Activated Carbon and Water Treatment


飲用水處理設施采用多種技術將河流、湖泊和地下水源的“原水”轉化為安全的飲用水。在處理廠,這些技術按特定順序應用,稱為“處理序列”,為消費者生產最佳質量的水。本文重點介紹其中一種技術,即活性炭吸附技術,它以純物理的方式去除水中不需要的物質。

What is activated carbon?

想象一下,一種單位質量有極高表麵積的物質,一種高度多孔的物質。一克(約½茶匙)活性炭的表麵積約為5400平方英尺!這大約是美國普通住宅麵積的兩倍(見美國住宅建築商協會)網站)這是許多“角落和縫隙”,水汙染物會在這些地方被吸附並“吸附”到碳上,以響應吸引力。一般來說,隨著碳粒徑的減小,對表麵積的接近程度提高,從而提高了吸附速率。

水處理設施使用活性炭來幫助改善水質。許多家庭水處理設備也使用活性炭,尤其是幫助減少水的氣味和味道。

活性炭可以由許多含碳量高的常見物質製備,煙煤是一個典型的起點。首先,煤在缺氧的情況下加熱。然後,它可能會暴露於其他化學物質,如氬和氮,並在蒸汽和氧氣的存在下再次加熱。第二個加熱過程產生了一種孔隙結構,通過大大增加碳的表麵積來“激活”碳。活性炭的一個巨大的環境和經濟優勢是,它經過熱處理後可以回收,以去除吸附的化合物。這個過程被稱為重新激活。吸附作用不是印刷錯誤:它不同於吸收.吸附作用當氣體、液體或溶解固體中的原子、離子或分子粘附在表麵時發生。1.當一種物質被吸引住了另一方麵,它填補了固體內部的空白(想象一個完全飽和的海綿)。吸附作用通常很弱且可逆,但含有顏色、味道或氣味物質的有機化合物(我們喜歡將其排除在飲用水中)往往會與活性炭緊密結合。

活性炭可以顆粒狀(GAC)的形式使用,放置在濾床或介質中,水通過濾床或介質,或者可以粉末狀(PAC)的形式使用,粉末狀(PAC)被送入處理列,並與被處理水中的其他固體一起去除。

活性炭與消毒副產品

在1970年代,科學家們開始識別低勒vels of unwanted compounds in drinking water known as disinfection byproducts (DBPs). DBPs are unintended products of chemical reactions between chemical disinfectants, including chlorine, that are added to destroy pathogens and naturally occurring organic matter in water. The discovery of these substances and studies of their health effects led to the regulation of the most commonly formed varieties of DBPs.

自20世紀70年代以來,研究人員已經確定了減少DBP形成的治療過程,包括:

  • Prior to disinfection: Reducing the amount of naturally-occurring organics from the source water (DBP precursors)
  • 消毒期間:改變工廠的反應條件(pH值和與消毒劑接觸的時間)
  • 消毒後:減少消毒後形成的DBP數量

總之,活性炭吸附是一種高效、有用的技術,是水處理工具箱中的幾種技術之一,可用於幫助提供盡可能高質量的飲用水。

Fred M.Reiff,P.E.是美國公共衛生服務和泛美衛生組織的退休官員,居住在內華達州的雷諾地區。


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1.在水介質中,懸浮顆粒也可以被吸附,但被吸附的是顆粒中的一個或多個分子。

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