粒状活性碳过滤器与活性碳纤维过滤器的性能比较

U 国家自然科学基金资助项目 （编号 $&.P.&-& ）
自动排污过滤器设计特点
/
1,过滤设备采用专利技术的内部机械结构，实现 了真正意义上的高压反冲洗功能，可轻松彻底地清除 滤网截留的杂质，清洗无死角，通量无衰减，保障了 过滤效率和长久的使用寿命。 2,过滤设备采用 304、316L 不锈钢楔形滤网，强 度大、精度高、耐腐蚀，最高过滤精度可达 25 微米。 3,过滤设备通过自身的检索和应变功能，实现自 动反冲洗，可应对不稳定的水质波动，无需人工干预。 4,过滤器设备易损件少，无耗材，运行维护费用 低，操作管理简单。 5,过滤设备控制系统反应灵敏，运行精确，可以 根据不同水源和过滤精度灵活调整反冲洗压差时间和 时间设定值。 6,过滤设备在反冲洗过程中， 各个(组)滤网依次进 行反冲洗操作；确保滤网安全、高效清洗，而其他滤 网不受影响，继续过滤。 7,过滤设备采用气动排污阀，反冲洗历时短，反
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活性炭纤维的特点
/0K 是 多 孔 碳 家 族 中 具 有 独 特 性 能 的 一 员 ， 与传统的粒状活性碳 （ 8/0） 相 比 ， /0K 具 有 以
以下特点
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：：Leabharlann "/0K 与 8/0 的孔结构有很大的差异，如图
;69 （ * 0R—0） N 0, SA.AAQJT1A.+7-U1A.@-= 式中：0R1初始浓度； 01平衡浓度；
%/0K 不仅对高浓度吸附质的吸附能力明显，
对低浓度吸附质的吸附能力也特别优异，如当甲 苯气体含量低到 +APPB 以下时， /0K 还能对其吸 附，而 8/0 必须高于 +AAPPB 时方能吸附。
。
& 耐热、耐酸碱；具有很强的氧化还原特性，
可将高价金属离子还原为低价态。
-.7 粒 状 活 性 碳 （ 8/0 19&"#:;"& "23(4"3%$ 2"&56# ） 8/0 的 <=>?@A> 用 于 水 处 理 和 气 体 吸 附 处 理 ， 它 的 粒 径 为 =AA?=AAA!B， 8/0 的 孔 结 构 一
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引言
杂质。在通风和空调领域，化学过滤器使用活性 碳作为主要过滤材料
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。
随着经济的发展，人们对环境污染问题的重视 程度及室内空气品质要求的不断提高，传统的只对 可吸入颗粒物起作用的空气过滤器已经不能满足人 们的要求， 于是化学过滤器便应运而生， 这是因为它 可以清除空气中的气体污染物。随着工业的发展和 城市的不断扩大，我们身边有害气体的浓度也在增 加， 而人们对空气的洁净度要求却在逐年提高， 于是 人们对化学过滤器的需求量也就在逐年增加。
般是具有三分散态的孔分布，既具有按国际纯粹 与 应 用 化 学 会 （ CDE/0 ） 分 类 的 孔 径 F=A#B 的 大 孔，也有 7.A?=A#B 的中孔 G 过渡孔 H 和 I7.A#B 的 微孔
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。
由于 8/0 的孔状结构所致，它的吸附速度较 慢，分离率不高，特别是它的物理形态使其在应用 和操作上的有诸多不便，限制了 8/0 的应用范围 。
# 比 表 面 积 大 ， 最 大 可 达 7=AAB7 N 9 ， 约 是 8/0 的 +A ?+AA 倍 ： 吸 附 容 量 大 ， 约 是 8/0 的 +.=?+AA 倍 ； 吸 附 能 力 为 8/0 的 JAA 倍 以 上 ； 吸 附、脱附速度快， /0K 对气体的吸附数 +A 秒至数
分钟可达平衡。
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洁净与空调技术 !!"#! $%%& 年第 $ 期
专题研讨
・ ・ "+
西安工程科技学院
赵丽宁!
黄
翔
顾
群
西安建筑科技大学 摘 要
狄育慧
本文重点对粒状活性碳过滤器和活性碳纤维过滤器在过滤水和空气时的性能进行了对比，
同时对比了粒状活性碳和活性碳纤维的特性及结构，并说明了活性碳纤维具有粒状活性碳不可比拟的优 点。对活性碳纤维过滤器的发展前景进行了展望，从而指出了活性碳纤维过滤器的经济性及其推广的可 能性和必然性。 关键词 活性碳 活性碳纤维 化学过滤器 活性碳纤维过滤器 性能对比
洁净与空调技术 !!"#! $%%& 年第 $ 期
科技综述
・ ・ )-
的主要因素有：污染物的种类和浓度、气流在过 滤材料中的滞留时间、空气的温度和湿度。使用 过程中，活性碳过滤器的阻力不变，但重量会增 加，有经验的专业人员可根据重量变化估计过滤 器的使用寿命3)5。
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两种过滤器对水的过滤
图 , 所示粒状活性碳过滤器 可 用 于 天 然 水 和 污水过滤处理。过滤精度高，截污容量大；过滤 流速高，占地面积小，水耗少；易清洗，操作简 ； !"吸附剂的比表面积（#$ % &） 。 ’"吸附剂的孔隙直径（(#） 由上式可见，吸附剂的比表面积 越 大 吸 附 能 力也越大，吸附剂的孔隙直径越小具有的吸附能 力越大。活性碳纤维最显著的特点是具有发达的 比 表 面 积 （ )***#$ % &+,***#$ % & ） 和 丰 富 的 微 孔 ， 微孔的体积占总孔体积的 -*. 以上，微孔直径约 单，滤料不流失；运行可靠，检修方便，维护工 作量小；可调性强，出水质量可根据要求进行调 整；设备价格低，不需另购滤料。
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$ /0K 孔 径 分 布 范 围 窄 ， 绝 大 多 数 孔 径 在 +AAO 以下，8/0 的内部结构有微孔、过渡孔和大 孔 之 分 ， 而 /0K 的 结 构 只 有 微 孔 及 少 量 的 过 渡
孔，没有大孔，并且孔径均匀，分布比较狭窄， 为 A.+?+#B，这是 /0K 吸附选择性较好的原因。
L(5%& ） /0K 是继粉状与粒状活性碳之后的第三代 活 性碳产品*-,。MA 年代发展起来的活性碳纤维是随着
碳纤维工业发展起来的一种新型、 高效的吸附剂。
/0K 对各种有机化合物具有较大的吸附量和较快
的吸、脱附速度。 吸附剂的吸附性能由吸附剂 的 比 表 面 积 、 吸 附 剂 的 孔 隙 直 径 来 决 定 ， 其 吸 附 性 能 的 值 ;69 （ * 0R10） N 0, 可由下式计算求得
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’体积密度小，滤阻小，约是 8/0 的 + N 可吸附粘度较大的液体物质，且动力损耗小
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活 性 碳 纤 维 （ /0K 1"23(4"3%$ 2"&56#
而 且 /0K 易 再 生 ， 工 艺 灵 活 性 大 （ 可 制 成 纱、布、毡和纸等多种制品） ；以及不易粉化和沉 降等特征，这些特征有利于吸附和脱附，使得
活性碳（/01"23(4"3%$2"&56# ）
活性碳，是一种具有多孔结构和 大 的 内 部 比 表面积的材料。由于其大的表面积、微孔结构、 高的吸附能力和很高的表面活性而成为独特的多 功能吸附剂，且其价廉易得，部分还可再生活化， 同时它可有效去除废水、废气中的大部分有机物 和某些无机物，所以它被世界各国广泛地应用于 污水及废气的处理、空气净化、回收稀有金属及 溶剂等环境保护和资源回收等领域。 活性碳分为粒状活性碳、粉末活 性 碳 及 活 性 碳纤维，但是由于粉末活性碳有二次污染且不能 再生赋活而被限制利用
冲洗耗水量少，环保经济。 8,过滤设备结构设计紧凑合理，占地面积小，安 装移动灵活方便。 9,过滤设备电器系统采用集成控制模式，可以实 现远程控制 <a href="/">反冲洗过滤器</a> 自动排污过滤器使用范围 /
冶金：连铸水、高压除磷水、净环水、浊环水过 滤，冷却水全滤、旁滤，喷嘴保护等 电力：汽轮机冷却水过滤、灰水回收过滤、降尘 喷嘴保护、冷却塔水全滤和旁滤等 原水：湖水、河水、水库水、井水、雨水、地下 水抽取时砂子、藻类、有机物过滤等 农业：喷灌、滴水灌溉水处理 其他：建筑、钢铁、石油、化工、电子、发电、 纺织、造纸、食品、制糖、制药、塑料、汽车行业等 广泛应用于饮用水处理、建筑循环水处理、工业 循环水处理、污水处理、采矿业水处理、高尔夫球场
*+,
+ 和图 7 所示。 /0K 的孔分布基本上呈单分散态，
主要由小于 7.A#B 的微 孔 组 成 ， 且 孔 口 直 接 开 口 在纤维表面，其吸附质到达吸附位的扩散路径短， 纤维直径细，故与被吸附物质的接触面积大，增 加了吸附几率，且可均匀接触。
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’ 滤器
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粒状活性碳过滤器及活性碳纤 维 过
活性碳材料中有大量肉眼看 不 见 的 微 孔 ， 其 中绝大部分微孔的孔径在 $%$&&’ （ "’(")"& %"&*， 以下同）之间，单位材料中微孔的总内表面积可 高达 +&&,-.&&*- / 0
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，也就是说，在一个米粒大
小的活性碳颗粒中，微孔的内表面积相当于一个 大客厅内墙面的大小。 根据材料的处理方法，活性 碳 吸 附 分 为 物 理 吸附和化学吸附。物理吸附没有明显的化学反应，
水用过滤器，在一般计算额定流速下，压力损失 为 0.52～1.2kpa
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科技综述
洁净与空调技术 !!"#! $%%& 年第 $ 期
它主要依靠范德华力 （ !"#$%& ’""()） 。化学吸附 是经过化学处理而使材料与有害气体产生化学反 应的吸附，它的原理是：活性碳靠范德华力抓到 气体分子，材料上的化学成分与污染物起反应， 生成固体成分或无害的气体
水处理等领域。
过滤器选型的一般原则
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1、进出口通径： 原则上过滤器的进出口通径不应小于相配套的泵 的进口通径，一般与进口管路口径一致。 2、公称压力： 按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的 压力等级。 3、孔目数的选择： 主要考虑需拦截的杂质粒径，依据介质流程工艺 要求而定。 各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“滤 网规格”。 4、过滤器材质： 过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质 相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、 低合金钢或不锈钢材质的过滤器。 5、过滤器阻力损失计算
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化学过滤器
! 赵丽宁，女， "N+O 年 "& 月生，在读硕士研究生 +"&&PO
西安工程科技学院 "-.Q
化学过滤器过滤原理是：有选择 的 吸 附 有 害 气体分子，而不是像普通过滤器那样机械地清除
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收稿日期： -&&P%.%"R