活性炭過濾器的工作原理是什么？-杭州鑫凱水處理設備

2025-10-22 點擊量：

一、核心作用機制

1. 物理吸附（主要機制）

   活性炭具有極其發(fā)達的孔隙結構（包括微孔、中孔、大孔），比表面積可達數(shù)百至數(shù)千平方米每克，龐大的比表面積使其具備極強的物理吸附能力。當水流經(jīng)活性炭濾層時，水中的有機物（如腐殖酸、小分子有機污染物）、異味物質(zhì)（如水中的土腥味、霉味成分）、色素等雜質(zhì)，會因分子間的范德華力被吸附在活性炭的孔隙內(nèi)，從而從水中分離。這種吸附具有選擇性，通常對非極性或弱極性的污染物吸附效果更顯著。
2. 化學吸附（輔助機制）

   活性炭表面含有羥基、羧基、羰基等含氧官能團，這些官能團可與水中的特定污染物發(fā)生化學反應，形成化學鍵實現(xiàn)牢固吸附。例如，針對水中的余氯（自來水消毒殘留），活性炭表面的還原性物質(zhì)會與氯發(fā)生氧化還原反應，將有毒的游離氯轉(zhuǎn)化為無害的氯離子，同時自身被氧化；對于部分重金屬離子（如鉛、汞），可通過表面官能團的螯合作用或離子交換作用實現(xiàn)吸附去除。
3. 物理截留（補充機制）

   活性炭濾層本身可形成類似過濾層的結構，活性炭顆粒之間的孔隙能對水中的懸浮物、膠體顆粒等大尺寸雜質(zhì)起到物理截留作用，輔助降低水質(zhì)濁度，這一作用與砂濾等常規(guī)過濾工藝類似，但截留效果相對較弱，更多作為吸附功能的補充。

二、典型工作流程

1. 過濾階段：原水經(jīng)布水器均勻分配后，自上而下（或自下而上）流經(jīng)活性炭濾層，在上述三種機制的共同作用下，水中的余氯、有機物、異味、色素、部分重金屬及懸浮物等污染物被去除，凈化后的水經(jīng)集水器匯集后排出。
2. 再生階段：隨著過濾的進行，活性炭孔隙逐漸被污染物填滿，吸附能力下降，過濾器進出口壓差升高。此時需啟動再生流程（通常為反沖洗，必要時配合空氣擦洗或化學再生），通過反向水流沖擊濾層，使吸附在活性炭表面的部分污染物脫落，隨反洗水排出，恢復活性炭的吸附能力；對于吸附飽和嚴重的活性炭，需定期更換或進行專業(yè)化學再生（如用高溫蒸汽脫附有機物）。

三、關鍵影響因素

1. 活性炭特性：比表面積越大、孔隙結構越發(fā)達，吸附容量越高；不同材質(zhì)（椰殼、煤質(zhì)、木質(zhì)）的活性炭對污染物的吸附選擇性不同（如椰殼活性炭對余氯、異味的吸附效果更優(yōu)）。
2. 水質(zhì)條件：進水 pH 值、溫度、污染物濃度會影響吸附效率（如溫度升高通常能提升吸附速率，酸性或堿性水質(zhì)可能改變污染物與活性炭的相互作用）。
3. 運行參數(shù)：濾速過快會縮短水與活性炭的接觸時間，降低吸附效果；濾層厚度不足則可能導致污染物穿透，影響出水水質(zhì)。