活性炭的粒度分布與吸附效果的關(guān)系

    活性炭的粒度有好幾種不同參數(shù)的表達(dá)方式，在本文中我們采取用于描述活性炭的、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分樣篩序列（U.S. Standard Sieve Series mesh numbers）規(guī)定的篩目規(guī)格如12×40、8×30來(lái)表示GAC的粒度分布。采取標(biāo)準(zhǔn)篩篩分法（將GAC試樣通過(guò)一系列篩子規(guī)格連續(xù)降低的分析篩）進(jìn)行粒度檢測(cè)，分別稱重留在每只分析篩上的炭樣重量，在半對(duì)數(shù)座標(biāo)圖上將給定分析篩的炭樣累計(jì)通過(guò)率對(duì)標(biāo)準(zhǔn)篩目做圖；用兩個(gè)分別指定的產(chǎn)品最大和最小顆粒尺寸的對(duì)應(yīng)篩目來(lái)表示產(chǎn)品粒度范圍，如12×40目的GAC表示該批次的活性炭產(chǎn)品應(yīng)該能全部通過(guò)12目分析篩、但應(yīng)全部被保留在40目分析篩之上。從上述半對(duì)數(shù)圖中讀取有10%的炭樣可通過(guò)的對(duì)應(yīng)篩目，作為活性炭的有效粒徑尺寸；同樣地，讀取有60%炭樣可通過(guò)的對(duì)應(yīng)篩目尺寸，除以活性炭的有效粒徑尺寸，作為活性炭的均勻系數(shù)；而50%通過(guò)率的對(duì)應(yīng)篩目尺寸與平均粒徑相當(dāng)（雖然平均粒徑確認(rèn)方法另有規(guī)定）。

    均勻系數(shù)是一個(gè)無(wú)因次參數(shù)，它表示的是GAC的尺寸均勻程度；當(dāng)該參數(shù)值為1時(shí)，表示所有顆粒的尺寸都相同；該數(shù)值越大表示顆粒尺寸的變化范圍更大。

    最早是將12×40目的GAC做為標(biāo)準(zhǔn)的水處理炭產(chǎn)品，原因是它與砂礫的有效尺寸最為接近，后來(lái)因?yàn)榭紤]到關(guān)于最大程度地保留過(guò)濾性能且同時(shí)最大可能地減小阻力等使用方面的要求，才開(kāi)始采用粒度為8×30目的顆粒活性炭產(chǎn)品。在生活用水處理領(lǐng)域，確實(shí)需要兼顧考慮高過(guò)濾速率及產(chǎn)品的通用性能。這種產(chǎn)品粒度方面的變遷甚至促進(jìn)了更大粒度尺寸活性炭產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)工作，一些更大尺寸的GAC水處理炭產(chǎn)品如8×16和8×20目活性炭已在生活水處理中得以應(yīng)用了，采用直接過(guò)濾工藝的水處理工廠是將這些產(chǎn)品用在深床及高濾速、且控制阻力在可接受范圍的工序環(huán)節(jié)中。

    粒度較小的水處理用活性炭產(chǎn)品具有更高的吸附速率，但與此同時(shí)，每單位床層深度的阻力也會(huì)更高一些；而且由于其組成的床層空隙率較低，易于被水中存在的膠質(zhì)體物質(zhì)“弄臟”。與之相反，8×30目的GAC吸附速率較低，但單位床層深度的阻力也較低，且在再生過(guò)程中的損失率非常小；它可以在犧牲很小一部分吸附效率的前提下實(shí)現(xiàn)使再生過(guò)程損失最小化、炭吸附器操作最簡(jiǎn)單化的目標(biāo)。

    水過(guò)濾器中的GAC在首次反沖洗操作時(shí)會(huì)發(fā)生顆粒的“分級(jí)分離”現(xiàn)象，反沖洗操作之后最小的顆粒將位于過(guò)濾器的頂部區(qū)域，而最大的顆粒則會(huì)沉積在濾器的底部區(qū)域。從流體力學(xué)觀點(diǎn)分析，位于濾器頂部區(qū)域的GAC的具體尺寸與壓力降及過(guò)濾效率直接相關(guān)；顆粒的尺寸越小，則壓力降越高、過(guò)濾效率也越高。

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