一、工作原理

1. 物理吸附：活性炭内部有大量微孔（孔径 0.1-10nm）和中孔（10-50nm），比表面积可达 500-1500m2/g，通过范德华力吸附水中的小分子有机物（如苯、酚）、胶体颗粒等。
2. 化学吸附：活性炭表面的官能团（如羟基、羧基）与水中的余氯（Cl?）、重金属离子（如 Pb2?、Hg2?）发生化学反应，例如：
   • 余氯被还原为无害的氯离子（Cl?）：Cl? + H?O + C（活性炭）→ HCl + CO?↑
3. 截留过滤：活性炭颗粒之间的孔隙可截留水中的悬浮杂质，辅助去除部分浊度。

二、核心组成结构

• 滤罐：容纳活性炭滤料的主体容器，顶部设进水口，底部设出水口，侧面或顶部设反洗排水口。
• 活性炭滤料：常用颗粒活性炭（GAC） 或柱状活性炭，粒径通常 0.8-3mm，材质多为椰壳、果壳、煤质（椰壳活性炭吸附性能，适合低浓度污染物；煤质活性炭成本低，适合高负荷场景）。
• 布水 / 集水装置：底部通常安装水帽、多孔板或滤布，确保进水均匀分布（避免局部流速过高导致滤料流失），同时在过滤结束后收集处理水。
• 阀门系统：包括进水阀、出水阀、反洗进水阀、反洗排水阀等，控制过滤和反洗流程切换。

三、性能特点

1. 优势
   • 深度净化能力：可去除常规滤料（如石英砂）无法处理的有机物、异味、色度，改善水质口感。
   • 适应性强：对水温、pH 值（通常适用范围 6-9）变化的耐受性较好，可处理多种水源（自来水、地下水、污水）。
   • 操作简便：可全自动运行，通过压差或时间控制反洗，维护成本较低。
2. 局限性
   • 吸附饱和问题：活性炭吸附能力有限，达到饱和后需更换或再生（如高温蒸汽再生），否则可能释放污染物。
   • 对特定物质去除有限：对水中的无机盐（如钙、镁离子）、微生物（需配合消毒）去除效果较差，通常作为预处理或深度处理单元。

四、应用场景

1. 水处理领域
   • 饮用水净化：去除自来水的余氯、消毒副产物、农药残留、异味（如土腥味、漂白味），常见于家用净水器、桶装水生产线。
   • 工业用水预处理：去除循环冷却水、电子工业超纯水、制药用水中的有机物和余氯（避免后续反渗透膜、离子交换树脂被氧化或污染）。
   • 污水处理深度处理：去除市政污水或工业废水二级处理后的残留有机物（如 COD、BOD）、色度，提升出水水质至排放标准。
2. 其他领域
   • 空气净化：去除室内甲醛、VOCs（挥发性有机物），如空气净化器中的活性炭滤网。
   • 食品饮料行业：用于果汁、酒类的脱色（如去除果汁中的类胡萝卜素）、除味（如白酒去杂味）。

五、运行与维护要点

1. 过滤运行参数
   • 滤速：通常 8-15m/h（流速过高会缩短吸附周期，过低则效率低）。
   • 接触时间：活性炭层厚度一般 1-2m，确保水与活性炭接触时间≥10 分钟，保证吸附充分。
   • 进出水指标：常规监测出水的余氯（应≤0.05mg/L）、COD（去除率 30%-60%）、色度（去除率 50%-90%）。
2. 反洗与再生
   • 反洗目的：去除活性炭表面截留的悬浮杂质，防止滤层堵塞，反洗流程与水帽布水过滤器类似（上升水流使滤料膨胀，通常反洗强度 10-15L/(m2?s)，时间 5-10 分钟）。
   • 再生条件：当吸附能力下降（如出水异味回升），需对活性炭再生（高温蒸汽再生：800-900℃下通入蒸汽，脱附有机物；化学再生：用 NaOH、HCl 溶液洗脱重金属），或直接更换滤料（使用寿命通常 6-12 个月，取决于原水水质）。

六、与其他过滤器的区别

• 与石英砂过滤器相比：活性炭过滤器更侧重有机物、余氯、异味的去除，而石英砂主要去除悬浮物和浊度，两者常串联使用（石英砂预处理→活性炭深度处理）。
• 与反渗透（RO）设备相比：活性炭过滤器无法去除离子型污染物（如盐类），需配合 RO 或离子交换树脂处理高盐废水。