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技術Q&A

濾料-活性碳

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活性碳粒是如何製成的?

果殼經過高溫,將纖維及孔洞內物質,全部形成碳化型態形成碳化的碳粒,再以更高的溫度,將碳粒活化,使孔洞物質蒸發,形成擁有高比率的初級微孔,此時的碳粒即為活性碳

活性碳利用高比率的微孔洞,將水中有機化合物,顏色,味道吸附,使水質清澈,透明。

何謂椰子殼活性炭?

活性炭的椰子殼,經初步炭化,再用100%蒸汽式活化,然後研磨篩選而成,符合食品級規範之天然活性炭。椰子殼活性炭具有以下之優點:
1.不含有毒性之化學物質
2.高密度之微洞孔及吸著力
3.硬度高,適於重複再生
4.耐摩擦,低損耗
5.灰份低
6.吸附時效長

效率上應注意:
.四氯代碳吸著力、(CCl4 Adsorption)
.外觀密度、(Apparent Density)
.硬度值、(Hardness)
.水份、(Moisture-as packed)
.灰份、(Ash Content)
.比表面積、(BET Surface Area)
.酸鹼值、(PH)
.苯吸著力、(Benzene Adsorption)
.亞甲基藍吸附力、(Methylene Blue)
.碘值(lodine Number)

活性碳過濾原理為何?

活性碳過濾利用其多孔原理及廣大的面積做吸附作用,用以去除水中氯化物,有機雜質,異色異味。

活性炭要如何再生?

      粒狀活性炭吸附容量耗盡後再生﹐常用的方法是加熱法﹐廢炭烘乾後在850C左右的再生爐內焙燒。顆粒活性炭每次再生約損耗5~10%﹐且吸附容量逐次減少。再生效率對活性炭濾池的運行費用(也就是對水處理成本)影響極大。
      為了延長活性炭的再生週期﹐正在開發生物活性炭法。以臭氧作為有機物改性劑﹐而活性炭不但起吸附作用﹐還作為微生物載體﹐濾床成為生物床。原水先加臭氧﹐使水中難降解有機物轉化為易降解有機物﹐然後流過活性炭濾池。由於活性炭的特性﹐生物床吸附水中有機物的能力特強﹐而微生物降解有機物的能力起了再生活性炭的作用。

活性碳濾芯搖晃會有聲音,是否為填充量不足?

      活性碳與水流之間,必須具有一定的活動空間,讓水流與活性碳增加接觸的機會與時間,讓每一個碳顆粒的表面積充分與水接觸,創造出足夠的接觸時間,此乃活性碳濾效的意義,標準而言,GAC之類的濾芯全部容積中必須留有5~10%的空間與空隙,以供活性碳發揮。

      GAC之類的濾芯若於生產過程中,以擠壓的方式,強制填充最大限度的活性碳原料,則會發生以下狀況:

1. 濾芯搖晃不會產生聲音。

2. 濾芯重量增加。

3. 空間與空隙最少,密度最高,容易使水流於濾芯內產生「水軌現象」,此時活性碳的利用比約在50%~70%左右,形成原料浪費,當然也成為一支濾效不及格的濾芯。

4. 顆粒活性碳於填充高密度的情況下,勢必造成整個水流的阻抗,不僅濾效降低,更直接影響負責造水壓力的馬達,馬達長期吃力的狀態下,將造成壽命減短與故障率的提升;嚴重者將造成濾芯的爆裂。

活性碳種類很多,要如何簡單判斷活性碳的好壞?

1.高活性的顆粒碳於水中會明顯的上下游動,並且產生許多氣泡,此現象將持續數分鐘後再往下沉澱,反之低活性的顆粒碳,即無此一現象或比較不明顯,此一檢驗方法實為最簡便且最快速的,使用者在家裡 DIY 就可容易得知活性碳的優劣好壞。

2.椰殼活性碳顆粒表面呈現光澤,煤質碳則沒有。

設計活性碳槽過濾的目的為何?

活性碳槽是利用多孔性質的活性碳,將水中餘氯與有機物吸附,以免水中餘氯對下游的離子交換樹脂樹脂與 RO 膜造成傷害。原水中的大型顆粒與懸浮固體物,也會被活性碳槽過濾,需藉由反沖洗將過濾下的污物與雜質給排出。活性碳的使用壽命與進水的餘氯與有機物濃度相關,一般設計為每年需更換之耗材,但如果原水是含有高有機物或雙氧水的回收水,將會需要縮短更換週期,且活性碳的品質是使用壽命的關鍵!一旦無優質的活性碳保護,下游的離子交換樹脂或是 RO 系統常會因此而受損。

何謂活性碳?

活性碳是一種多孔性的含碳物質,它具有高度發展的孔隙構造,其組成物除了碳元素外,尚含有少量的氫、氮、氧及灰份,其結購則為碳形成的六環物堆積而成。『活性碳』是廣泛使用的的淨水器濾材,其功能為吸附水中異色、異味、氯氣、農藥等。
淨水器所使用的活性碳濾材以棕櫚、椰子殼使用較多,但因成本高所以價格也較貴,所以在選擇使用活性碳為淨水濾材時,應注意是否有NSF(美國國家衛生基金會)認證材料證明,這樣才能避免買到劣質的活性碳濾芯或淨水器。

活性碳功能?

活性碳功能主要是去除水中有機與無機物,並去除有色與臭味物質。可適用於淨化水質、空氣及回收溶劑等。用來吸附水中有機雜質、異色、異味等污染源。具多孔的特性以增加其吸附的表面積。維護的重點是定期反洗,除去附著的懸浮雜質,並將濾床沖鬆,以維持良好的過水與吸附效果。

活性碳的淨水原理為何?

      活性碳的淨水原理主要是吸附作用,它有非常多的微孔和比表面積,因而具有很強的吸附能力,能有效地吸附水中的有機污染物。其吸附作用可分為以下三種形態:

      A.顆粒活性炭 較為常用,多用本質、煤質、果殼(核)等含碳物質通過化學法或物理活化法制成。它有非常多的微孔和比表面積,因而具有很強的吸附能力,能有效地吸附水中的有機污染物。此外在活化過程中,活性碳表面的非結晶部位形成一些含氧官能團,這些基團使活性碳具有化學吸附和催化氧化、還原性能,能有效去除水中一些金屬離子。

      B.銀活性碳 將活性炭和銀結合在一起,不僅對水中有機污染物有吸附作用,還具有殺菌作用,而且在活性炭內不會滋長細菌,解決了淨水器出水有時出現亞硝酸鹽含量高的問題。當水通過銀活性碳時,銀離子就會慢慢釋放出來,起到消毒殺菌作用。由於活性炭對除去水中色、嗅、氯、鐵、砷、汞,氰化物、酚等具有較好效果,除菌效果90%以上,因此被應用小型淨水器中。

      C.纖維活性炭 有機炭纖維經活化處理後形成的一種新型吸附材料,具有發達的微孔結構,巨大的比表面積,以及眾多的官能團。國外在採用纖維活性炭進行溶劑回收,氣體淨化等方面已取得了顯著的成就;在水處理應用方面也做了大量的研究工作。

逆沖洗以沖出污染物是否可延長碳濾心的壽命?

雖然一些製造商宣稱逆沖洗可延長濾心壽命,實際上反而會縮短碳濾心的壽命,理由如下:

1.水流過碳濾心時,污染物會堆成一層又一層,堆積最多的就是濾心的外表。這些堆積層逐漸向內累積,當堆積層堆到濾心核心時,就必須丟棄濾心。

2.逆沖濾心只會讓污染物堆積在濾心內部。

3.當濾心恢復正常運作時,堆積在濾心內部的污染物可能被沖到濾淨水裡,降低濾心的效能。

如何棄置用過的碳濾心?

吸附到碳濾心的污染物已緊密與碳結合,不會釋放到環境中。所以,濾心可與一般垃圾棄置。

聽說一些陶瓷濾心可殺死細菌。這是真的嗎?

陶瓷濾心不可能也沒有主動殺菌的能力,一些陶瓷濾心或許可以在短時間內有作用,一旦陶瓷濾心用久後,抑菌作用會大幅下降,細菌會大量繁殖。

濾心如何讓礦物質通過?

濾心的碳結合有機碳化合物,而礦物質及其他無機化合物不含碳,不會與碳結合,所以礦物質就會在水中維持溶液形態,然後通過濾心。

為何新的濾心過濾後的水,摸起來有滑滑的感覺?

因為水在經過新的高密度活性碳濾心過濾後,會略為提高其酸鹼值,因而讓水摸起來有略為滑滑的感覺,這是高密度活性碳濾心的特性,而飲用此水並不會有任何健康上的問題。

什麼是高密度活性碳?

「活性」的意思是碳經過處理,在碳本身製造孔洞,以擴大碳的表面積; 「高密度」的意思是使用特殊專利技術,將碳壓縮成多孔的碳塊。水在通過活性碳時,化學物質及雜質會被阻隔在孔洞裡。這些通道的內壁也會吸附各種有機污染物。隨著孔洞與表面積擴大,活性碳過濾污染物的功能也會增強。

如何判斷活性碳是否應該更換?

1.新的活性碳可以測量碘吸附值,判斷活性碳的比表面積,以決定活性碳的品質。

2.使用過的活性碳無法以上述方法檢查,因為活性碳含水後,要徹底的乾燥是有困難的(除非重新活化)。同時活性碳吸附了許多的雜質,這些在做碘吸附值時是很可能會造成量測的錯誤。

3.用於前處理除去入水殘餘游離氯的活性碳,其喪失功效的主要原因是因為入水的顆粒雜質或者有機物將活性碳的孔隙堵塞,使得活性碳失去可接觸面積,進而使得除氯半率值增加,最後導致去除游離氯的能力劣化而必須更換。

4.測試使用中的活性碳槽是否需要更換活性碳,茲提供下列的方法:

a.請查閱所使用的活性碳種類及供應商所提供的除氯半率值表。

b.依活性碳的顆粒大小及操作的線性流速,查出除氯半率值的高度。

c.例,一8x30活性碳的除氯半率值在線性流速為26米/小時為10公分,活性碳床高為100公分。這表示入水的游離氯濃度, 在經過活性碳床後將殘餘為入水濃度的1024分之1。

d.因此,當入水游離氯濃度為0.2ppm時,其活性碳產水游離氯濃度為0.00019ppm。此值低於一般的量測設備的最低限值,因此顯示值為ND。

e.為測量活性碳的功能是否下降,可以在活性碳的入水處加入次氯酸鈉溶液,將入水游離氯濃度提高至10ppm。如果在活性碳產水量得游離餘氯濃度為0.2ppm,則可推估出活性碳除氯半率值的高度已增加至17.6公分。

f.活性碳的效能約為原來的56%。假設活性碳已使用了1年,56%的殘餘效能並不等同活性碳還可使用1年。因為殘餘的表面積會加速的堵塞,使得劣化效果會越來越快。

g.此值是否表示活性應該更換,則應由使用單位決定。