製品情報
活性炭水処理（ろ過）技術
活性炭水処理（ろ過）技術
技術的な説明
活性炭フィルターの原理：
粒状活性炭（GAC）は、一般的に、給水に含まれる有機成分と残留消毒剤を除去するために使用されます。これにより、水の味が良くなり、水中の健康に害を及ぼす有機物や化学物質が減少するだけでなく、逆浸透膜（逆浸透装置）やイオン交換樹脂（逆浸透装置）などの他の水処理装置も直接保護されます。軟水装置）、酸化や有機スケーリングなどの装置への損傷がないようにします。活性炭ろ過技術は、その多機能性のために人気のある水処理技術であり、水処理プロセスに有害な添加物（化学物質など）を必要としません。ほとんどの活性炭は、ココナッツの殻、木材、石炭、石油などの天然原料から作られています。活性炭は通常、1グラムあたり約1,000平方メートル（m2 / gm）の表面積を持っています。ただし、天然原料が異なれば、硬度、密度、多孔性、粒子サイズ、表面積、抽出物、灰分、pHが異なるさまざまな種類の活性炭が生成されます。これらの特性の違いにより、一部の活性炭の特性が特定の用途により適したものになる場合があります（お問い合わせは電話または電子メールでお問い合わせください）。最後に、活性炭が水から汚染物質を除去する主なメカニズムは2つあります。（1）吸着と（2）触媒作用です。水中の有機物は活性炭の吸着により除去され、水中の残留消毒剤は活性炭の触媒活性により除去されます。
活性炭の性能に影響を与える主な要因：
（1）分子量：
分子量が大きくなると、分子の水への溶解度が非常に低くなるため、活性炭の吸着がより効率的になります。しかし、活性炭の細孔構造は、水中の分子が活性炭の細孔に移動できるように十分に広くなければならないことが重要です。水中に高分子量と低分子量の混合分子がある場合は、水中のより難しい物質を除去するように設計する必要があります。
（2）pH pH：
ほとんどの有機化合物は、特に水のpHが低い場合、水に溶けにくい場合、活性炭に吸着されやすくなります。除去はpHの増加とともに減少します。私たちの経験では、効果的な除去率を達成するには、活性炭床の体積を中性（7.0）pH単位よりも1度あたり20%ずつ増やす必要があります。
（3）汚染物質の濃度：
汚染物質の濃度が高いほど、活性炭の除去能力が高くなります。水中の汚染分子は、活性炭の細孔に拡散して吸着される可能性が高くなります。しかし、汚染物質の濃度が高くなると、下水漏れの頻度も高くなります。したがって、汚染物質濃度の上限は数百ppmです。汚染物質の濃度が高いほど、活性炭と接触する時間が長くなるため、活性炭床の体積を増やす必要があります。活性炭による水中の有機物の除去は水の硬度とともに増加することも重要であるため、可能であれば、活性炭フィルターを水処理システム全体の最上流（最前端）に設置する必要があります。 。水中の残留塩素を除去するために、軟水器と逆浸透装置の前に活性炭フィルターを設置する必要があります。
（4）粒子サイズ：
活性炭粒子（水処理用）の種類は、大きく分けて8×30（最大粒子）、12×40（中粒子）、20×50（最小粒子）です。より細かい粒子は、より良い除去のためのより良い接触時間を提供しますが、より高い圧力降下を犠牲にします。私たちの経験では、20×50の除去効果は12×40の2〜3倍、8×30の10〜20倍です。ただし、設計時には、実際のアプリケーション要件とコスト予算に応じて適切な粒子サイズを選択する必要があります。
（5）フロー：
流量が少ないほど、汚染物質が活性炭の細孔に拡散し、活性炭に吸着されるまでの時間が長くなります。接触時間が長くなるため、活性炭の吸着特性は効率とともに向上します。また、一般に、20×50粒子活性炭床は12×40粒子活性炭床の2倍の速度で実行でき、12×40粒子活性炭床は8×30粒子活性炭の2倍の速度で実行できます。ベッド流速操作。ただし、より高い流量とより微細な活性炭粒子の使用を検討する場合は、付随する圧力降下に注意してください。
（6）温度：
より高い水温は、溶液の粘度を下げ、溶液中の分子拡散性を高め、活性炭の吸着を高めます。ただし、温度が高くなると、活性炭の吸着結合が切断され、吸着がわずかに減少します。これらの設計要素は、除去する有機化合物に依存しますが、一般に、低温は活性炭の吸着特性に有利に働きます。
有機化合物の除去：
都市の水供給に含まれる有機化合物は、通常、腐敗した植物に由来し、時間の経過とともに増加し、これらの植物分子を水に溶けやすくし、高分子量の大きな有機酸（非極性弱酸）にします。最終的に、より小さな分子量の有機酸が形成されます。典型的な有機酸分子は、数百から数万の範囲の分子量を持っています。有機酸分子のサイズ、数、および化学構造は、水のpHや温度などの多くの要因に依存します。したがって、水中にはほぼ無制限の数の有機酸が含まれています。そのため、水から有機化合物を除去することは非常に困難な技術であり、実際の現場の状況に応じて技術的な方法を最適な状態に調整します。活性炭の吸着特性は、有機化合物を除去するために使用されます。一般に、吸着は、すべての分子が互いに付着する物理的な力を発揮するために発生します。活性炭は、活性炭表面（非極性）と汚染物質（非極性）の間の物理的引力が、汚染物質が水に溶解したままになる物理的力（高極性）よりも強いため、有機化合物を吸着します。有機化合物の吸着アークが弱いため、有機分子が活性炭表面に接近しないと吸着は起こりません。活性炭の表面積、およびその粒子サイズと細孔構成は、吸着が発生することを可能にする主な要因です。したがって、活性炭フィルターを設計する際には、活性炭システムの性能を向上させるために、溶解度を下げ、気孔率を上げることを考慮する必要があります。私たちの経験では、活性炭のろ過能力は、0.1ポンドの活性炭あたり1ポンドの有機物をろ過すると概算でき、流量は1立方フィートあたり1〜2ガロン（gpm / cu.ft）になるように設計されており、活性炭はベッドの深さは3フィートです。
残留消毒剤の除去：
活性炭は、接触還元反応によって残留消毒剤（塩素およびクロラミン）を除去および破壊する可能性があります。これは、活性炭表面から残留消毒剤への物理的電子の移動を伴う化学反応です。言い換えれば、活性炭は還元剤として機能することができます。残留塩素の活性炭除去により、塩素が非酸化性の塩化物イオンに還元されます。この反応は非常に速く、通常、新しい活性炭床の最初の数インチで発生します。 （活性炭で有機化合物を除去するのに数分かかり、活性炭で塩素を除去するのに数秒かかります）。私たちの経験では、残留塩素をろ過する活性炭の容量は、活性炭1ポンドあたり1ポンドの残留塩素をろ過すると概算でき、流量は1立方フィートあたり3〜5ガロン（gpm / cu）になるように設計されています。 .ft）、深さ3フィートの活性炭ベッド。活性炭によるクロラミンの除去は、はるかに遅い反応です。都市給水（pH 7〜8）のクロラミンの主な種はモノクロラミンです。活性炭とモノクロラミンの反応により、非酸化性の塩化物イオンが生成されます。この反応速度はかなり遅いので、流量は0.5 gpm / cu.ftになるように設計する必要があり、活性炭床の深さは3フィートより大きくなるように設計する必要があります。
設計材料に関する考慮事項：
活性炭フィルターベッドはろ過処理であり、定期的な逆洗が必要です。活性炭フィルターを設計するときは、50%のフリーフロートスペースを逆洗用に設計する必要があります。それ以外の場合は、外部逆洗の追加設計が必要です。逆洗この手順では、活性炭を「再生」したり、すでに吸着している汚染物質を排出したりすることはありません。逆洗手順の目的は、活性炭床の分散液を再分散させ、そこに付着した浮遊物質を排出することです。活性炭の粉塵は、活性炭の輸送、取り扱い、積み込みの際に発生する可能性があります。これらの粉塵は、活性炭フィルターを正式に使用する際に、最初に逆洗して排出する必要があります。当社の活性炭製品には、医療/医薬品グレード、電気めっきグレード、粉末または粒状活性炭、水処理、空気処理など、複数の活性炭グレードが含まれます。
活性炭は、有機化合物や残留消毒剤を除去するための実証済みの技術です。活性炭ろ過システムを設計する際には、処理する水の違いを考慮し、適切な活性炭の種類を使用し、排水の水質などの操作パラメータを設計する必要があります。
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