活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯，以防止后级反渗透膜受其氧化降解；同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子等有较明显的吸附去除作用；还具有降低COD的作用，可以进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI<5，TOC<2.0×10^-4%。

（一）活性炭过滤器原理

活性炭过滤器的工作是通过碳床来完成的。组成碳床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力。水通过碳床，水中有机污染物能被活性炭有效地吸附。此外，活性炭表面非结晶部分上有一些含氧官能团，也能有效地吸附污染物。活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统的前处理设备，可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是能防止后级反渗透膜、离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。

影响活性炭过滤器吸附效果和使用寿命的主要因素有：污染物的种类和浓度、气流或液流在过滤材料中的滞留时间、空气的温度和湿度。

实际选用时，要根据污染物的种类、浓度和处理量等条件，确定过滤器形式和活性炭种类。

活性炭过滤器的上、下游均应有好的过滤器，上游过滤器防止污染物堵塞活性炭材料，下游过滤器拦住活性炭本身的微粒。

（二）活性炭

1.活性炭的特性

（1）活性炭是内部孔隙结构发达，比表面积大，吸附能力强，外观呈黑色粉状、粒状或丸状的微晶碳素材料。主要成分除碳外，还含少量氧、氢、硫、氮、氯及灰分。

（2）活性炭结构为碳形成六环物堆积而成，由于六环炭的不规则排列，造成了活性炭多微孔体积及高表面积的特性，比表面积为500～1000m²/g，即1g活性炭的表面积相当于8个网球场。活性炭的这种孔隙结构是肉眼无法看见的，因为这种孔隙直径在10^-12～10^-5mm之间，略大于一个分子。

（3）活性炭产生吸附性的原因就是因为它有这种发达的孔隙结构。孔隙结构的吸附作用是藉由物理性吸附力与化学性吸附力达成的，主要是物理吸附，依靠分子与被吸附物质的分子碰撞时的范德瓦耳斯力（引力）结合在一起，碰撞几率越大吸附力越强，而碰撞几率与气体或液体的温度、压强、流速、浓度等有关系。活性炭可以吸附水和气体中的金属离子、悬浮物、色素等，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。

（4）活性炭吸附作用具有选择性，非极性物质比极性物质更易于被吸附；在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附；压强越大、温度越低、浓度越大，吸附量越大；反之，减压、升温有利于气体的解吸。

（5）工业上应用的活性炭要求机械强度大、耐磨性能好、结构稳定、吸附所需能量小，以有利于再生。

2.活性炭的用途 活性炭是公认的对有毒有害气体、污水具有很强的吸附能力，又无二次污染的气、水净化产品，应用极其广泛，几乎涉及所有的国民经济部门以及人们的日常生活。

（1）环保行业。用于废水回收前处理、有毒废水处理、电厂水预处理、生物法污水处理、废气及有害气体的净化、污水处理场排气吸附、汽车尾气净化。

（2）冶金行业。用于湿法冶金中的金、铂等贵金属的提取、尾液回收，以及吸附废水和废气中的金属离子、有机污染物、色素等。

（3）石油化工行业。用于油品精制、脱硫、油脂脱臭、甘油、药物的脱色剂、溶剂回收、乙烯脱盐水（精制填料）、催化剂载体（钯、铂、铑等）等。

（4）军事行业。用于防毒面具、口罩和防护服。

（5）食品行业。用于饮用水、饮料、酒类、甜味剂、调味品、食用油脂的脱色精制。

（6）医药行业。用于在制药中去除杂质、提高纯度和去除致热源、药品针剂提炼、血液净化、吸收胃肠中毒素和细菌等。

（7）日常生活。

1）活性炭是看不到的空气过滤网，装修后的房间内放置一定数量的活性炭，活性炭能以其物理吸附和化学分解相结合的功能，吸附分解装饰材料、家具等散发出来的甲醛、苯、甲苯、氨、挥发性有机化合物等有毒有害气体，以及致癌的芳香类物质。

2）在厕所、厨房、冰箱、鞋柜、鞋内放置一些活性炭，可有效去除臭味、异味。

3）家具中放置一些活性炭，可使霉菌无繁殖空间，不但可解决家具发霉问题，而且可去除家具异味。

4）古籍防霉防蛀。保藏古籍、书画最怕霉变虫咬，在收藏柜中放置一定数量的活性炭，可使珍贵的古籍、书画始终保持本色，并且还可防霉防蛀。

5）药品保藏。家中的药箱里放置一部分活性炭，不但可使药品不变质，还可消除药品散发的药味。

6）鱼缸净水。鱼缸中放置一部分活性炭，可去氯、消毒、净化水质。

7）室内除菌。活性炭还具有去除大肠杆菌、黄葡萄球菌、白癣菌、霉菌、化脓菌、绿脓菌等细菌的功能，在室内空间放置一定数量的活性炭，可抑制肠病毒、流行性感冒、滤过性病毒等病源的传播。

3.活性炭的规格及选用 活性炭按原料来源，可分为木质活性炭、果壳活性炭、兽骨/血活性炭、矿物原料活性炭、合成树脂活性炭、橡胶/塑料活性炭、再生活性炭等；按外观形态，可分为粉状、颗粒状、不规则颗粒状、圆柱形、球形和纤维状等。

活性炭产品规格如下（具体每个厂家有些差别）：

（1）类型

椰壳：AV-SC、AV-SP。

果核：AV-FC。

煤质：AV-CB、AV-CC、AV-CP。

木质：AV-WP。(www.daowen.com)

（2）颗粒大小

破碎状（mm）：4×8、6×12、8×30、12×40、20×40、30×60。

造粒型直径（mm）：1.5、3、4、9、10。

粉末状：200～325。

（3）假体积质量：0.4～0.55g/mL。

（4）碘值：850～1200mg/g。

（5）亚甲基蓝吸附力：150～225mg/g。

（6）四氯化碳吸附率：45%～100%。

（7）苯吸附率：25%～45%。

（8）硬度：90%～99%。

（9）水分质量分数：3%～10%。

（10）灰分质量分数：3%～15%。

（11）酸碱值（pH值）：3～11。

（12）比表面积：800～1300m²/g。

4.活性炭的生产

（1）活性炭的原料。活性炭可由许多种含碳物质制成，这些物质包括木材、锯屑、煤、焦炭、泥煤、木质素、果核、硬果壳、蔗糖浆粕、骨、褐煤、石油残渣等。其中，煤及椰壳已成为制造活性炭最常用的原料。在同等条件下，椰壳的活性质量及其特性是最好的，因为其有最大的比表面积。由不同原料制成的活性炭具有不同大小的孔径。由椰壳制成的活性炭具有最小的孔隙半径，木质活性炭一般具有最大的孔隙半径。木质活性炭用于吸附较大的分子，并且几乎专用于液相中。在都市给水处理领域中使用的第一种类型的粒状活性炭就是用木材制成的，称为木炭。煤质活性炭的孔隙大小介于椰壳活性炭与木质活性炭之间。

在煤质活性炭中，褐煤活性炭比无烟煤活性炭具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径，因此能有效地除去水中的大分子有机物。

（2）生产。按活性炭的生产方法可分为物理水蒸气法和化学法。物理水蒸气法分为两步，第一步为碳化，将原料在密闭容器中170～600℃的温度下干燥，可将其80%有机组织碳化；第二步为活化，将第一步已碳化好的碳化料送入反应炉中，在850～900℃与活化剂和水蒸气反应，以去除其中所有可分解的物质，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积。由于产生发达的微孔结构及巨大的比表面积，因而具有很强的吸附能力。孔径一般分为三类：大孔1000～1000000Å，过渡孔20～1000Å，微孔20Å（1Å=10^-10m，Å读埃）。增加其空隙后，即完成活化过程。

化学活化法利用活化剂放出的气体，或用活化剂浸渍原料，在高温处理后即可得到活性炭。

活性炭的生产流程：原料（木料、椰壳、煤）→破碎→筛选→活化→除杂→破碎→酸洗→水洗→脱水→干燥→包装→成品

在生产过程中，提高活性炭吸附性能的唯一办法就是控制生产工艺，使单位体积内尽可能多地增加活性炭的孔隙结构。

（3）成本。按原料计算，最贵的是椰壳，其次是木质和煤质，但深加工层次可以很多，相同产品的深加工层次不同也会造成成本的差异。

活性炭就是指碳的活化过程，其实就是造孔过程，孔造得越多，比表面积越大，装的有害气体就越多，但孔要造得有水平，只有适合有害气体大小的有效孔才能有效地吸附有害气体。因此，吸附性高的活性炭由于含有大量的孔隙，使得其本身的密度变得较小，这就是吸附性越好的活性炭越轻的原因，前提是使用同一种原料生产，没有浸过水或吸附过其他物质。随着吸附性的提高，活性炭的生产成本也就越高，而且是呈几何级数增长。

5.活性炭再生 活性炭使用一段时间后，吸附能力就会逐渐下降，最终会达到吸附饱和，此时活性炭就不具备吸附能力了。通过再生处理，可以恢复活性炭的吸附能力，使其能反复使用。常用的再生方法是加热法，废碳烘干后在850℃左右的再生炉内焙烧。颗粒每次再生约损耗5%～10%，且吸附容量逐次减少。再生效率对滤池的运行费用，也就是对水处理成本影响极大。也可用以下两种简便的再生方法，但其效果不如加热法：

（1）阳光再生。将饱和活性炭在阳光下暴晒3～4h。

（2）热风再生。将饱和活性炭用电吹风加热约30min。

6.活性炭的选用 并非任何活性炭对有害气体、污水都具有很好的吸附能力。在气相吸附中，只有孔隙结构发达、孔径大小分布合理，而且略大于装修有害气体分子直径的活性炭，才能对装修有害气体具有很强的吸附能力；在液相吸附中，应选用较多过渡孔径及平均孔径较大的活性炭。针对不同的吸附对象，需选用相应的活性炭，以达到最好的性价比。可简单依据以下标准判断活性炭吸附性能的好坏：

（1）比较相同质量活性炭的包装体积。一般情况下，包装体积越大的活性炭，吸附能力越强，使用效果越好。相同质量的活性炭，颗粒越小，表面积越大，与外界的接触面积也越大，吸附能力也就越强。

（2）比较活性炭的颗粒大小。颗粒不要超过1.5mm，一般为20～40目，即0.42～0.85mm。颗粒在1.5mm以上的活性炭，效果没有颗粒小的活性炭效果好。一般来说，颗粒越小的活性炭比表面积越大，吸附效果越好。但是颗粒越小，损耗也会越大，粉尘也会越大。

（3）看粉尘，即活性炭的后处理。使用活性炭的首要原则是不能弄脏物品，不能对人体有伤害，所以对生产的活性炭必须进行后处理，也就是把粉碎的椰壳等去除粉尘，否则粉尘过多，清洁度就非常差，如果吸入会对人体造成伤害，周围的物品也都会被弄脏。

（4）判断活性炭的生产厂家是否为专业活性炭生产厂家。只有专业活性炭生产厂家才能根据市场上的要求，开发出有针对性的产品。

（5）比较不同品牌活性炭在市场上的表现。产品销售网络越健全，说明市场对该品牌活性炭认可度越高，相应的产品质量也有保证。目前市场上推出的活性炭小炭包，由于使用和再生方便，广受消费者欢迎。但是在使用过程中，有些产品可能存在碳粉末或颗粒泄露的缺陷，要加以留意，市场上有的用低吸附活性炭冒充高吸附活性炭销售。

7.电镀废水回用预处理用活性炭 一般在水处理中使用的活性炭应具有较多的过渡孔隙及较大的平均孔径。日本市场销售的一些液相用的活性炭具有以下特性：比表面积为850～1000m²/g，孔隙容积为0.88～1.5mL/g，平均孔隙半径为40～50Å。

电镀废水回用预处理用活性炭，宜选用以椰壳或其他果壳、木质为原料，以物理法、水蒸气高温活化精制而成的颗粒状活性炭。该种活性炭具有比表面积大、吸附能力强、机械强度高、表面含氧基因多、积极性强等优点。