飲料水処理用の灰分 8% 活性炭と灰分 3% 活性炭の安全性のギャップは何ですか

2 つの製品はどちらも「活性炭」と名付けられており、1 つは灰分含有量が 3%、もう 1 つは灰分含有量が 8% です。どちらも産業廃水処理に許容可能な性能を提供する可能性があります。しかし、飲料水システムに適用されると、このギャップが安全性とリスクの境界線となります。さらに重要なことは、灰分だけが最終的なベンチマークではないということです。炭素媒体からの重金属の浸出は、水処理用ヤシガラ活性炭または他の種類の炭素を水道水処理に導入できます。

 

 

I. 灰分とは何か、および飲料水グレードの炭素には 3% 以下が必須である理由

灰は単なる「塵」ではありません。活性炭を高温で焼成した後に残る無機鉱物成分のことで、主にケイ素、鉄、カルシウムなどの酸化物や塩が含まれます。これらの無機不純物は活性炭の細孔構造を埋め、有機汚染物質の有効吸着空間を占有し、吸着性能を低下させます。

実際の運用上の問題も発生します。灰分が多すぎる活性炭は使用中に無機粒子を放出し、フィルター装置の目詰まり、圧力差の上昇、逆洗サイクルの短縮、および運転および保守コストの増加を引き起こします。給水プラントは、このような物理的な閉塞に対処できます。本当の危険は、灰に含まれる目に見えない成分にあります。

関連する規格では明確な等級要件が設定されています。飲料水グレードの活性炭は灰分含有量が 3% 以下である必要がありますが、工業用グレードの活性炭は通常 5% ～ 8% 以内に管理されます。この 5 パーセントポイントの差は、無機不純物の大幅な増加を表しており、飲料水用途の基本的な安全閾値を形成します。

 

主な特徴:灰分含有量 3% 以下が飲料水グレードの活性炭の合格点です。 5% ～ 8% の灰のみが産業用途のシナリオを満たします。カーボンの選択は、対象となる用途および対応する規格と常に一致させてください。

 

II.灰源の違い: ヤシ殻ベースの炭素と石炭ベースの炭素

さまざまな原料から製造された活性炭には、灰分含有量に固有のばらつきがあります。水処理用ヤシガラ活性炭通常、灰分含有量は 2% ～ 5% です。ココナツの殻のミネラル含量は本質的に低いため、高温活性化後に残る無機残留物は最小限に抑えられ、よく発達した細孔構造が得られ、飲料水の処理に自然に適しています。

対照的に、石炭ベースの活性炭は、天然ミネラルが豊富な原石炭から得られ、灰分は通常 8% ～ 15% です。精製処理を行わないと、飲料水グレードの仕様を満たすことはほとんどできません。それにもかかわらず、石炭ベースの炭素が浄水用途から完全に除外されるわけではありません。酸洗浄による精製や表面グラフト改質などの高度な処理を経ると、灰分とバックグラウンドの重金属レベルが大幅に低減され、高級石炭ベースの炭素製品が飲料水処理に適格となることが可能になります。

製造技術の進歩により、水処理用の高品質の石炭ベースの炭素が、950 mg/g 以上のヨウ素価と 95% 以上の機械的強度を達成できるようになった点は注目に値します。歴史的に、業界は高いヨウ素価と高い機械的強度を相互に排他的な目標としてみなしていました。現在、成熟した生産ラインはこのトレードオフを解消し、両方の優れた指標を同時に実現できるようになりました。

 

 

Ⅲ．重金属の浸出: 灰分よりも重大な隠れたリスク

灰分含有量は定量的な不純物レベルを反映するのに対し、重金属の浸出は定性的な安全限界を定義します。活性炭は、吸着サービス中にさまざまな汚染物質を蓄積します。弱酸性の水質条件下では、あらかじめ吸着されていた重金属イオンが脱離して炭素表面から浸出する傾向があり、流出する重金属の濃度が流入する原水の濃度を超える逆汚染を引き起こします。欠陥のある炭素は水を浄化する代わりに、危険を引き起こす可能性があります。

このため、中国の標準CJ/T 345‑2010飲料水処理に使用される活性炭の重金属浸出に厳しい制限を設け、浸出可能な亜鉛、ヒ素、鉛、カドミウム、その他の重金属の上限を指定し、重金属の浸出を防止します。水処理用ヤシガラ活性炭それ自体が新たな飲料水汚染源となることを防ぎます。テストは次に従って実行されます。GB/T 17219‑1998、飲料水配水システムコンポーネントの基本的な安全性評価基準。

 

リスク警告:酸性条件下（pH< 6.5), desorption rates of heavy metals pre‑adsorbed on activated carbon increase significantly. Leaching tests deserve extra attention when raw‑water pH fluctuates widely.

 

 

IV.リン酸塩と pH: 見落とされがちな 2 つの受け入れ指標

重金属の浸出以外にも、飲料水グレードの活性炭では 2 つの許容指標が無視されることがよくあります。

まず、可溶性リン酸塩。一部の活性炭は、リン酸活性化によって製造されます。プロセス由来のリン酸塩残留物が完全に洗い流されない場合、完成水のリン酸塩レベルが上昇し、給水パイプライン内で微生物の増殖を引き起こす可能性があります。 CJ/T 345‑2010 は、そのような残留リスクを対象とした専用の制限を定義しています。

2 つ目は、pH 関連の影響です。活性炭の固有の酸塩基特性により、接触した水の pH が変化します。次に、pH の変化は重金属の浸出および脱離の挙動に影響を与えます。 2 つの指標は相互に関連しており、テスト中に総合的に評価されます。

結論として、飲料水グレードの活性炭が安全に受け入れられるには、重金属の浸出、可溶性リン酸塩、および pH を組み合わせた検査が必要です。 1 つの項目でも失敗すると、飲料水システム導入のカーボンとしての資格が失われます。

• 灰分 3% 以下が飲料水グレードの活性炭の基本的な認定基準を構成します。灰 8% 以下は産業シナリオにのみ適用されます。
• 重金属の浸出は、灰分よりも重要な安全指標となります。 CJ/T 345-2010 および GB/T 17219-1998 は、二重層の安全保護を形成します。
• ヤシ殻ベースのカーボンは固有の低灰分の利点を提供しますが、高級な酸洗浄された精製石炭ベースのカーボンは飲料水グレードの要件も満たします。
• 飲料水グレードの活性炭は、重金属の浸出、リン酸塩、pH をカバーする 3 つの項目の安全性の承認に合格する必要があります。どれも省略できません。