摘要：活性炭吸附技術是在飲用水深度處理領域非常具有潛力的技術之一，本文論述了如何建立活性炭評價體系、搭建了活性炭評價體系的框架，并在此基礎上闡述上海自來水用煤質活性炭技術通用規范的思路和特點。
一、前言
工業、農業及社會經濟的快速發展，對飲用水源造成了不同程度的污染。常規處理工藝：混凝+沉淀+過濾+消毒生產的飲用水已不能滿足人們對水質安全性的要求；尤其是2005年6月1日開始執行的國家建設部發布的城鎮建設行業標準，即2005水質標準CJT20G-2005《城市供水水質標準》。這對常規處理工藝形成了更大的挑戰，所以加強飲用水深度處理已成為供水界研究的熱點。
活性炭吸附技術是上世紀60年代從國外引進的一項飲用水深度處理技術，目前在我國正得到廣泛開發應用，如臭氧活性炭聯用技術.、生物活性炭技術、活性炭與膜分離聯用技術等，在制取優質飲用水方面正在加快從研究成果向實際應用轉化。我國是活性炭生產大國，活性炭品種豐富，不同原料、不同方法制得的活性炭具有不同的吸附特性，不同品種的活性炭對原水中不同分子量區間的有機物吸附性能不同，所以存在著飲用水處理中采用何種活性炭、如何評價活性炭優劣、如何從技術角度統一飲用水處理的活性炭市場等問題。本文從一個科研管理工作者的角度對以上幾個問題進行剖析。
二、建立活性炭評價體系
隨著活性炭吸附技術在飲用水領域應用的不斷推廣、根據當地水質及經濟狀況，選擇合適的水處理活性炭是飲用水處理工程技術中經常碰到的問題。目前國內針對飲用水活性炭還沒有建立統一的評價體系，僅僅依靠幾個傳統的活性炭性能指標，如碘值、亞甲藍吸附值來選擇活性炭，而這正受到人們的質疑。為正確客觀地評價活性炭的優劣，科學方便地選擇飲用水處理用活性炭，在原有的經驗基礎上，亟需建立一個完善的、科學的、便于使用的活性炭評價體系。以指導飲用水處理中活性炭的選擇。活性炭的評價體系應體現處理原水水質不同的特點，如北方地區的飲用原水和南方地區的飲用原水水質具有明顯的區別，所以選擇活性炭時側重點不同，同時還需考慮處理工藝特點，如應用于臭氧生物活性炭和應用于膜分離技術聯用的活性炭評價參數又有區別，此外還應考慮經濟評價等。
1 初步評價
根據活性炭處理對象和應用于不同的工藝情況，確定是選用煤質活性炭還是木質活性炭，是選用顆粒活性炭還是粉狀活性炭，并收集活性炭基本資料，如碘值、亞甲藍、強度、孔隙率、漂浮率、灰分、粒度、水分、堆重等。此外還應收集企業的經營狀況，如年產量、年產值、企業規模、經營管理水平、生產工藝、工程業績等。在價格適中的同時考慮貨源充足，來源方便，進行初步評價。
2 確定活性炭吸附性能及物化性能指標值
在活性炭評價體系中應納入以下活性炭評價指標：碘值（碘值越大、炭粒越多、強度越低。很多研究結果表明，碘值與出水水質并沒有必然的聯系）、亞甲藍吸附值、丹寧酸吸附值、腐殖酸吸附值、強度、有效粒徑、均勻系數、灰分、水分、漂浮物、比表而積、孔容積、pH值、堆重以確定活性炭吸附性能和理化性能的優劣。
3 活性炭吸附容量
活性炭吸附容量主要是以Freundrich方程作為評價依據。
x/m=kC1/n（1）
方程兩邊取對數：
log(x/m)=logk+(1/n)logC（2）
式中：x/m——單位重量活性炭對吸附質達到平衡時的吸附容量，單位mg/g。
k——與溫度、吸附劑的比表面積等有關的常數。
1/n——與溫度有關的常數，＞1。
C——吸附達到平衡時的溶質的濃度，單位g/L。
在Freundrich吸附等公式中，k值是表征活性炭吸附容量的一個參數，k值越大，吸附容量越大。1/n是吸附容量指數、反映隨著濃度的增加，活性炭吸附容量增加的速度。1/n越高則在高濃度時吸附容量越大，而在低濃度時吸附容量顯著降低。如果1/n越小則從低濃度到高濃度都比較容易吸附。活性炭用于給水處理，有機物濃度偏低，因此1/n不宜過大，且當1/n＞2的活性炭，物質則難于被吸附。
4 活性炭動態吸附容量
活性炭動態過濾試驗是選擇飲用水用活性炭的重要依據之一。活性炭動態過濾試驗充分結合了當地原水水質特征，進行活性炭對有機物去除效果比較，是較為科學的一種方式。我們可以根據活性炭過濾吸附試驗計算出，單位質量活性它的動態吸附容量、活性炭處理水量倍數、活性炭穿透時間、水頭損失、反沖頻率等。
5 綜合評價指標
根據活性炭動態過濾試驗結果與不同活性炭性能指標的相關性、對活性炭不同性能指標與對應的相關系數進行加權計算，并建立綜合評價指標體系、深圳水務集團進行了很多這方面的研究工作。
6 經濟評價分析
在活性炭評價體系中，還應納入投資經濟成本、運行費用、活性炭再生得率、活性炭企業的技術實力，經營狀況管理水平等參數。
三、建立上海自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范
我國是活性炭生產大國，產品80%以上出口遠銷歐美。國內飲用水處理活性炭市場盡管剛剛啟動、隨著飲用水活性炭深度處理技術，尤其是臭氧生物活性炭技術在國內的不斷推廣，活性炭市場蘊含著巨大的商機。但在飲用水活性炭深度處理領域、活性炭的生產與活性炭的應用卻相互隔離，水處理企業只是將生產出來的活性炭拿來使用，活性炭生產企業不知道自己生產的活性炭在飲用水處理中應用效果如何，生產的活性炭沒有針對性，生產工藝參數無法優化、這樣很可能導致生產的活性炭部分性能對于飲用水處理是多余的，而飲用水所需要的部分性能又不具備，造成巨大浪費、降低了活性炭應用的經濟效益。針對這種不足“太湖流域飲用水安全保障技術項目”結合臭氧生物活性炭處理黃浦江原水示范工程研究，借鑒發達國家飲用水處理活性炭質量標準，考慮我國活性炭工業生產現狀及黃浦江水源具體情況，在對活性炭理化性能、吸附性能進行實驗分析的基礎上建立“上海自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范”，使得活性炭生產企業有標準可依，推動活性炭吸附技術在飲用水處理中的廣泛應用，提高活性炭應用效率延長活性炭使用周期，節省投資，降低活性炭應用成本，提高活性炭使用的經濟效益。
1 建立上海自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范的實施思路
建立“上海自米水用煤質顆粒活性炭技術通用規范”將在自來水制造業和活性炭生產企業之間構建一道組帶，將填補活性炭標準領域的空白。該項目按照以下思路進行實施：
⑴ 收集、研究國外發達國家飲用水處理活性炭質量標準。如美國、日本、歐盟等國家活性炭質量標準；
⑵ 收集、研究國內煤質活性炭相關標準。如《凈水用煤質顆粒活性炭》（GB/T 7701.4-1997）《煤質顆粒活性炭試驗方法》系列標準（GB/T 7702.1-1997——7702.22-1997）等；
⑶ 調查、研究國內外煤質活性炭（包括粉末炭和顆粒炭）生產工藝和生產管理水平，尤其是適合上海飲用水處理的煤質活性炭資料、收集由活性炭生產企業提供的經法定檢測單位檢測的活性炭物理化學、吸附性能參數以及生產包裝、儲存、運輸、存放、使用等方面的資料；
⑷ 實驗分析上海飲用水源（黃浦江）水質特征，包括濁度、色度、嗅味、有機物重金屬離子及常規處理工藝情況等，尤其是黃浦江飲用水源中的分子量分布和優先污染物，論證上海水源水質特征與活性炭的一些性能相關性；
⑸ 實驗分析活性炭的孔徑分布、丹寧酸吸附值、腐殖酸吸附值等表征活性炭物理化學性能和吸附性能的指標參數，與活性炭動態吸附實驗相結合，尋找上海水源水質特征和活性炭吸附性能的相關性，進一步限定和表征活性炭的物理吸附特性；
⑹ 結合活性炭工藝在飲用水處理中的用途和前面所分析的內容，根據標準的編寫規范和格式寫出上海自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范；
⑺ 根據靜態試驗和以黃浦江原水為處理對象的動態試驗的實際運行情況，總結煤質活性炭各個指標適宜的量化值，對上海自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范進行修整，使得該活性炭技術通用規范更具有上海市地方標準的特征。
2 上海自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范的特點
“上海市自來水用煤質顆粒活性炭技術通用規范”在《凈化水用煤質顆粒活性炭》（GB/T7701.4-1997）國家標準和大量實驗數據的基礎上，對凈化水用煤質顆粒活性炭國家標準作出了如下補充和完善：
⑴ 根據國內外活性炭行業的發展水平及煤質顆粒活性炭在自來水中的應用現狀，并結合上海市飲用水源特征、對適用于上海市自來水深度處理用的煤質顆粒活性炭的物理吸附技術參數作出了更加合理的限定。
⑵ 增加了自來水深度處理中的煤質顆粒活性炭中含有的重金屬元素如鉛、鋅、鎘、砷的最大含量的規定。
⑶ 對自來水用煤質顆粒活性炭的標志、包裝、運輸、貯存及安全防護措施作出了更加具體的規定。
四 結束語
隨著國內飲用水處理活性炭工藝技術的不斷開發和推廣。建立適合于飲用水處理活性炭的評價體系及適用于飲用水處理活性炭技術通用規范是理順活性炭的生產和應用的當務之急，以使得活性炭生產企業和應用企業均有章可依，以使得活性炭的生產產品更有針對性，提高活性炭的市場效率，降低活性炭應用成本。