浅析银嘉超滤抗菌活性炭棒技术2016
发表时间：2016-06-19 09:46:40
1、高品质活性炭棒过滤技术
随着生活水平的提高，生活饮用水健康与安全越来越受人们关注与重视，我国净水行业迅速发展，拥有潜在千亿级的市场规模，各类净水产品随之孕育而生。
总体上来说，自来水中的微污染物包括：微生物、有机物、固体不容物（例如铁锈、泥沙）、胶体等。各类净水产品采用的基本过滤原理为：膜加炭，膜主要有陶瓷膜、有机超滤膜、反渗透膜等，炭主要是颗粒炭滤芯或者活性炭棒滤芯；其中，膜在净水产品中主要具有的功能是滤除固体不容物、微生物、胶体等，活性炭滤芯的主要功能是吸附有机物、余氯，改善口感等。
随着净水产品更加注重过滤效能，产品往集约化、小型化上发展，这也为吸附过滤材料的发展提出更高的要求。在此背景下，活性炭棒净水过滤技术近年来得到了长足发展。活性炭棒由活性炭粉、热塑性粘结剂及其他添加物按一定配比混合、密实、烧结而成，其含有丰富的多孔结构，具有强力的吸附能力，同时又有一定的过滤孔径与精度，可以说活性炭棒是一种“弱版的膜”与“强版的炭”。
图一：炭棒径向过滤与传统轴向过滤滤芯对比
如图一所示，据相关数据显示，在相同单位体积的滤芯空间中，若活性炭的基本性能一致，炭棒径向过滤滤芯是传统颗粒活性炭轴向过滤滤芯的吸附表面积的15倍。炭棒过滤滤芯可以大大增加活性炭对余氯、有机物、重金属的效能。
与之同时，活性炭棒具有一定的过滤孔径及纳污量，其可有效的阻隔、拦截水中的泥沙、铁锈、胶体等大颗粒杂质及致病微生物，并且通过调控活性炭粉的粒径、配比、烧结条件等，可有效的调节炭棒的过滤孔径。我们认为超高精密的活性炭棒技术是未来发展方向，其不但可有效的活性炭棒的过滤精度，同时可更大程度的提升其吸附效能。
为此，一方面，我们通过对活性炭粉本原料的特殊处理，通过改进相关工装设备，使得深加工处理后的活性炭颗粒边缘圆润，同时不同目数段颗粒分布更加合理，有效提升成型炭棒的均匀性和密实度。另一方面对粘结材料进行二次加工，使材料颗粒更趋近于完美球形，目数分布范围极为狭窄，这有助于减少粘结剂用量，大幅提高活性炭棒滤芯的吸附效果。截止目前为止，银嘉公司已开发出一种超精密的烧结活性炭棒，其过滤孔径可达0.3微米，亲水性极好，其代表了活性炭棒过滤技术的发展方向。
2、净水微生物二次污染问题
相信同行都了解，净水产品的微生物二次污染问题层出不穷，净水出水菌落总数超标、亚硝酸超标等；究其主要原因是活性炭具有优良的吸附功效，吸附了大量的有机物为微生物的繁殖提供了充足的营养物质，在适宜的环境下将大量繁殖，微生物代谢将产生致癌物质亚硝酸盐，同时造成出水菌落总数超标。特别地，我国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中明确规定生活饮用水中菌落总数必须低于100CFU/毫升，这为净水行业带来极大的挑战，行业内的诸多厂商、品牌商一直以来都在寻求解决该问题的解决方案。
运用银嘉自主开发的“锌基抗菌活性炭”（广东省高新技术产品，粤高企协【2016】1号），结合上文的高精密活性炭棒制造技术，银嘉开发了一种可以高效滤除微生物、抑制微生物生长的抗菌活性炭棒，可滤除大肠杆菌超过99%，杂菌超过95%，具有良好的安全性及长效性，可广泛应用于净水后置滤芯中，保障净水器出水菌落达标，有效防止净水微生物二次污染。
试验测试
1. 高精密活性炭棒及高精密抗菌活性炭棒除大肠杆菌的试验（外径=63mm，内径=35mm，长=240mm）
取经培养的大肠杆菌（ATCC25922），在2.0bar的压力下通过已封装的高精密活性炭棒及超滤抗菌活性炭棒B1、B2，采集数据，分别获得除菌效能，具体地：
除菌率（%）= （配制菌液－滤液）×100%
表1：活性炭棒对大肠杆菌的除菌效能测试对比
测试菌种 | 大肠杆菌（ATCC25922） | |
样品 | 菌落数 | 除菌率 |
配制菌液 | 1.5×106 | － |
高精密活性炭棒 | 5.9×104 | 88.7% |
高精密抗菌活性炭棒 | 1.2×103 | 99.9% |
流速 | 2.4L/min | |
数据可看出，高精密活性炭棒具有较好的大肠杆菌除菌效果，高精密抗菌活性炭棒可大大提高超滤活性炭棒的大肠杆菌的除菌效果（>99%)，这是传统普通活性炭棒所不具备的能力（通常来说传统普通活性炭棒的滤除大肠杆菌的贡献并不明显，小于50%）。
2. 高精密活性炭棒及高精密抗菌活性炭棒除杂菌的试验（外径=63mm，内径=35mm，长=240mm）
以地下水为源水，净PP棉粗过滤后得到具有大量杂菌的源水，在2.0bar的压力下通过已封装的超滤活性炭棒A1、A2及超滤抗菌活性炭棒B1、B2，采集数据，分别获得除菌效能，具体地：
除菌率（%）= （地下源水－滤液）×100%
表2：活性炭棒对杂菌的除菌效能测试对比
测试菌种 | 地下含杂菌源水 | |
样品 | 菌落数 | 除菌率 |
配制菌液 | 3.0×105 | － |
A2 | 4.5×104 | 72.0% |
B2 | 4.1×103 | 98.6% |
流速 | 2.4L/min | |
以上数据可看出，高精密活性炭棒对于杂菌具有较好的除菌效果，高精密抗菌活性炭棒可大大提高性炭棒的杂菌的除菌效果（>90%)，这是传统普通活性炭棒所不具备的能力（通常来说传统普通活性炭棒的对杂菌基本不具备过滤功效）。
3. 高精密活性炭棒及高精密抗菌活性炭棒除杂菌的试验（外径=63mm，内径=35mm，长=240mm）的除菌抗菌长效效能实验
自制一台家用净水器用于实验测试，其采取双级过滤结构，第一级为5微米PP棉，第二级分别采用高精密活性炭棒滤芯和高精密抗菌活性炭棒滤芯，以自来水为源水进行长效除菌抗菌测试，每日出水100L，跟踪100天，分别在0、2000L、5000L、7000L、10000L取水样测试杂菌菌落总数进行测试。
表3：活性炭棒对长效除菌抗菌效能测试
流量（L） | 高精密活性炭棒过滤菌落总数（cfu/ml） | 高精密抗菌活性炭棒过滤菌落总数（cfu/ml） |
0 | 0 | 0 |
2000 | 320 | 6 |
5000 | 830 | 10 |
7000 | 1100 | 15 |
10000 | 1300 | 30 |
从上述实验数据中可清楚的看到，抗菌型活性炭棒可有效杀灭微生物、抑制炭棒内的微生物生长，确保净水器出水菌落总数不超标。
4. 高精密活性炭棒及高精密抗菌活性炭棒除杂菌的试验（外径=63mm，内径=35mm，长=240mm）的余氯去除实验
配置余氯含量为2.0ppm的挑战水，在0.3bar的压力下，测试炭棒的余氯去除效能。
表4：活性炭棒余氯去除实验数据
流量（L） | 高精密活性炭棒 | 高精密抗菌活性炭棒 |
0 | 99.9% | 99.9% |
3000 | 99.5% | 99.5% |
9000 | 99.0% | 99.0% |
15000 | 98.4% | 98.2% |
24000 | 97.3% | 97.0% |
30000 | 96.5% | 96.1% |
从上述实验数据中可看到，高精密活性炭棒对余氯具有非常好的余氯吸附效能，展现了高精密活性炭棒的吸附能力。
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