活性炭过滤器 耐酸耐腐蚀 运行成本低 印染纺织行业

一、基本结构

罐体 活性炭过滤器的罐体是整个设备的外壳，起到容纳滤料和支撑内部结构的作用。罐体材料通常有不锈钢、玻璃钢和碳钢等。不锈钢罐体具有良好的耐腐蚀性，适用于对水质要求较高或有特殊化学物质的场合；玻璃钢罐体重量轻、耐腐蚀，适合在一些腐蚀性环境中使用；碳钢罐体成本较低，但一般需要进行防腐处理，如内部衬胶或涂漆。罐体形状多为圆筒形，并且设有进出水口、排气口和排污口等接口，方便水的进出、空气的排出和杂质的清理。 布水系统 布水系统位于罐体的顶部，其主要功能是将进水均匀地分布在活性炭滤料层的上方。常见的布水方式有穿孔管布水和喷头布水。穿孔管布水是在过滤器顶部设置带有许多小孔的管道，当水进入管道后，通过小孔均匀地洒在滤料层上，这种方式结构简单、不易堵塞；喷头布水则是利用喷头将水喷洒在滤料层上，能使水分布得更加均匀，但喷头容易被水中的杂质堵塞，需要定期维护。布水系统的设计对于保证过滤效果的均匀性非常重要，不均匀的布水可能导致部分滤料过度使用，而另一部分滤料不能充分发挥作用。 活性炭滤料层 这是活性炭过滤器的核心部分。活性炭滤料主要由含碳材料制成，如木材、椰壳、煤等经过高温活化处理得到。椰壳活性炭具有较高的吸附性能，因为其具有发达的孔隙结构和较大的比表面积，能够有效吸附水中的小分子有机物和异味物质；煤质活性炭则在处理一些大分子有机物和色素方面表现较好。活性炭滤料有颗粒状和粉末状两种形态，在过滤器中一般使用颗粒活性炭（GAC），其粒径通常在 0.4 - 4mm 之间，颗粒活性炭具有良好的机械强度，不易破碎，便于填充在过滤器中，并且在水流通过时不会产生过大的阻力。 集水系统 集水系统位于活性炭滤料层的底部，用于收集经过滤后的水。一般采用多孔板或滤帽式集水装置。多孔板上有许多小孔，滤后的水通过小孔汇集到集水管中；滤帽式集水装置则是在集水管上安装滤帽，滤帽上有微小的孔隙，既能保证水的顺利收集，又能防止活性炭滤料的流失。

二、工作原理

（一）物理吸附

孔隙结构的作用 活性炭具有高度发达的孔隙结构，包括微孔、中孔和大孔。微孔的孔径小于 2nm，是活性炭吸附的主要场所，其比表面积巨大，能提供大量的吸附位点。中孔（孔径在 2 - 50nm 之间）和大孔（孔径大于 50nm）主要起到通道的作用，使被吸附物质能够快速扩散到微孔中进行吸附，同时也能吸附一些较大分子的物质。当含有杂质的水通过活性炭滤层时，杂质分子在分子间作用力（范德华力）的作用下，被吸附到活性炭的孔隙表面。 对不同物质的吸附过程 对于水中的小分子有机物，如苯、甲苯等有机溶剂分子，它们能够进入活性炭的微孔结构，与微孔壁上的碳原子发生较强的范德华力吸附。而对于较大的有机物分子，如腐殖酸、蛋白质等，主要吸附在中孔和大孔表面，通过较弱的范德华力和物理截留作用实现吸附。水中的异味物质（如硫化物、挥发性有机物等）和有色物质（如染料分子、腐殖质等）同样是通过物理吸附的方式被活性炭去除。例如，当含有异味的水通过活性炭过滤器时，异味物质分子会被吸附在活性炭的孔隙中，从而使水的气味得到改善。

（二）化学吸附

官能团的作用 活性炭表面含有丰富的官能团，如羟基（-OH）、羧基（-COOH）等。这些官能团可以与水中的某些杂质发生化学反应，从而实现吸附。例如，活性炭表面的一些含氧官能团可以与水中的重金属离子发生离子交换或络合反应，将重金属离子吸附在活性炭表面。 与余氯的反应 余氯主要以次氯酸（HClO）和次氯酸根离子（ClO⁻）的形式存在于水中。活性炭表面的官能团会与次氯酸或次氯酸根离子发生化学反应，例如，次氯酸与活性炭表面的羟基反应，生成水和含有氯的官能团（-OCl），从而将余氯从水中去除，确保出水余氯量小于规定值，满足后续处理工艺的要求。

三、主要应用领域

（一）饮用水处理

自来水厂深度处理 在自来水厂，活性炭过滤器用于深度净化饮用水，去除水中的微量有机物、余氯和异味，使饮用水更加安全、可口。经过混凝、沉淀、砂滤等常规处理后的水，再通过活性炭过滤器，可以进一步提高水质。例如，对于一些含有微量农药残留或工业污染物的水源，活性炭过滤器能够有效吸附这些有害物质，保障居民的饮用水安全。 家庭饮用水净化 作为家用净水器的核心部件，活性炭过滤器可以安装在厨房水龙头或全屋供水系统中，对自来水进行二次净化。它能够去除水中的余氯，改善水的口感，吸附可能存在的有机物和重金属离子（部分情况），为家庭提供更优质的饮用水。例如，很多家庭使用的活性炭滤芯净水器，可以有效减少水中的异味，使饮用水的口感更接近天然泉水。

（二）工业水处理

电子工业超纯水制备 在电子芯片制造过程中，对超纯水的制备要求极高，活性炭过滤器用于去除水中的有机物和微量杂质，防止这些杂质在芯片制造过程中造成缺陷。电子工业用水需要极低的有机物含量和颗粒含量，活性炭过滤器作为预处理或深度处理环节，与反渗透、超滤等其他工艺相结合，能够为芯片制造提供符合要求的超纯水。 化工工业废水处理 用于处理化工生产过程中的工艺用水和废水。例如，在制药行业，活性炭过滤器可以去除原料药提取液中的杂质和色素，提高药品的纯度；在印染行业，它可以去除印染废水中的染料和助剂，减轻废水对环境的污染。化工废水中通常含有大量的有机物和有毒有害物质，活性炭过滤器能够通过吸附作用有效去除这些杂质，使废水达到排放标准或回用标准。

（三）食品饮料行业

食品加工用水处理 在食品加工过程中，活性炭过滤器用于处理原料用水和加工用水，去除水中的有机物、异味和色素，确保食品的质量和安全。例如，在饮料生产中，如矿泉水、果汁、啤酒等的生产，活性炭过滤器可以改善饮料的口感和色泽。在肉类加工、罐头食品加工等过程中，也需要使用经过活性炭过滤的水，以保证食品的品质和卫生。 饮料生产用水净化 对于饮料生产企业，水的质量直接影响饮料的口感和品质。活性炭过滤器可以去除水中的有机物、异味和色素，为饮料生产提供优质的水源。例如，在矿泉水生产中，活性炭过滤器可以去除水中的微量有机物和异味，使矿泉水口感更加清爽；在果汁饮料生产中，它可以吸附果汁中的杂质和色素，使果汁更加清澈、口感更好。

（四）游泳池水处理

水质净化和异味去除 用于去除游泳池水中的有机物、余氯和氯胺等物质。氯胺是游泳池水中余氯与人体分泌物（如汗液、尿液等）反应生成的化合物，具有刺激性气味，活性炭过滤器可以有效去除氯胺，改善游泳池水的质量，减少对游泳者的刺激。同时，它还能吸附游泳池水中的有机物，如皮肤油脂、化妆品残留等，保持游泳池水的清洁。