活性炭吸附如何工作
污水流入罐体,向下穿过深色的炭粒床。杂质分子黏在炭上、不再跟着水走,于是底部流出的是更干净的水。 右侧的放大图解释了原因:无数细小的微孔给了活性炭巨大的表面,足以把它们尽数抓住。
污水流入罐体,向下穿过深色的炭粒床。杂质分子黏在炭上、不再跟着水走,于是底部流出的是更干净的水。 右侧的放大图解释了原因:无数细小的微孔给了活性炭巨大的表面,足以把它们尽数抓住。
活性炭滤芯是一个装满深色颗粒炭的罐体。水从一端进入,流过炭床,再从另一端离开。一路上,原本溶解在水里的杂质会黏在炭上,不再跟着水继续前进。
在这张图上,污水从左上方的管道进入,向下穿过炭粒床,更干净的水则从右下方的管道流出。
琥珀色区域是带着杂质的水,棕色圆点就是杂质分子,深色圆点是炭粒。右侧放大的圆窗把一颗炭粒打开,露出里面迷宫般的微孔,以及被困在孔里的杂质分子。
活性炭吸附是家庭净化水和空气最常用的方式之一。它藏在滤水壶、龙头净水器和许多水处理环节里,去掉让水难闻的异味、口感和许多有机化学物——靠的仅仅是一张巨大的表面。
带着溶解杂质的水从进水口流入、进入罐体顶部。这些杂质正是滤芯要对付的目标。
水流下来后在整个炭粒床上铺开,因此能接触到尽可能多的炭表面,而不是只顺着一条通道冲下去。
水流经炭粒时,杂质分子贴住炭的表面——这就是吸附。它们被扣留在表面上,不再继续溶解于水,也就无法再往前走。
右侧的放大图解释了炭为什么能抓住这么多杂质。活化处理让炭内部布满无数微孔,于是少量活性炭就暴露出极大的表面积,每一寸都能抓住杂质分子。
大量杂质被留在炭上后,水继续向下、从出水口流出。随着时间推移,微孔逐渐被填满,用尽的活性炭就需要更换或再生。
吸附是指分子附着在固体表面上,而不是溶进它内部。在活性炭滤芯里,水中的杂质分子贴着炭的表面不放,随着水流经过被扣留了下来。
因为它表面积巨大。活化处理让炭内部布满密密麻麻的微孔,一克炭暴露出来的表面积就能有一个足球场那么大,每一寸表面都能抓住杂质分子。
吸附时分子留在固体的外表面,像墙上的灰尘;吸收则是渗进材料内部。活性炭主要靠吸附起效,所以它的表面积才是关键。
管用。同样的原理能去掉空气中的异味和部分挥发性物质,因为气体分子也会黏在炭的微孔里。抽油烟机、口罩和空气净化器都用它,就是这个道理。
因为表面被占满了。当大部分微孔都被扣留的分子占据,能容纳的空间所剩无几,活性炭就得更换或再生,这种现象称为穿透(breakthrough)。
不能。它擅长抓住许多有机化学物、异味和口感污染物,却不能可靠地去除溶解的盐分、重金属或微生物。这些还需要其他处理手段。