活性炭吸附及其组合消毒技术

专题■■■—ISubject编辑徐航l活性炭吸附及其组文／王鹏一、活性炭吸附技术目前，市场上的家用净水系统普遍采用吸附分离技术。其中活性炭吸附过滤技术是开发最早、也是较为成熟的净水技术。利用活性炭的吸附原理，可以去除水中多种有机污染物、异味、余氯等，该技术已被广泛应用于净水领域。尤其是椰子壳活性炭孔隙结构发达，比表面积大，吸附性能强，是一种极优良的吸附剂。椰子壳活性炭的制作过程是，先将椰子壳炭化，即由高温烧制成坚硬的炭块，然后进行活化过程，通过大约6oo~J900摄氏度的高温使炭颗粒内部产生微小气孔。在这些气孔中，体积较大的称为大孔，约25纳米；较小的称为微孔，约1纳米。这两种气孔的比例决定了能否有效去除污染物，因为大孔不仅可以吸附污染物，更重要的是，大孔为进入小孔的污染物提供通道。46I《质量与认证》2014·12合r-7／肖毒一闩母颗粒状活性炭与高密度压缩活性炭是最常见的两种应用形式。由于颗粒状活性炭的颗粒间缝隙较大，不能很好地保证水与活性炭的接触时间，净化效果由流速和进水水质决定。高密度压缩活性炭利用特殊工艺加大了活性炭的密度，保证了活性炭吸附表面积与水的充分有效接触，其炭粒之间形成了具有特定孔隙分布的立体交错网状结构，水流须从孔隙之间流过，因而增加了高密度压缩活性炭的吸附能力，同时也能够机械截留粒径大于孔隙尺寸的物质。另外，通过特殊处理的活性炭还可以去除部分重金属，如铅和汞。二、杀菌离子技术目前，越来越多的人对家用净水器提出了可以生饮的要求，即出水可以直接饮用，因此饮用水的微生物安全性成为家用净水技术器必须解决的问题。但是，活性炭吸附分离技术并未从根本上实现对饮用水中病原体的消毒。为了同时达到杀菌抑菌的效果，活性炭常与载银活陛炭或碘树脂、KDF(一种高纯度铜合金)、紫外线消毒等技术联合使用。载银活性炭是将附载的银离子释放到水中，当水中银离子达到一定浓度时，起到抑制水中微生物繁殖的作用；碘树脂是利用释放的碘离子进行杀菌；KDF利用释放出的锌离子达到杀菌作用。杀菌效果取决于这些杀菌离子的浓度，浓度越高，杀菌效果就会越好。一旦水中的杀菌离子超标，就会影响饮用水的口感、危害人体健康。而浓度过低，则起不到有效的杀菌、抑菌的作用。杀菌离子的浓度很难控制，更难保证该过滤材料自始至终都具备杀菌效果。相比之下，高密技泪黼一懈一刮领删辫一蝴度活性炭与紫外线消毒技术联用，是一种净化效果较为理想的技术组合。三、紫外线消毒技术l紫外线消毒原理紫外线属广谱杀菌射线，是一种波长范围在100-380nm的电磁波，其中具有消毒能力的波段是200-280nm，即UV-C，又称短波紫外线、灭菌紫外线。紫外线杀菌的原理是，利用紫外线光量子的能量，破坏各种微生物体的核酸结构，使微生物丧失复制和繁殖的能力。因为，脱氧核糖核酸(DNA)在254nm左右有最大的吸收率，所以254nm的紫外线对微生物具有非常好的灭活效果，从而在不使用任何化学药剂的情况下达到消毒杀菌的目的。2紫外线消毒技术标准紫外线消毒效果取决于紫外线的辐射强度和辐照时间，即辐照剂量，也称紫外线剂量。城镇给排水紫外线消毒设备(GB／T19837-2005)规定了城镇生活饮用水的有效紫外线剂量标准为40mJ／cm。美国NSF／ANSI标准55，是目前内容最为详尽的有关微生物水处理系统的测试标准，其中规定了A类系统和B类系统。A类系统可以处理微生物污染的饮用水，B类系统是对已经处理或消毒的公共饮水或经其他卫生部门测试且符合人体饮用标准饮水的补充杀菌处理。A系统的紫外线剂量不小于40mJ／cm，验证微生物是MS2噬茵体；B类系统的剂量要求不小于16mJ／cm，验证微生物采用S．cerevisiae(酿酒酵母菌)。3．紫外线消毒技术的特点足够的紫外线辐照剂量理论上可以杀死的微生物包括细菌、病毒、真菌、孢子、原虫，且杀菌速度快，大多数都在1秒之内，尤其对抗氯性的两虫(贾第鞭毛虫和隐孢子虫)具有明显的优势。紫外线的穿透能力低，对水质有一定的要求。水的透光率、水层厚度和进水流量都会影响紫外线对于微生物灭活的效果。家用净水器的水源为市政自来水，在进入紫外线消毒之前会先经过预处理、超滤、活性炭吸附等去除水中的颗粒物和有机物，处理后，水的浊度一般不会超过散射浊度单位(1NTU)，水质良好且稳定，其对紫外线的影响可以忽略不计。紫外线消毒技术与载银活性炭、杀菌树脂等杀灭细菌、病毒的方式不同，它不向水中释放任何化学物质，不生成有害的消毒副产物，是一种非常成熟的饮用水物理消毒技术，具有其他技术不可比拟的优势，在水处理领域的应用日趋广泛，如城镇污水消毒，生活饮用水或饮用净水消毒，纯水制备，城市污水再生利用消毒等。虽然紫外线消毒技术在污水处理、市政用水处理中存在不具有持续消毒效果以及消毒后微生物的光复活等问题，但在直接饮用的家用净水