一、工作原理

吸附作用

物理吸附：活性炭具有高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，這是其吸附能力的關(guān)鍵。孔隙分為微孔（孔徑小于 2nm）、中孔（孔徑 2 - 50nm）和大孔（孔徑大于 50nm）。其中，微孔提供了巨大的比表面積，是物理吸附的主要場所。當(dāng)含有雜質(zhì)的水通過活性炭時，水中的分子會在范德華力的作用下被吸附到活性炭的孔隙表面。例如，對于水中的小分子有機(jī)污染物，如苯、甲苯等，會被吸附在微孔中；對于一些大分子有機(jī)物，如腐殖酸等，則可能被吸附在中孔或大孔中。

化學(xué)吸附：活性炭表面的官能團(tuán)也對吸附過程有一定的影響。其表面含有羥基、羧基等官能團(tuán)，這些官能團(tuán)可以與水中的某些雜質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附。例如，對于水中的重金屬離子，如汞離子（Hg2?）、鉛離子（Pb2?）等，官能團(tuán)可以與它們發(fā)生離子交換或絡(luò)合反應(yīng)，從而將重金屬離子吸附在活性炭表面。

過濾作用

除了吸附作用外，活性炭過濾器還起到過濾的功能。活性炭顆粒之間存在一定的孔隙，當(dāng)水通過濾層時，水中的懸浮顆粒、膠體等雜質(zhì)會被攔截在活性炭顆粒之間的孔隙中或?yàn)V層表面。例如，水中的泥沙、藻類、細(xì)菌等雜質(zhì)會被阻擋在濾層外，從而實(shí)現(xiàn)對水的初步凈化。

二、結(jié)構(gòu)組成

罐體部分

罐體材料：活性炭過濾器的罐體通常采用不銹鋼、碳鋼或玻璃鋼等材質(zhì)。不銹鋼（如 304、316 不銹鋼）罐體具有出色的耐腐蝕性，能夠承受多種化學(xué)物質(zhì)的侵蝕，而且強(qiáng)度較高，適用于處理對水質(zhì)要求嚴(yán)格或含有腐蝕性成分的水。碳鋼罐體成本相對較低，但為防止生銹，一般需要進(jìn)行防腐處理，如涂漆或襯膠。玻璃鋼罐體質(zhì)輕，耐腐蝕性能良好，并且具有良好的絕緣性，常用于小型過濾器或?qū)υO(shè)備重量有要求的場合。

罐體形狀與接口：罐體形狀大多為圓柱形，兩端有橢圓形或球形封頭。罐身上設(shè)置有多個接口，包括進(jìn)水口、出水口、反沖洗進(jìn)水口、反沖洗排水口、人孔和窺視孔。進(jìn)水口和出水口用于正常過濾流程中水的進(jìn)出；反沖洗進(jìn)水口和排水口用于定期反沖洗操作，以清除活性炭表面吸附的雜質(zhì)；人孔方便工作人員進(jìn)入罐內(nèi)進(jìn)行檢查、維修或更換活性炭；窺視孔則用于觀察過濾過程和活性炭的狀態(tài)。

內(nèi)部構(gòu)件

支撐層與承托層：在罐體內(nèi)底部通常有支撐結(jié)構(gòu)，用于承載活性炭濾料，防止其泄漏。支撐層之上可能會有承托層，一般采用石英砂或礫石等材料，其作用是進(jìn)一步穩(wěn)固活性炭濾層，同時也能起到初步過濾較大顆粒雜質(zhì)的作用。承托層的厚度通常在 100 - 300mm 之間，顆粒粒徑從下往上逐漸減小。

布水系統(tǒng)：位于罐體頂部，主要作用是將進(jìn)水均勻地分布到活性炭濾層表面。常見的布水方式有穿孔管布水和噴頭布水。穿孔管布水是在布水管道上開有許多小孔，使水通過小孔均勻地灑落在活性炭濾層上；噴頭布水則是通過噴頭將水噴射成均勻的水霧狀，確保水能夠均勻地進(jìn)入濾層進(jìn)行過濾，避免局部水流過快或過慢，從而保證過濾效果的均勻性。

集水系統(tǒng)：位于罐體底部，主要由多孔板和濾帽組成。多孔板上有大量均勻分布的小孔，過濾后的水通過這些小孔匯集到集水系統(tǒng)的出水管道。濾帽安裝在多孔板的小孔上，其功能是防止活性炭顆粒隨水流出，同時保證水能夠順利通過，有效地收集經(jīng)過過濾后的清水，確保出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

三、活性炭種類與特性

椰殼活性炭

來源與制備：椰殼活性炭是由椰子殼經(jīng)過高溫炭化和活化處理制成的。椰子殼本身含有豐富的碳元素，經(jīng)過這些處理后，形成了具有高度發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)的活性炭。

性能特點(diǎn)：它具有孔隙發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附性能優(yōu)異的特點(diǎn)。尤其是對小分子有機(jī)污染物、余氯、重金屬離子的吸附效果非常好。椰殼活性炭的強(qiáng)度較高，在使用過程中不易破碎，能夠保持良好的濾層結(jié)構(gòu)。例如，在飲用水深度凈化中，椰殼活性炭可以有效去除水中的異味、余氯和一些有害的有機(jī)微量污染物。

果殼活性炭

來源與制備：主要是以核桃殼、杏仁殼等果殼為原料，經(jīng)過類似椰殼活性炭的炭化和活化工藝制成。

性能特點(diǎn)：果殼活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)也比較發(fā)達(dá)，對水中的色素、有機(jī)雜質(zhì)等有良好的吸附能力。其性能與椰殼活性炭相似，但價格相對較低，

煤質(zhì)活性炭

來源與制備：以煤炭為原料，通過一系列物理和化學(xué)方法加工而成。

性能特點(diǎn)：它具有較大的比表面積和豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，價格相對便宜。煤質(zhì)活性炭對大分子有機(jī)物和部分重金屬離子有較好的吸附效果，適用于處理含有較多大分子有機(jī)污染物的工業(yè)廢水或?qū)λ|(zhì)要求不是特別高的預(yù)處理環(huán)節(jié)。

四、性能優(yōu)勢

良好的凈化效果

活性炭過濾器能夠有效去除水中的多種雜質(zhì)，包括有機(jī)物（如揮發(fā)性有機(jī)物、農(nóng)藥殘留、石油類污染物等）、余氯、重金屬離子（如汞、鉛、鎘等）、色度和異味等。例如，對于水中的余氯，去除率可達(dá) 90% 以上；對于某些有機(jī)污染物，如多環(huán)芳烴，也能有較高的去除率，從而顯著改善出水水質(zhì)。

穩(wěn)定運(yùn)行特性

只要定期進(jìn)行反沖洗和維護(hù)，活性炭過濾器能夠保持長期穩(wěn)定的運(yùn)行。活性炭的使用壽命會因進(jìn)水水質(zhì)、處理流量等因素而有所不同，一般在 1 - 3 年左右。通過合理的操作和維護(hù)，如控制進(jìn)水水質(zhì)、避免過高的過濾速度等，可以延長活性炭的使用壽命，減少設(shè)備的更換頻率和運(yùn)行成本。

操作與維護(hù)簡便性

操作相對簡單，反沖洗操作可以根據(jù)設(shè)定的時間、壓力差或流量等參數(shù)自動進(jìn)行，也可以手動控制。通過窺視孔可以方便地觀察活性炭的狀態(tài)和過濾過程，便于及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行處理。例如，當(dāng)發(fā)現(xiàn)排水口水質(zhì)突然變差或者壓力差異常增大時，可以通過窺視孔檢查活性炭是否出現(xiàn)堵塞或流失等情況。

高度的適應(yīng)性

可以根據(jù)不同的水質(zhì)條件和處理要求，通過調(diào)整活性炭的種類、濾層厚度、過濾速度等方式進(jìn)行優(yōu)化。對于不同類型的水源，如地表水、地下水、工業(yè)廢水等，以及不同的水質(zhì)變化情況，都能夠取得較好的處理效果。例如，對于污染程度較重的工業(yè)廢水，可以采用孔隙更發(fā)達(dá)、吸附能力更強(qiáng)的活性炭，并適當(dāng)增加濾層厚度來提高處理效果。

五、應(yīng)用場景

飲用水處理領(lǐng)域

在飲用水處理中，活性炭過濾器是重要的深度處理設(shè)備。無論是自來水廠的集中供水處理，還是家庭、辦公樓等小型飲用水處理系統(tǒng)，都可以使用活性炭過濾器來去除水中的余氯、有機(jī)污染物和異味。例如，在自來水廠，經(jīng)過沉淀、過濾、消毒后的水，再通過活性炭過濾器進(jìn)行深度凈化，能夠進(jìn)一步提高飲用水的安全性和口感，使居民用水更加健康、舒適。

工業(yè)水處理領(lǐng)域

預(yù)處理環(huán)節(jié)：在工業(yè)廢水處理中，活性炭過濾器可以作為預(yù)處理設(shè)備，用于去除廢水中的部分有機(jī)物和重金屬離子，減輕后續(xù)處理工藝（如生物處理、化學(xué)沉淀等）的負(fù)擔(dān)。例如，在電鍍廢水處理中，活性炭過濾器可以吸附廢水中的重金屬離子和部分有機(jī)添加劑，使后續(xù)的化學(xué)沉淀或離子交換處理更加高效。

深度處理環(huán)節(jié)：活性炭過濾器也可以作為工業(yè)廢水深度處理設(shè)備，進(jìn)一步凈化廢水，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)或回用標(biāo)準(zhǔn)。比如在印染廢水處理中，經(jīng)過生物處理后的廢水，通過活性炭過濾器可以去除剩余的染料和助劑等有機(jī)污染物，使廢水能夠達(dá)標(biāo)排放或回用，減少水資源的浪費(fèi)。

泳池水處理領(lǐng)域

游泳池水中含有消毒劑（如氯）、有機(jī)物（如人體分泌物、護(hù)膚品殘留等）等雜質(zhì)。活性炭過濾器可以有效去除水中的余氯、有機(jī)物和異味，保持泳池水質(zhì)清澈透明，為游泳者提供良好的游泳環(huán)境。同時，它還可以減少泳池消毒劑的使用量，降低泳池運(yùn)營成本。例如，在公共游泳池的循環(huán)水處理系統(tǒng)中，活性炭過濾器的設(shè)備之一。