活性炭过滤器是水处理系统中用于吸附水中有机物、余氯、异味及部分色素的核心预处理设备，凭借活性炭的多孔吸附特性，广泛应用于纯水制备预处理、饮用水净化、工业废水深度处理等场景，是改善水质口感和提升后续处理单元效率的关键装置。
一、核心工作原理
活性炭过滤器的核心材料是活性炭，其内部布满肉眼不可见的微孔结构（孔径范围约 2~50nm），这些微孔形成了巨大的比表面积（1g 活性炭的比表面积可达 500~1500m²），是吸附作用的基础。其净化过程主要包括以下 3 种作用：
- 物理吸附依靠分子间的范德华力，将水中的悬浮有机物、胶体颗粒、色素分子等 “截留” 在活性炭的微孔内，就像海绵吸水一样，属于表面吸附过程。
- 化学吸附活性炭表面的官能团（如羟基、羧基）会与水中的游离氯（次氯酸、次氯酸根）发生氧化还原反应，将余氯分解为无害的氯离子，反应式大致为：。这个过程能彻底去除水中的氯味，避免余氯对后续反渗透膜、离子交换树脂等设备造成氧化损伤。
- 物理截留活性炭颗粒之间存在间隙，水流通过时，较大的悬浮物、泥沙等杂质会被直接拦截，起到一定的过滤作用。
二、设备基本结构
活性炭过滤器的结构与软化树脂过滤器类似，主要由以下部件组成：
- 罐体常用材质为玻璃钢、不锈钢或碳钢衬胶，根据处理水量分为小型立式罐和大型卧式罐，罐体需满足耐压、耐腐蚀要求，一般设计压力为 0.6~1.0MPa。
- 活性炭滤料按原料可分为煤质活性炭、木质活性炭和果壳活性炭（如椰壳活性炭）。其中椰壳活性炭孔隙结构发达、吸附性能强，常用于饮用水净化；煤质活性炭成本较低，适合工业废水处理。滤料粒径通常为 8~30 目，装填高度需保证水流与活性炭充分接触。
- 布水装置包括上布水器和下布水器，作用是均匀分配进水、收集出水，防止活性炭颗粒流失。常用的布水器类型有叠片式、水帽式和滤网式。
- 反洗系统随着运行时间增加，活性炭微孔会被堵塞，吸附能力下降，需通过反洗恢复性能。反洗系统包括反洗水泵、反洗排水管和反洗强度控制器，反洗时水流从罐体底部进入，顶部流出，将截留的杂质冲刷排出。
- 控制阀分为手动控制阀和自动控制阀，自动控制阀可根据时间或压差自动完成运行 - 反洗 - 正洗等流程，实现自动化操作。
三、应用场景
- 饮用水净化领域去除自来水中的余氯、异味、农药残留及有机物，改善饮用水的口感和安全性，是家用净水器、小区净水站的核心部件。
- 纯水 / 超纯水制备预处理作为反渗透（RO）、超滤（UF）系统的前置处理单元，去除水中的余氯和有机物，防止后续膜元件被氧化污染，延长膜的使用寿命。
- 工业废水处理领域处理印染废水、化工废水、电镀废水等，吸附废水中的有色物质、有毒有机物，降低废水的 COD（化学需氧量），提升废水达标排放率。
- 泳池 / 循环水净化去除循环水中的消毒剂残留、人体分泌物及有机物，保持水质清澈无异味。
四、优缺点分析
- 优点
- 吸附效果好，能同时去除余氯、异味、有机物等多种污染物，改善水质综合指标；
- 操作简单，维护成本低，无需复杂的化学药剂投加；
- 适用范围广，可根据水质需求选择不同类型的活性炭滤料。
- 缺点
- 活性炭吸附容量有限，达到饱和后需及时更换或再生，否则会造成二次污染；
- 无法去除水中的钙、镁离子（硬度）和重金属离子，需配合软化器、反渗透设备使用；
- 反洗过程会消耗一定量的水资源，且反洗废水需妥善处理。
五、日常维护要点
- 定期监测出水水质检测出水的余氯含量、COD 值和浊度，若指标超标，说明活性炭已饱和，需进行反洗或更换。
- 规范反洗操作反洗强度控制在 10~15L/(m²・s)，反洗时间为 10~15 分钟，直至反洗出水清澈为止；反洗周期一般为 5~7 天，可根据进水水质调整。
- 滤料更换 / 再生普通活性炭的使用寿命为 6~12 个月，饱和后的活性炭可通过高温加热再生（工业场景）或直接更换（民用场景）。
- 防止滤料板结避免进水含有大量油污或黏性有机物，若进水水质较差，需在活性炭过滤器前增设石英砂过滤器，拦截大颗粒杂质。
