在工藝用水、飲用水等工業生產中,涉及到工程驗收或產品質量驗收,客戶會要求過濾后水的pH值范圍為6.5-8的范圍。采用活性炭過濾工藝或者活性炭濾芯,往往遇到過濾水pH值超標的情況,其原因主要是采用了原生椰殼活性炭或煤質活性炭,而沒有采用酸洗或水洗的活性炭。
本文所指“原生活性炭”為以煤或椰殼為原材料,經炭化,高溫水蒸氣活化而成的多孔性含碳材料,并且未經酸洗或水洗處理。采用化學法活化的活性炭不適用于本文的解釋范圍。
原生活性炭的pH通常在8-10,甚至8-11的范圍。原生活性炭通常含有一定含量的Na2CO3,K2CO3等。這些物質是強堿性物質,是原生活性炭呈堿性的原因。那么碳酸鈉和碳酸鉀的來源是何處呢?
椰子殼的酸堿性大致是中性的(煤也是),包含金屬離子如:Na、K、Ca、Mg、Al等元素,同時也包含非金屬元素如:N、P、O、S等。由于金屬元素的化合物基本不具有揮發性,炭化和活化過程中與C元素一起保存下來。而常見的S、N、P等非金屬元素,在活性炭采用900℃以上的還原性氣氛活化時,會隨著這些元素的氣體從活化爐中排放出來。以NaNO3為例,400-600℃時就能分解釋放氮氣和氧氣。其他的酸根離子的組成元素也有類似的反應,導致它們從活性炭體系中脫離。根據電荷中性可以推斷,氧元素會填補這些元素的位置。
總而言之,酸根離子的組成元素S、N、P等,在活性炭生產過程中變成氣體排放,而堿性物質的元素如:Na、K等,在生產過程中得以保存,并以Na2CO3,K2CO3形式存在于活性炭中,因此原生活性炭呈堿性。
為應對活性炭pH接近中性的要求,活性炭企業往往采用水洗或酸洗處理方式,使之達到pH值要求。經過酸洗,活性炭的pH值通?梢钥刂圃5-8的范圍。水洗活性炭pH值范圍在7-8。酸洗和水洗的成本比較高,原生活性炭通常會增加3000元每噸的成本。
如果出于成本原因,不考慮酸洗或水洗活性炭,也可以在活性炭炭罐安裝后自行沖洗。通常是300倍活性炭體積的水,能使活性炭pH值降至7-8左右。