淨水小學堂-活性碳介紹(一)

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「活性碳」是十分常見的濾材,其主成分為「碳」,並摻有少量的氫、氧、氮、硫等物質化合而成,是呈現黑色並具有複雜表面的多孔性物質。活性碳是將前置材料(如煤碳、石油、木材或椰子殼等)經過熱分解,釋放出水分,並經過碳化程序及活化程序製作而成活性碳。其中,又以馬來西亞椰殼為原料製程的活性碳品質最佳。

在淨水器的淨水方式中,多數的濾材都是以「阻隔」的原理,擋住雜質、有害微生物,最後濾出純淨水(紫外線殺菌則是「殺死」水中微生物,但菌屍仍殘存在水裡)。唯獨活性碳(activated carbon)的過濾原理是「吸附」雜質。人類利用活性碳淨化水質,最早是源於木炭的運用,最久可以追溯自西元450年前,腓尼基人將飲用水儲存在燒焦的木製桶裡,以確保商船在海上行駛時船員飲水無虞。活性碳真正大規模運用於淨水用途,則可始於1950年代,活性碳可算是發展相當成熟的淨水濾材。

活性炭產生吸附力的原因,在於它有發達的孔洞結構,就象我們所見到的海綿一樣,在同等重量的條件下,海綿比其他物體能吸收更多的水,原因也是因為它具有發達的孔隙結構。但活性炭的這種孔隙結構難以用肉眼觀察,若取1克活性炭,將裡面所有的孔壁都展開成一個平面,這個面積將達到1,000平方米(既比表面積為1000m2/g)!因此,影響活性炭吸附性的主要因素就取決於內部孔隙結構的發達程度。

活性碳最常用於吸附水中有機物,如農藥、三鹵甲烷、臭味分子等。由於活性碳的表面積大,因此自來水水中的氯氣也會與碳表面反應而降低。但活性碳對水中陰離子型態的污染物,如硝酸鹽則無顯著去除效果,對重金屬的去除也有限;且細菌可附著於活性碳顆粒表面,生長成「生物膜」,反而造成濾心中細菌數增加的情形。此外,對於水中硬度(鈣鎂離子)的去除,亦無明顯效果。活性碳濾芯最佳使用時機是在氯味重及三鹵甲烷、農藥及臭味等有機物含量高的地區,以及放置在RO膜之後,用於甜化水質。

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