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活性炭过滤器的工作原理是什么?-杭州鑫凯水处理设备

2025-10-22 点击量:

活性炭过滤器的工作原理核心是以活性炭为滤材,通过物理吸附、化学吸附及物理截留的协同作用,实现水中污染物的分离去除,具体过程与作用机制如下:

一、核心作用机制

  1. 物理吸附(主要机制) 活性炭具有极其发达的孔隙结构(包括微孔、中孔、大孔),比表面积可达数百至数千平方米每克,庞大的比表面积使其具备极强的物理吸附能力。当水流经活性炭滤层时,水中的有机物(如腐殖酸、小分子有机污染物)、异味物质(如水中的土腥味、霉味成分)、色素等杂质,会因分子间的范德华力被吸附在活性炭的孔隙内,从而从水中分离。这种吸附具有选择性,通常对非极性或弱极性的污染物吸附效果更显著。
  2. 化学吸附(辅助机制) 活性炭表面含有羟基、羧基、羰基等含氧官能团,这些官能团可与水中的特定污染物发生化学反应,形成化学键实现牢固吸附。例如,针对水中的余氯(自来水消毒残留),活性炭表面的还原性物质会与氯发生氧化还原反应,将有毒的游离氯转化为无害的氯离子,同时自身被氧化;对于部分重金属离子(如铅、汞),可通过表面官能团的螯合作用或离子交换作用实现吸附去除。
  3. 物理截留(补充机制) 活性炭滤层本身可形成类似过滤层的结构,活性炭颗粒之间的孔隙能对水中的悬浮物、胶体颗粒等大尺寸杂质起到物理截留作用,辅助降低水质浊度,这一作用与砂滤等常规过滤工艺类似,但截留效果相对较弱,更多作为吸附功能的补充。

二、典型工作流程

  1. 过滤阶段:原水经布水器均匀分配后,自上而下(或自下而上)流经活性炭滤层,在上述三种机制的共同作用下,水中的余氯、有机物、异味、色素、部分重金属及悬浮物等污染物被去除,净化后的水经集水器汇集后排出。
  2. 再生阶段:随着过滤的进行,活性炭孔隙逐渐被污染物填满,吸附能力下降,过滤器进出口压差升高。此时需启动再生流程(通常为反冲洗,必要时配合空气擦洗或化学再生),通过反向水流冲击滤层,使吸附在活性炭表面的部分污染物脱落,随反洗水排出,恢复活性炭的吸附能力;对于吸附饱和严重的活性炭,需定期更换或进行专业化学再生(如用高温蒸汽脱附有机物)。

三、关键影响因素

  1. 活性炭特性:比表面积越大、孔隙结构越发达,吸附容量越高;不同材质(椰壳、煤质、木质)的活性炭对污染物的吸附选择性不同(如椰壳活性炭对余氯、异味的吸附效果更优)。
  2. 水质条件:进水 pH 值、温度、污染物浓度会影响吸附效率(如温度升高通常能提升吸附速率,酸性或碱性水质可能改变污染物与活性炭的相互作用)。
  3. 运行参数:滤速过快会缩短水与活性炭的接触时间,降低吸附效果;滤层厚度不足则可能导致污染物穿透,影响出水水质。
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