除碳器是水处理系统中用于去除水中游离二氧化碳（CO?）的关键设备，其核心作用是降低水中碳酸浓度，减轻后续处理单元（如离子交换器、反渗透系统）的负荷，提升水质稳定性。以下从工作原理、结构组成、性能特点、应用场景及运行维护等方面详细介绍：
除碳器的工作基于 **“气液平衡与亨利定律”**：在一定温度下，气体在水中的溶解度与该气体在气相中的分压成正比。通过向水中通入大量空气（或惰性气体），降低气相中 CO?的分压，使水中游离 CO?向气相转移，从而被带出系统。具体过程如下：
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进水分布：含 CO?的水（如经阳离子交换器处理后的水，因 H?与 HCO??反应生成大量 CO?）从除碳器顶部进入，通过布水装置（如多孔板、喷头）均匀喷洒在填料表面，形成薄膜或液滴。
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气液接触：同时，鼓风机从底部通入空气（或抽风机从顶部抽气），空气与水在填料层中逆向充分接触。由于空气中 CO?含量极低（约 0.03%），水中 CO?的分压远高于气相，根据亨利定律，CO?从水中逸出并混入空气。
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排气与出水：含 CO?的空气从顶部排气口排出，脱除 CO?后的水从底部集水装置流出，CO?浓度可从数 mg/L 至数十 mg/L 降至 5mg/L 以下（甚至 1mg/L 以下）。
除碳器通常为立式圆柱形设备（材质多为不锈钢、玻璃钢或碳钢衬胶），主要部件包括：
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壳体：容纳填料和水流的主体，顶部设进水口和排气口，底部设出水口和进气口。
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布水装置：位于顶部，将进水均匀分布成细小液滴或薄膜，增大与空气的接触面积（常见形式：多孔布水板、莲蓬头、旋转布水器）。
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填料层：核心接触单元，作用是增加气液接触面积和接触时间。常用填料为聚丙烯多面空心球 、鲍尔环、阶梯环等，具有比表面积大（50-200m2/m3）、空隙率高（≥90%）、耐腐蚀性强的特点，高度通常为 1.5-2.5m。
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鼓风 / 抽气系统：
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鼓风式：底部设鼓风机，通入空气（正压操作），适用于中小型系统；
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抽气式：顶部设抽风机，形成负压环境（更利于 CO?脱除），适用于大型系统或对脱碳效率要求高的场景。
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集水装置：位于底部，收集脱碳后的水，通常为多孔板或漏斗形结构，确保水流均匀排出。
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脱碳效率高：可将水中游离 CO?浓度从 50-100mg/L 降至 5mg/L 以下（高效除碳器可达 1mg/L），脱除率≥90%。
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降低后续负荷：水中 CO?含量降低后，可减少阴离子交换器中 OH?的消耗（CO?与 OH?反应生成 HCO??），延长树脂再生周期，降低酸碱耗（可减少阴离子交换器再生剂用量 30%-50%）。
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提升水质稳定性：去除 CO?后，水中 H?浓度降低（pH 值升高），减少管道和设备的腐蚀风险（尤其对锅炉给水、循环水系统）。
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能耗低：主要能耗来自鼓风机或抽风机，运行成本远低于化学除碳（如投加碱剂）。
除碳器是中高压锅炉水处理、纯水制备、工业循环水等系统的关键预处理设备，典型应用场景包括：
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阳离子交换器之后：
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生水经阳离子交换器处理后，水中 Ca2?、Mg2?等阳离子被 H?取代，HCO??与 H?反应生成 CO?（反应式：H? + HCO?? → CO?↑ + H?O），导致水中 CO?浓度大幅升高（可达 50-100mg/L）。除碳器可高效脱除这些 CO?，避免其进入阴离子交换器消耗树脂交换容量。
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反渗透系统之后：
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反渗透产水虽去除了大部分盐类，但仍可能残留少量 CO?（因 CO?易透过反渗透膜）。除碳器可降低产水的碳酸浓度，为后续混床或 EDI 系统减负，提升产水纯度。
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锅炉补给水处理：
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锅炉给水中的 CO?会导致管道 “酸性腐蚀”（CO? + H?O → H?CO?），除碳器可将 CO?降至 5mg/L 以下，配合氨化处理（调节 pH 至 8.5-9.2），有效防止腐蚀。
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工业循环水系统：
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循环水在冷却塔中与空气接触，可能吸收 CO?导致 pH 下降，除碳器可维持水质 pH 稳定，减少缓蚀剂投加量。
