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1.化学性活性碳与普通活性碳的区别
化学性活性碳的吸附能力,远比与一般性活性碳为高,因此在价位上化学性活性碳较贵是可以理解的。其吸附能力差异主要在于制造原料及活化处理方法不同使然。
一般说来,化学性活性碳通常使用椰子壳制造,而一般性活性碳通常使用煤矿或木头制造。即使一般性活性碳使用椰子壳制造,其「活化处理」方法也不同。所谓活化处理,乃是让活性碳原料产生许多大孔及微孔的热化过程。为何要活化处理?因为活性碳孔隙的大小和分布,决定了活性碳去除污染物能力强弱的关键。其主要功能是将水中的污染源输送到微孔隙使之发挥吸附去污效能。化学性活性碳的活化处理通常使用1000℃以上水蒸气高温热化处理,但一般性活性碳通常仅用几百℃水蒸气处理而已。
化学性活性碳的孔隙大小和分布均匀,而且孔隙密度很高;反之,一般性活性碳的微孔不足,不具备足够的吸附去污效能,尤其是分子比较细小的污染物,几乎缺乏吸附能力。有些化学性活性碳再经过「特化处理」,可以增加其吸附能力,所谓特化处理就是再将活性碳用活化剂长时间浸泡处理后,再重新活化一次之程序,此种处理过程,可使其微孔直径达到1奈米(1nm)以下,具有最强的吸附效能。
一般活性碳只有去除部分有机物和异味的功能而已,而化学性活性碳则可除臭、去异色、漂白剂氯、农药及致癌物质三氯甲烷,以及可吸收水中的异臭味、有机原素及致癌物如氯、农药残毒等化学物质。无论是化学性活性碳或一般活性碳,通常不能去除一般金属离子,如钙、镁离子,及阴离子,如氯离子、硝酸根等,不过化学性活性碳可能会去除少部分重金属离子(如铜离子),但是效果不会很好,以及它对铁离子的吸收十分微弱,即使经过「特化处理」的产品,对铁离子的吸收也几乎不明显。
活性碳的吸附(收)能力并非万能,但有人认为它会吸收水草肥料中无机元素离子,显然这应该是一种误解,尤其水族馆所卖活性碳通常只是一般活性碳,更不可能有此种吸附能力。
2.活性炭的再生
取一锅烧水 待水沸腾 将以冲洗干净的碳放入 沸水煮1-2分钟(注:沸水煮) 用夹子捞起迅速置入干净的凉水中(越凉越好,最好冰水)1-2分钟待冷却后重新煮。重复2-3次 便可使用。
原理:通过加温活性炭是其小孔中的水及其他物质膨胀排出(水的膨胀也可带出一些热冷效应小的物质) 放入凉水是为了吸如干净的水(原理略) 所以两水的温差要大(效率高)凉水一定要换干净水。
3.纤维活性碳
纤维活性碳是国外70年代开发的一种新型吸附材料。由于它的优异性能和广泛用途,已有逐渐取代普通活性碳的趋势。纤维活性碳可以制成纤维状、毡状或与纸浆混合制成各种活性碳纸。
性能:纤维活性碳具有很大的比表面积,每克碳的比表面积在100—150㎡。
粉状普通活性碳的比表面积虽然也可以达到800—1000㎡/g,但因系粉状使用不方便而受限制,纤维活性碳因为制成毡状、纤维状、纸状,所以使用方便,用途广泛。由于其比表面积大、吸附能力极强,尤其对于有机化合物、如苯、醇、醚类都能大量吸附。另外纤维活性碳的微孔平直而表浅,所以吸附速度和脱附速度比普通活性炭快几十到几百倍,再生复用极为容易,使用时损失率低。
用途:由于纤维活性碳对碳氢化合物、有毒气体和臭味有很强的吸附作用。常用做清除和回收苯和甲苯等有机溶剂。吸附臭味的特性,使其可做厕所、居室、厨房和冰箱的除臭剂。还可以用它做滤料制成净化器清除空气中的细菌、异味、灰尘和有毒气体以及放射性微粒。在纤维上附载不同的药物可以净化不同的有毒气体或杀灭细菌。美国防化学部队现在用纤维碳纸做为防毒服装替代笨重的胶皮防毒衣。
国内用做净化饮水的净化器,净化空气的空气净化器,冰箱除臭剂以及污水处理用的吸附剂。
4.活性碳放在水草缸优缺点
活性碳放在水草缸的过滤器内,主要优点是可以吸附色素,使水质看起来不会泛黄,也可以吸附一些溶解性有机质,对水体的氧化还原电位(ORP)的改善有助益,另外,它也可能成为硝化细菌附着的基质,对硝化系统的运作应该会有一些帮助。主要缺点是它会大量吸收二氧化碳,可能会影响水草光合作用的效率,或造成二氧化碳的浪费,并加速它吸附作用的丧失。有人说它会吸附水草肥料,这种说法并不正确。总的来说,如果水质清澈,有定期局部换水,最好不必在水草缸的过滤器内布置活性碳。
5.活性碳的几个问题
5.1.活性碳制作过程:
(1)活性碳的材质大多为椰壳或煤质,另也有木质和树脂等所制成。
(2)这些材质在成为活性碳前,会经由高温的炭化过程,在400至600度的温度下,原料将被完全炭化,此时生成的炭化料含炭量为50﹪至80﹪。
(3)在将这些炭化料经过高温炉加热,这就是活性碳活化过程,在活化期间会再高温炉中通入蒸气和空气等,以去除活性碳孔隙内杂质,进而提高孔隙率。
(4)最后就是颗粒状的活性碳,在经过加工成为圆柱状或粉状的活性碳。
5.2.活性碳PH正常在8~10之间,除非经过酸洗过程(盐酸浸渍等)PH才在6~8间。
5.3.活性碳的孔隙可概分为三种
(1)大孔:孔隙尺寸约10-4 mm~1mm, 功能为吸附大分子、绝热、隔音、和吸附细菌及微生物等。
(2)中孔:孔隙尺寸约10-6 mm~10-4mm,功能为吸附较大分子、除臭、脱色和吸附药剂等。
(3)微孔:孔隙尺寸约10-6 mm以下,功能和中孔差不多,只是能吸附的分子更小。微孔并不一定较好 要看拿它来做甚么。如果要拿来放在过滤器中 微孔就不适用,因为它很容易就饱和了 。
5.4.活性碳可视为吸附剂,当然也可以是脱附剂,因此当活性碳去除污染物之后,未将其更换那么它就是脱附剂了,所以拿它来吸附水缸中污染物或当基肥吸附脱附剂都可以,只是当吸附污染物后要注意更换。
活性碳不是比谁放得多 而是要勤于更换。三尺缸建议剂量不要超过1.5升 生物如果很多、喂食量又多,两个月换一次已经足够 。
5.5性炭对水缸PH的影响,应可忽略不记,除非您铺整个活性碳底床,那比TK活性底床还猛。
5.6.对于水族所使用的活性碳,小弟建议使用椰壳活性碳,颗粒或圆柱都可以,但粉状就不行,因为所产生的黑水缸,小弟不知该建议用何种吸附了。
5.7.如何判别活性碳的好坏,最简单的方法,拿一个装水的透明杯,丢颗活性碳下去,孔隙率越高的很快就会沉下去并持续的冒气泡,所以不管是新的或是旧的只要是干的,就可以已这方法简易判别。如果活性碳的制造过程温度越高(越高檔),碳化得越完成 会造成比重很轻 约0.38~0.4。等级越低的比重越重(约0.48~0.55)也会越快下沉,但前提是要在相同原料、相同大小颗粒下。
5.8.活性碳是否还有效的判别方法,取一定量新的活性碳,用有颜色的水来作吸附实验,如用矿泉水瓶,取*瓶盖的活性碳(活性碳的量可自己定),并在瓶中加入清水(量可自己定,但别太多),再将活性碳倒入瓶中,滴几滴黄药或甲基蓝等(量可自己定,但别太多),经过一定时间的摇晃或静置,再取出瓶中的溶液(不能有活性碳),这是溶液A。另外再重复上述步骤,只是不加入活性碳只加药品,来作为未经活性碳处理的溶液B。最后就可以拿使用后的活性碳来作实验比较,看瓶中的水色深浅介于溶液A或B哪里,便可以判别活性碳是否还有使用效果。要注意须将这些活性碳的加入量、清水量、药品量和摇晃时间固定。
补充说明1:
1.活性碳的孔隙概分为大、中和微孔是指每一个活性碳中有这三种孔隙存在,至于哪一种占的成分较多,取决于原料材质和制造条件。
2.建议使用椰壳活性碳,是因为椰壳活性碳吸附能力较高,视密度(假比重)大多低于0.45 g/ml,灰分大多低于5%,当活性碳的比重和灰份越低,可表示其内没有太多无机盐类和杂质等,孔隙所占的比率就较高,因此吸附能力相对就提高,而煤质的比重和灰份相对就比较高,当然不全是如此,如事先有经过特殊处理的话。而小弟所接触专作溶剂吸附的活性碳大多是椰壳材质,所以才建议使用椰壳活性碳,其实使用煤质也没有问题也较便宜,只要不是工厂回收再生后的碳就行了,因为谁知道里面还残余啥东西。
3.在活性碳的制造过程中,活化炉中的温度控制是非常重要的,因为温度的高低决定活性碳的吸附能力与折损率,因为温度越高相对活性碳越容易烧成灰但也越能除去所吸附之物质。
补充说明2:影响活性碳过滤效果的因素和使用方法
活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。水温越高,活性炭的吸附能力就越强;若水温高达30℃以上时,吸附能力达到极限,并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时,活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱;当水质呈碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。所以,水质的PH不稳定,也会影响到活性炭的吸附能力。
活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。所以,粉末状的活性炭总面积最大,吸附效果最佳,但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中,难以控制,很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,携带更换方便。
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净,否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前,应在底部和顶部加铺2～3厘米厚的海绵,作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去,活性炭使用2～3个月后,如果过滤效果下降就应调换新的活性炭,海绵层也要定期更换。
活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。水温越高,活性炭的吸附能力就越强;若水温高达30℃以上时,吸附能力达到极限,并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时,活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱;当水质呈碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。所以,水质的PH不稳定,也会影响到活性炭的吸附能力。
活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。所以,粉末状的活性炭总面积最大,吸附效果最佳,但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中,难以控制,很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,携带更换方便。
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净,否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前,应在底部和顶部加铺2～3厘米厚的海绵,作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去,活性炭使用2～3个月后,如果过滤效果下降就应调换新的活性炭,海绵层也要定期更换
活性碳的效率需视很多的因素而定,水族箱的设缸时间越短,活性炭更换次数就需越频繁(约一个月一次),设缸时间越久的水族箱,活性炭在水族箱中的有效时间就越久(约四个月以上)。
活性炭最好是放在网袋中然后再将它系紧固定。装满活性炭的袋子可以放在外部的过滤器中,或放在滴流式过滤器的水槽中。必要时,可以强迫全部的水流通过活性炭,但在某种情况下这会增加过滤器运转的阻力并减低其效用。然而因为活性炭的作用非常的慢,所以建议采用部分的水流通过活性炭过滤器即可,这样不会影响到过滤器的抵抗性。这个方法的好处在于好氧性与厌氧性细菌可以同时生长在过滤器中,好氧性细菌可行氧化分解作用,而厌氧性细菌会在活性炭的无氧地带,将硝酸盐分解成氮气。因此活性炭过滤材料会随着时间,由化学的过滤性质转变为生物的过滤性质。