大同煤业金鼎活性炭有限公司 山西大同 037000
摘要：饮用水作为我们生活必需品，就目前来说，饮用水的水质和水量以及资源管理方面存在诸多问题。水源头的污染越来越严重，饮用水的处理受到巨大挑战。为确保居民能够使用合格安全的水资源，在对水资源进行处理时需要使用高科技技术以及高性能材料来应对污染更加严重的水资源。在水处理方面，利用最多的仍是活性炭，活性炭具有很强的吸附性，能够脱色、脱臭，还能吸收一定的杂质气体，再加上自身不会产生污染物，因此利用活性炭制作的活性炭滤芯在净水方面有很好的效果。
关键词：活性炭滤芯；净水效果；影响因素
1 实验部分
1.1 滤芯滤料的选择
实验过程中用到的滤料如表1所示。
表1实验所用滤料
1.2 活性炭的技术指标分析
表2为各种活性炭滤料的技术指标分析结果。1＃代表某国产滤芯中活性炭，2＃代表某进口滤芯中活性炭，3＃代表椰壳活性炭，
4＃代表8×3目（8×600μｍ）煤质活性炭，5＃代表12×40目（12×425μｍ）煤质活性炭。依据GB／T7701.2－2008《煤质颗粒活性炭净化水用煤质颗粒活性炭》判定，1＃活性炭水分、亚甲蓝吸附值、水溶物3项不合格，其余合格；2＃活性炭水分、亚甲蓝吸附值2项不合格，其余合格；3＃活性炭碘吸附值、亚甲蓝吸附值、水溶物3项不合格，其余合格；4＃活性炭和5＃活性炭各项均合格。
表2各种活性炭滤料的技术指标分析结果
1.3 滤芯的制作步骤
1）对原始活性炭滤料进行破碎、筛分，筛选出所需的粒度，将筛选出的活性炭用去离子水洗涤至无漂浮物及无黑水流出，并于110℃下干燥后备用；2）将树脂冲洗至出水呈无色备用，同时确定出湿树脂的含水率（由于树脂不能干燥保存，故需换算干湿树脂之间的质量），经处理后的树脂作为滤料备用；3）按一定质量比调配活性炭和树脂，将称好的活性炭与树脂混合后填充到滤芯壳体中，即制作出滤芯。
1.4 水质指标检测
1.4.1 溶解性总固体（TDS）
溶解性总固体（TDS）是溶解于水里的固体物质的总量，以mg／L来显示。本实验通过TDS检测笔来测试水样中的TDS值，主要是通过检测水的导电性来判断水的纯净度。一般来讲，导电性越好，水中的溶解物越多，测出来的TDS值就越高。GB5749－2006《生活饮用水卫生标准》中规定，TDS≤1000mg／L。
1.4.2 ｐH
通过ｐH计直接读取水样的ｐH数值。GB5749－2006《生活饮用水卫生标准》中规定，6.5≤ｐH≤8.5。
1.4.3 余氯
本实验通过OTO余氯试剂滴定法测定水样中余氯含量，单位mg／L。将本试剂滴4滴于20ｍL水样中摇匀，根据被测溶液的颜色变化，对照色别表，即可读得相应所测水样的数值。自来水检测，打开水龙头，自然流淌10S左右，再取水样。GB5749－2006《生活饮用水卫生标准》中规定，管网末梢水中游离余氯质量浓度≥0.05mg／L，净化后水中余氯质量浓度最好为0.0mg／L。
2 结果与讨论
通过对1.1中的滤料进行单一或2种混合填充，制作出一系列A类和B类2种构造的滤芯。净水实验结果表明，椰壳活性炭、漂莱特树脂、争光树脂（ZGC108DQ）和酸处理争光树脂均存在不足。最终确定以煤质活性炭和争光树脂（ZGC258）为滤料制作滤芯，考察了滤芯外壳构造、滤料配比和活性炭粒度3个因素对滤芯净水效果的影响。
2.1 滤芯外壳构造对滤芯净水效果的影响
以A类和B类外壳构造上的不同为研究对象，考察滤芯外壳构造对滤芯净水效果的影响。以A3＃与B3＃、A4＃与B4＃2组滤芯为例，对实验结果进行说明。其中，A3＃与B3＃填充等质量的8×3目（8×600μｍ）煤质活性炭滤料，A4＃与B4＃填充等质量的12×40目（12×425μｍ）煤质活性炭滤料。不同外壳下净水实验结果见表3。
表3不同外壳下净水实验结果
由表3可知，A3＃与B3＃、A4＃与B4＃虽然外壳构造差异很大，但其净水效果基本上相同。滤芯外壳构造对TDS值的影响见图1，故滤芯外壳构造对滤芯净水效果几乎没有影响。另外，自制滤芯与市售滤芯净水效果的差异主要是因为各自所填充的滤料的不同。
滤芯外壳构造
图1滤芯外壳构造对TDS值的影响
2.2 滤料配比对滤芯净水效果的影响
将8×3目（8×600μｍ）煤质活性炭进行破碎、筛分，筛选出18×40目（12×425μｍ）的颗粒，然后对其进行洗选、干燥，得到干净的18×40目（12×425μｍ）煤质活性炭。以18×40目（12×425μｍ）煤质活性炭和争光树脂（ZGC258）为滤料，按活性炭与树脂的质量比分别为8.0∶0.0、7.5∶0.5、7.0∶1.0、6.0∶2.0、5.0∶3.0和0.0∶6.0制作滤芯A19＃、B13＃、B14＃、B12＃、B15＃和A24＃，前5个滤芯填充滤料的总质量为88G，A24＃填充滤料的总质量为66G。表4为不同配比下净水实验结果。由表4可知，当滤料配比为8.0∶0.0，即填充单一活性炭滤料时，存在ｐH值过高的不足；当滤料配比为0.0∶6.0，即填充单一树脂滤料时，存在ｐH值过低和余氯去除不完全的不足；当填充活性炭和树脂的混合滤料时，随着活性炭占比的减小（或树脂占比的增大），TDS值（滤料配比对TDS值的影响见图2）和ｐH值均随之降低；当滤料配比为5.0∶3.0时，虽然TDS值降低幅度最大，但其ｐH仍存在偏低的不足；对余氯指标而言，填充有活性炭滤料的滤芯（某国产和某进口滤芯也填充有活性炭）均对余氯具有较好的去除效果，而仅填充树脂的A24＃滤芯只可部分去除余氯，说明活性炭是一种去除余氯的理想滤材。综合考虑检测的各项水质指标，滤料配比为7.5∶0.5、7.0∶1.0和6.0∶2.0等3个配比制作的滤芯均具有较好的净水效果，且优于市售某国产和某进口滤芯的净水效果。对比这3个配比滤芯的净水效果，配比为7.5∶0.5的滤芯，其TDS指标不及配比为7.0∶1.0的滤芯，配比为6.0∶2.0的滤芯，其ｐH指标处于国标限值的下限边缘，故确定7.0∶1.0为本实验的最佳滤料配比。
表4不同配比下净水实验结果
滤料配比
图2滤料配比对TDS值的影响
结束语：
活性炭滤芯的净水效果受到水中污染物种类及活性炭颗粒大小的影响。为保证人们生活用水的安全性，需要保证活性炭滤芯一定要严格按照规定制造，否则就不能保证所净化水的质量。净水器的质量其实主要取决于滤芯的质量，一个滤芯所能使用的年限最多不会超过五年，因此在使用过程中，在有经济的情况下，可以选择高质量的滤芯，提高净水效果。更换滤芯时如果新滤芯长度不够，可以采用增加橡胶垫的方法弥补。活性炭滤芯固然是一个好的净水材料，但是所能吸附的物质和容量有限，也希望能够有更多更卓越效果的净水材料出现，提高人们的生活品质。
参考文献：
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[2]陈新波.李聰.国内外饮用水标准中部分指标的比较[J].科技创新导报，2015（27）：218220.
论文作者:刘珍
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/16
标签：活性炭论文; 滤芯论文; 滤料论文; 净水论文; 树脂论文; 煤质论文; 效果论文; 《基层建设》2018年第16期论文;