活性炭的粒度分布与吸附效果的关系

    活性炭的粒度有好几种不同参数的表达方式，在本文中我们采取用于描述活性炭的、美国标准分样筛序列（U.S. Standard Sieve Series mesh numbers）规定的筛目规格如12×40、8×30来表示GAC的粒度分布。采取标准筛筛分法（将GAC试样通过一系列筛子规格连续降低的分析筛）进行粒度检测，分别称重留在每只分析筛上的炭样重量，在半对数座标图上将给定分析筛的炭样累计通过率对标准筛目做图；用两个分别指定的产品最大和最小颗粒尺寸的对应筛目来表示产品粒度范围，如12×40目的GAC表示该批次的活性炭产品应该能全部通过12目分析筛、但应全部被保留在40目分析筛之上。从上述半对数图中读取有10%的炭样可通过的对应筛目，作为活性炭的有效粒径尺寸；同样地，读取有60%炭样可通过的对应筛目尺寸，除以活性炭的有效粒径尺寸，作为活性炭的均匀系数；而50%通过率的对应筛目尺寸与平均粒径相当（虽然平均粒径确认方法另有规定）。

    均匀系数是一个无因次参数，它表示的是GAC的尺寸均匀程度；当该参数值为1时，表示所有颗粒的尺寸都相同；该数值越大表示颗粒尺寸的变化范围更大。

    最早是将12×40目的GAC做为标准的水处理炭产品，原因是它与砂砾的有效尺寸最为接近，后来因为考虑到关于最大程度地保留过滤性能且同时最大可能地减小阻力等使用方面的要求，才开始采用粒度为8×30目的颗粒活性炭产品。在生活用水处理领域，确实需要兼顾考虑高过滤速率及产品的通用性能。这种产品粒度方面的变迁甚至促进了更大粒度尺寸活性炭产品的开发工作，一些更大尺寸的GAC水处理炭产品如8×16和8×20目活性炭已在生活水处理中得以应用了，采用直接过滤工艺的水处理工厂是将这些产品用在深床及高滤速、且控制阻力在可接受范围的工序环节中。

    粒度较小的水处理用活性炭产品具有更高的吸附速率，但与此同时，每单位床层深度的阻力也会更高一些；而且由于其组成的床层空隙率较低，易于被水中存在的胶质体物质“弄脏”。与之相反，8×30目的GAC吸附速率较低，但单位床层深度的阻力也较低，且在再生过程中的损失率非常小；它可以在牺牲很小一部分吸附效率的前提下实现使再生过程损失最小化、炭吸附器操作最简单化的目标。

    水过滤器中的GAC在首次反冲洗操作时会发生颗粒的“分级分离”现象，反冲洗操作之后最小的颗粒将位于过滤器的顶部区域，而最大的颗粒则会沉积在滤器的底部区域。从流体力学观点分析，位于滤器顶部区域的GAC的具体尺寸与压力降及过滤效率直接相关；颗粒的尺寸越小，则压力降越高、过滤效率也越高。

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