guī)定，后者在CJ3023中有規(guī)定。

        3、活性炭發(fā)揮凈水作用，不論物理吸附還是化學(xué)吸附，都需要一定的時間。因此，凈水器生產(chǎn)廠要改進(jìn)活性炭過濾器或活性炭濾芯的設(shè)計，盡可能增加水和活性炭的接觸時間，接觸時間=炭柱長度/水在炭柱中的流速，增加炭柱長度和活性炭用量，降低水的流速，都能延長水和活性炭接觸時間，提高活性炭的凈水效果和出水水質(zhì)。

       (1)對大型活性炭水質(zhì)處理器來說，在機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T2932-1999《水處理設(shè)備技術(shù)條件》中規(guī)定，以去除游離氯為目的，水在活性炭過濾器中的流速應(yīng)≤20m/h，出水水質(zhì)為殘余氯<0.1mg/L;以去除有機(jī)物為目的，水在活性炭過濾器中的流速應(yīng)≤10m/h，出水水質(zhì)為CODMn<2mgO2/L。在大型反滲透裝置的預(yù)處理中，余氯和有機(jī)物都應(yīng)去除，則取流速為10m/h，如以活性炭濾層高1m計算，那么水和活性炭的接觸時間為0.1h，即6分鐘。

       (2)對家用活性炭凈水器來說，很難做到有這么長的接觸時間。

       在城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ3023-1993《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，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，采用多級活性炭濾芯，也是這個作用?？傊?，活性炭與水接觸時間越長，吸附效果越好。

        4、活性炭凈水器使用說明書，應(yīng)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(jīng)長時間浸泡，活性炭中細(xì)菌會大量繁殖超標(biāo)，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、活性炭凈水器使用說明書，應(yīng)告誡用戶，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(zhì)多、有機(jī)物含量高，更要及時更換凈水器中的活性炭濾芯?；钚蕴课接袡C(jī)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(zhì)，使凈水器成為“污水器”。

       凈水器行業(yè)在發(fā)展，活性炭的技術(shù)也在發(fā)展，作為與凈水器結(jié)緣已久的“伴侶”，活性炭一直發(fā)揮著它應(yīng)有的作用，當(dāng)然，隨著技術(shù)的發(fā)展，我們也期待有更好的活性炭品種的出現(xiàn)，給我們的凈水器事業(yè)錦上添花。