摘要：活性炭吸附技术是在饮用水深度处理领域非常具有潜力的技术之一，本文论述了如何建立活性炭评价体系、搭建了活性炭评价体系的框架，并在此基础上阐述上海自来水用煤质活性炭技术通用规范的思路和特点。
一、前言
工业、农业及社会经济的快速发展，对饮用水源造成了不同程度的污染。常规处理工艺：混凝+沉淀+过滤+消毒生产的饮用水已不能满足人们对水质安全性的要求；尤其是2005年6月1日开始执行的国家建设部发布的城镇建设行业标准，即2005水质标准CJT20G-2005《城市供水水质标准》。这对常规处理工艺形成了更大的挑战，所以加强饮用水深度处理已成为供水界研究的热点。
活性炭吸附技术是上世纪60年代从国外引进的一项饮用水深度处理技术，目前在我国正得到广泛开发应用，如臭氧活性炭联用技术.、生物活性炭技术、活性炭与膜分离联用技术等，在制取优质饮用水方面正在加快从研究成果向实际应用转化。我国是活性炭生产大国，活性炭品种丰富，不同原料、不同方法制得的活性炭具有不同的吸附特性，不同品种的活性炭对原水中不同分子量区间的有机物吸附性能不同，所以存在着饮用水处理中采用何种活性炭、如何评价活性炭优劣、如何从技术角度统一饮用水处理的活性炭市场等问题。本文从一个科研管理工作者的角度对以上几个问题进行剖析。
二、建立活性炭评价体系
随着活性炭吸附技术在饮用水领域应用的不断推广、根据当地水质及经济状况，选择合适的水处理活性炭是饮用水处理工程技术中经常碰到的问题。目前国内针对饮用水活性炭还没有建立统一的评价体系，仅仅依靠几个传统的活性炭性能指标，如碘值、亚甲蓝吸附值来选择活性炭，而这正受到人们的质疑。为正确客观地评价活性炭的优劣，科学方便地选择饮用水处理用活性炭，在原有的经验基础上，亟需建立一个完善的、科学的、便于使用的活性炭评价体系。以指导饮用水处理中活性炭的选择。活性炭的评价体系应体现处理原水水质不同的特点，如北方地区的饮用原水和南方地区的饮用原水水质具有明显的区别，所以选择活性炭时侧重点不同，同时还需考虑处理工艺特点，如应用于臭氧生物活性炭和应用于膜分离技术联用的活性炭评价参数又有区别，此外还应考虑经济评价等。
1 初步评价
根据活性炭处理对象和应用于不同的工艺情况，确定是选用煤质活性炭还是木质活性炭，是选用颗粒活性炭还是粉状活性炭，并收集活性炭基本资料，如碘值、亚甲蓝、强度、孔隙率、漂浮率、灰分、粒度、水分、堆重等。此外还应收集企业的经营状况，如年产量、年产值、企业规模、经营管理水平、生产工艺、工程业绩等。在价格适中的同时考虑货源充足，来源方便，进行初步评价。
2 确定活性炭吸附性能及物化性能指标值
在活性炭评价体系中应纳入以下活性炭评价指标：碘值（碘值越大、炭粒越多、强度越低。很多研究结果表明，碘值与出水水质并没有必然的联系）、亚甲蓝吸附值、丹宁酸吸附值、腐殖酸吸附值、强度、有效粒径、均匀系数、灰分、水分、漂浮物、比表而积、孔容积、pH值、堆重以确定活性炭吸附性能和理化性能的优劣。
3 活性炭吸附容量
活性炭吸附容量主要是以Freundrich方程作为评价依据。
x/m=kC1/n（1）
方程两边取对数：
log(x/m)=logk+(1/n)logC（2）
式中：x/m——单位重量活性炭对吸附质达到平衡时的吸附容量，单位mg/g。
k——与温度、吸附剂的比表面积等有关的常数。
1/n——与温度有关的常数，＞1。
C——吸附达到平衡时的溶质的浓度，单位g/L。
在Freundrich吸附等公式中，k值是表征活性炭吸附容量的一个参数，k值越大，吸附容量越大。1/n是吸附容量指数、反映随着浓度的增加，活性炭吸附容量增加的速度。1/n越高则在高浓度时吸附容量越大，而在低浓度时吸附容量显著降低。如果1/n越小则从低浓度到高浓度都比较容易吸附。活性炭用于给水处理，有机物浓度偏低，因此1/n不宜过大，且当1/n＞2的活性炭，物质则难于被吸附。
4 活性炭动态吸附容量
活性炭动态过滤试验是选择饮用水用活性炭的重要依据之一。活性炭动态过滤试验充分结合了当地原水水质特征，进行活性炭对有机物去除效果比较，是较为科学的一种方式。我们可以根据活性炭过滤吸附试验计算出，单位质量活性它的动态吸附容量、活性炭处理水量倍数、活性炭穿透时间、水头损失、反冲频率等。
5 综合评价指标
根据活性炭动态过滤试验结果与不同活性炭性能指标的相关性、对活性炭不同性能指标与对应的相关系数进行加权计算，并建立综合评价指标体系、深圳水务集团进行了很多这方面的研究工作。
6 经济评价分析
在活性炭评价体系中，还应纳入投资经济成本、运行费用、活性炭再生得率、活性炭企业的技术实力，经营状况管理水平等参数。
三、建立上海自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范
我国是活性炭生产大国，产品80%以上出口远销欧美。国内饮用水处理活性炭市场尽管刚刚启动、随着饮用水活性炭深度处理技术，尤其是臭氧生物活性炭技术在国内的不断推广，活性炭市场蕴含着巨大的商机。但在饮用水活性炭深度处理领域、活性炭的生产与活性炭的应用却相互隔离，水处理企业只是将生产出来的活性炭拿来使用，活性炭生产企业不知道自己生产的活性炭在饮用水处理中应用效果如何，生产的活性炭没有针对性，生产工艺参数无法优化、这样很可能导致生产的活性炭部分性能对于饮用水处理是多余的，而饮用水所需要的部分性能又不具备，造成巨大浪费、降低了活性炭应用的经济效益。针对这种不足“太湖流域饮用水安全保障技术项目”结合臭氧生物活性炭处理黄浦江原水示范工程研究，借鉴发达国家饮用水处理活性炭质量标准，考虑我国活性炭工业生产现状及黄浦江水源具体情况，在对活性炭理化性能、吸附性能进行实验分析的基础上建立“上海自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范”，使得活性炭生产企业有标准可依，推动活性炭吸附技术在饮用水处理中的广泛应用，提高活性炭应用效率延长活性炭使用周期，节省投资，降低活性炭应用成本，提高活性炭使用的经济效益。
1 建立上海自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范的实施思路
建立“上海自米水用煤质颗粒活性炭技术通用规范”将在自来水制造业和活性炭生产企业之间构建一道组带，将填补活性炭标准领域的空白。该项目按照以下思路进行实施：
⑴ 收集、研究国外发达国家饮用水处理活性炭质量标准。如美国、日本、欧盟等国家活性炭质量标准；
⑵ 收集、研究国内煤质活性炭相关标准。如《净水用煤质颗粒活性炭》（GB/T 7701.4-1997）《煤质颗粒活性炭试验方法》系列标准（GB/T 7702.1-1997——7702.22-1997）等；
⑶ 调查、研究国内外煤质活性炭（包括粉末炭和颗粒炭）生产工艺和生产管理水平，尤其是适合上海饮用水处理的煤质活性炭资料、收集由活性炭生产企业提供的经法定检测单位检测的活性炭物理化学、吸附性能参数以及生产包装、储存、运输、存放、使用等方面的资料；
⑷ 实验分析上海饮用水源（黄浦江）水质特征，包括浊度、色度、嗅味、有机物重金属离子及常规处理工艺情况等，尤其是黄浦江饮用水源中的分子量分布和优先污染物，论证上海水源水质特征与活性炭的一些性能相关性；
⑸ 实验分析活性炭的孔径分布、丹宁酸吸附值、腐殖酸吸附值等表征活性炭物理化学性能和吸附性能的指标参数，与活性炭动态吸附实验相结合，寻找上海水源水质特征和活性炭吸附性能的相关性，进一步限定和表征活性炭的物理吸附特性；
⑹ 结合活性炭工艺在饮用水处理中的用途和前面所分析的内容，根据标准的编写规范和格式写出上海自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范；
⑺ 根据静态试验和以黄浦江原水为处理对象的动态试验的实际运行情况，总结煤质活性炭各个指标适宜的量化值，对上海自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范进行修整，使得该活性炭技术通用规范更具有上海市地方标准的特征。
2 上海自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范的特点
“上海市自来水用煤质颗粒活性炭技术通用规范”在《净化水用煤质颗粒活性炭》（GB/T7701.4-1997）国家标准和大量实验数据的基础上，对净化水用煤质颗粒活性炭国家标准作出了如下补充和完善：
⑴ 根据国内外活性炭行业的发展水平及煤质颗粒活性炭在自来水中的应用现状，并结合上海市饮用水源特征、对适用于上海市自来水深度处理用的煤质颗粒活性炭的物理吸附技术参数作出了更加合理的限定。
⑵ 增加了自来水深度处理中的煤质颗粒活性炭中含有的重金属元素如铅、锌、镉、砷的最大含量的规定。
⑶ 对自来水用煤质颗粒活性炭的标志、包装、运输、贮存及安全防护措施作出了更加具体的规定。
四 结束语
随着国内饮用水处理活性炭工艺技术的不断开发和推广。建立适合于饮用水处理活性炭的评价体系及适用于饮用水处理活性炭技术通用规范是理顺活性炭的生产和应用的当务之急，以使得活性炭生产企业和应用企业均有章可依，以使得活性炭的生产产品更有针对性，提高活性炭的市场效率，降低活性炭应用成本。