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    淺談活性炭的使用壽命

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    淺談活性炭的使用壽命

    發布日期:2016-10-29 作者: 點擊:

     活性炭是水質處理器的重要組成部分,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,是凈水器中使用超早、超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,以及眾多超濾、陶瓷、KDF、UV等凈水器中,都會用到活性炭。在原衛生部2011版《涉及飲用水衛生安全分類目錄》中被列為水處理材料類別,按規定應辦理衛生行政許可批件方可生產銷售。

      2014年,衛計委下發《涉及飲用水衛生安全產品衛生行政許可規定》,各地發放許可批件的格式,其中技術參數為許可批件格式的重要組成內容,2013年,原衛生部出臺《涉及飲用水衛生安全產品標簽說明書管理規范》中規定各類涉水產品的技術參數需標注的詳細要求,對于活性炭要求標注為活性炭的顏色、表觀密度、粒徑、比表面積和吸附碘值等;水質處理器技術參數的標注要求為:各組成成分或部件及其名稱、數量、壽命,也就是說如果凈水器中的組成部件有活性炭,就應標注其使用壽命。那么標注的使用壽命的依據是什么?

      活性炭的使用壽命不是用時間而是用吸附物質量來表示。要看怎么使用,過濾的量有多大。如果過濾的負荷大,一天就可以把它給飽和,看上去很新也沒有用。活性炭水處理所涉及的吸附過程和作用原理以及吸附能力的影響因素主要有以下三點:一、活性炭的性質。由于吸附現象發生在吸附劑表面上,所以吸附劑的比表面積是影響吸附的重要因素之一,比表面積越大,吸附性能就越好。活性炭的微孔分布、表面化學性質、極性及所帶電荷,也影響吸附效果。二、吸附質溶質或污染物的性質。同一種活性炭對于不同污染物的吸附能力有很大差別。(一)溶解度對同一族物質的溶解度隨鏈的加長而降低,而吸附容量隨同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附。(二)極性活性炭基本可以看成是一種非極性的吸附劑,對水中非極性物質的吸附能力大于極性物質。(三)吸附物的濃度吸附質的濃度在一定范圍時,隨著濃度增高,吸附容量增大。因此吸附質(溶質)的濃度變化,活性炭對該種吸附質(溶質)的吸附容量也變化。三、溶液pH值。由于活性炭能吸附水中氫、氧離子,因此影響對其他離子的吸附。活性炭從水中吸附有機污染物質的效果,一般隨溶液pH值的增加而降低,pH值高于9.0時,不易吸附,pH值越低時效果越好。20世紀末我國有些水廠開始應用臭氧與活性炭濾池聯合使用的生物活性炭法,對自來水進行深度處理。

      而活性炭的吸附量又是如何衡量?活性炭是由椰殼、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。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。 

      1、根據制活性炭原料的不同,活性炭可分為: (1)木質炭:包括木炭、竹炭、果殼炭、椰殼炭,凈水器中常用的是椰殼炭或果殼炭。 (2)煤質炭。 (3)骨炭。 (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+)。凈水器一定要用優質的載銀活性炭,否則開始時出水中銀離子會超標。 

      2、根據活性炭形態的不同,家用凈水器中常用的活性炭可分為: 

      (1)粉末活性炭(PAC)。 

      (2)顆粒活性炭(GAC)。這是在凈水器中超常用的活性炭。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(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,選用16~32目(Φ1.3~0.6mm)為宜。 

      (3)活性炭纖維氈(ACF),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。 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,可重復使用。缺點是價格較貴,也易繁殖細菌。 

      (4)燒結活性炭濾芯(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,吸附功能低于顆粒活性炭濾芯。在活性炭的技術指標中規定,用碘值、甲基藍值、苯酚值和丹寧酸值等來表示各類活性炭的吸附能力,能反映其是達到吸附飽和,從而反映其吸附量。在實際使用過程中,特別是對于凈水器的用戶,這些指標難以直接判斷,目前,大多數采納的是用凈水器處理的水量來表示,提醒用戶進行更換活性炭濾芯。

      在衛生行政許可時,對于單獨活性炭水處理材料許可是以作為配套水質處理器使用,不特別強調其使用壽命,但在對凈水器許可時,就必須對其中的活性炭部件進行詳細說明,明確具體的材質、規格、用量及使用壽命。常常根據經驗值及用戶的使用情況,標注六個月至一年的期限,這其實并沒有具體的某一特定產品的吸附性能實驗數據支撐。在審批過程中,檢測的內容包括衛生安全性、總體性能指標及加標試驗,凈水流量和額定總凈水量是依據產品說明書的聲明進行評價,因此說明書中的凈水流量和額定總凈水量是重要的產品技術參數內容,意味著在該參數限定的情況下的使用壽命和吸附效果。當某用戶有改變凈水流量或額定總凈水量時,按照經驗值標注的活性炭使用壽命其實已不成立,用流徑凈水器的流量間接地表示產品的吸附情況及吸附量較為合理。

      對于凈水器生產廠家而言,要想延長活性炭的使用壽命,選擇質量好的活性炭是前提。凈水用活性炭的標準目前有:GB/T7701.4《凈水用煤質顆粒活性炭》、GB/T13803.2《凈水用木質活性炭》、DL/T582——2004《火力發電廠水處理用活性炭使用導則》、LY/T1331——1999《凈水用載銀活性炭》,盡可能選擇優質活性炭,水份(≤10%,越小越好)、強度(≥95%,越大越好)、粒度(≥95%, 16~32目即Φ1.3~0.6mm的粒徑)都是考慮的范疇。在采購時,要每批進行抽查和檢測,防止摻有回用料,如用回用料,會嚴重影響CODMn的去除率。原衛生部《生活飲用水水質處理器衛生安全與功能評價規范——一般水質處理器》(2001)中均有規定,合格的活性炭CODMn去除率應≥25%。活性炭的凈水作用,不論物理吸附還是化學吸附,都需要一定的時間。第二,實驗條件允許的前提下,生產廠家可進行活性炭的使用壽命研究,提供具體的使用壽命數據,保證在此條件下的產品衛生安全性。在改進活性炭過濾器或活性炭濾芯設計時,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。第三,用戶說明書內容應詳細。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,活性炭中細菌會大量繁殖超標,亞硝酸鹽也可能增多。另外,達到規定的使用壽命后,一定要更換。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,如果不及時更換,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”。


    相關標簽:木質活性炭

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