图1.测试的批量生产的碳块（2.5英寸直径×10英寸长度）

活性炭（AC）滤筒广泛用于POU和POE水净化应用，用于：

• RO膜之前的预过滤，用于减少活性氯，有机物，颗粒和胶体（包括生锈），这可能会堵塞和/或损坏RO膜

• RO后的后滤，用于减少RO膜未去除的小的，主要是有机 分子的数量，并消除从RO 渗透水箱的材料中浸出到水中的令人不快的味道和气味（主要是有机的）

• 直流 吸附过滤器，用于去除活性氯，有机物VOC和较大分子量化合物，悬浮固体，包括铁锈，重金属和其他有毒的小尺寸和/或复杂的大型化合物。

活性炭滤筒由粒状活性炭（GAC）或碳粉块（粉末状活性炭 [PAC]）与粉末状聚乙烯熔融成环状圆柱形状组成。在碳块（CB）中，水从外部径向流动到内部环形开口。与粒状碳粉盒相比，碳块具有更大的容尘能力，并且能够在高流速下工作。这种碳块可具有较大的环形外表面积，短的流动路径并且可由细AC粉末制成。这是不可能用在常规轴向-此AC粉末流动墨盒由于高流动 性。

碳块通过压缩模塑或挤出PAC和粉末状聚乙烯的混合物制成。固有粘合剂的高分子量聚乙烯颗粒软化，开始熔化并将PAC颗粒结合到基质中。通过向混合物中添加专门的吸附剂（例如，活性氧化铝）来实现额外的能力（例如铅去除）。由于加工温度相对较高，许多水净化材料（如离子交换树脂） 不能使用。通过改变PAC的特定尺寸分布和形成过程中的压缩程度，可以改变碳块的性质。（碳块的吸附能力比GAC略低，因为粘合剂[PE]占据了一些部位。）

图2. VOC（氯仿）减少量

研究细节

根据NSF / ANSI- 42 / 53标准方案进行对比测试。一般试验水通过一个预过滤5- 微米绝对等级过滤器（温度20±2℃; pH为7.5±0.5; 浊度 <1 NTU; TDS300±100 ppm的 ; 硬度 50 ppm的）。测试条件包括1.5L / m的流速，基于50％/ 50％的关闭，20分钟的循环，每天16小时，然后是8小时的休息期，在压力下。对于进水挑战，一般试验水中加入适当的污染物以获得NSF / ANSI -42 / 53推荐的污染物浓度的进水挑战溶液。测试是针对：

图3.总铅减少量

•VOC（氯仿作为替代品）：300±30 ppb氯仿（阈值15 ppb / 95％减少）（图2）
•总铅：150±15 ppb总铅（阈值10 ppb /93.3％减少）（图3）
•活性氯：2.0±0.2 ppm（阈值1.0 ppm / 50％降低）（图4）
•颗粒去除测试：ISO 12103-1 A3中等测试粉尘（标称0-80 微米尺寸）（图5）

图4.活性氯减少量

在该制备过程中，在测试前，过滤筒根据操作手册要求是充入自来水。采样点分别为1,100,500升和每500升（VOC测试采样点为1,100和每100升）。温度，pH，浊度和压差（图6）也是持续监测的主题。

图5.颗粒去除测试结果

结果和讨论

在所有碳块中，水在AC颗粒周围流动。碳颗粒通过粘性聚合物颗粒保持在一起。通常，含有12至22％w / w（碳块中的聚合物 粘合剂）。大多数AC颗粒大于聚合物 粘合剂颗粒，尽管最有效的碳块含有大量的AC 粉尘，这提供了爆炸性吸附速度。碳块＃3中的活性氧化铝粉末负责重金属（Pb）的去除能力。

图6.颗粒去除测试期间的压差

由于碳块的曲折水路和通常疏水性，污垢颗粒堵塞多孔碳块基质孔及其外表面，导致碳块使用寿命的过早结束（相对于其理论吸附 容量）。

碳纤维嵌段（CFB）4和5还含有直径为10至20微米的亲水性螯合物（对重金属离子的选择性亲和力）离子交换纤维（图7）。纤维比AC和粘合剂颗粒长得多，并为水提供不间断的流路基质。

图7. CFB结构（左）和常规CB结构（右）

相同直径的亲水性纤维和颗粒之间的主要区别在于由纤维组成的吸附 床对流体的流动 阻力可忽略不计。由相同直径的颗粒组成的相同吸附 床具有高流动 阻力。水喜欢沿着亲水纤维流动，并且其流动也通过毛细吸力辅助。

与标准碳块相比，碳纤维块允许使用具有小得多的粒径的 PAC 。粉状活性炭提供优异的有机物去除性能，同时螯合离子交换纤维（通过络合物形成的螯合特异性重金属离子的不可逆结合）提供了优异的重金属去除。

结论

碳块可以替代POU应用中的GAC，因为它们具有优异的动力学和较低的流动 阻力。反过来，与其他碳块相比，发现AC纤维块在吸附容量和流动 阻力的组合方面是优越的。