活性碳過濾原理：除氯、除有機物與顆粒規格選擇

活性碳過濾是讓水流過顆粒活性碳（GAC）床，用兩種方式淨水：以吸附去除有機物、異味與部分化學物質，以催化反應把水中的餘氯還原成無害的氯離子。整個過程不需要添加藥劑，常用來改善飲用水口感，也是 RO 逆滲透與軟水設備前保護膜管、樹脂不被氯氧化的必要前處理。除氯只需要幾秒的接觸時間，除有機物則需要數分鐘，所以兩者的設計流速差很多。

活性碳是什麼？

活性碳是以椰殼、木材、煤或石油為原料，經活化處理製成的多孔性材料，每公克的表面積約可達 1,000 m²。原料不同，硬度、密度、孔隙結構、粒徑、表面積、溶出物、灰分與 pH 都不一樣，適合的用途也不同。椰殼活性碳以微孔為主，常用於飲用水除氯與去除異味（參考：Haycarb 椰殼活性碳）。

活性碳可以過濾什麼？

• 餘氯（自由氯）
• 三鹵甲烷（THMs）等消毒副產物
• 異味與異色
• 除草劑、殺蟲劑等農藥
• 揮發性有機物（VOCs）

活性碳主要去除的是溶解性物質。泥沙、鐵鏽等懸浮顆粒請另外以前置過濾處理，避免堵塞碳床。

活性碳過濾原理

吸附：去除有機物

活性碳表面是非極性的，水中的有機污染物多半也是非極性的。兩者之間的吸引力比污染物與極性水分子之間的吸引力更強，因此有機物會被「抓」到活性碳表面。這種作用力很弱，分子必須進入孔隙、非常靠近碳表面才會被吸附，所以表面積、粒徑與孔隙結構是吸附效果的關鍵。

自來水中的有機物主要來自腐爛的植物，會逐漸分解成分子量從數百到數萬不等的有機酸。由於有機物種類非常多，去除效果必須依現場水質調整設計。

催化：去除餘氯

活性碳表面會把電子轉移給氯，將具氧化性的餘氯還原成不具氧化性的氯離子。這個反應非常快，新碳床的前幾吋就能完成，接觸時間只需數秒。

氯胺比較難去除

部分自來水改用氯胺消毒，在 pH 7–8 的水中主要是一氯胺。活性碳也能把氯胺還原，但反應速度比自由氯慢很多，需要更低的流速與更深的碳床（詳見：氯胺去除技術）。

影響活性碳過濾效果的 6 大因素

1. 分子量

分子量越大的有機物，水溶性越低，越容易被吸附；但孔隙必須夠大，分子才能進入。水中同時有多種分子量的污染物時，要以最難去除的那一種作為設計依據。

2. pH 值

有機物在較低的 pH 下比較容易被吸附，pH 越高去除效果越差。經驗值：pH 每高於 7.0 一個單位，碳床體積約需增加 20% 才能維持去除效果。

3. 污染物濃度

濃度越高，單位活性碳的吸附量越大，但也會越快出現穿透（污染物開始漏出）。進水有機物濃度上限約為數百 ppm，濃度越高，需要的接觸時間越長、碳床越大。

4. 顆粒大小（8×30、12×40、20×50）

經驗值：20×50 的去除效率約為 12×40 的 2–3 倍、8×30 的 10–20 倍。粒徑越細效果越好，但壓損也越大，應依用途與預算選擇（參考：Jacobi 8×30 椰殼活性碳、Jacobi 12×40 椰殼活性碳）。

5. 流量

流量越低，接觸時間越長，去除效果越好。經驗值：在相同去除效果下，20×50 碳床可承受的流量約為 12×40 的 2 倍，12×40 又約為 8×30 的 2 倍。提高流量或使用細粒徑時，要注意壓損。

6. 溫度

溫度升高會降低水的黏度、加快擴散，有助於吸附速度；但也會削弱吸附力，使吸附容量略降。整體而言，較低溫通常較有利於吸附，實際仍依污染物種類而定。

活性碳過濾器設計參考

BV/h：每小時通過的水量相當於碳床體積的倍數。

安裝與保養注意事項

• 安裝位置：活性碳過濾器要裝在軟水設備そして RO 逆滲透之前，先把餘氯去除。
• 反洗空間：碳床需要定期反洗，桶槽應預留約 50% 的反洗膨脹空間，否則需另外設計外部反洗。
• 反洗不等於再生：反洗只能重新鬆動碳床、排出卡住的懸浮物，無法讓活性碳恢復吸附能力。吸附飽和後必須更換活性碳。
• 初次啟用要沖洗：運輸、搬運與填充過程會產生碳粉，啟用前要先沖洗乾淨。

よくある質問

自來水的餘氯會傷害 RO 膜嗎？

會。RO 膜管不耐氯，長期接觸餘氯會被氧化損壞。台灣《飲用水水質標準》規定自來水的自由有效餘氯為 0.2–1.0 mg/L，所以 RO 系統前一定要用活性碳把餘氯去除。

活性碳過濾器多久要換一次？

依進水水質、流量與碳床大小而定。反洗無法再生活性碳，當出水開始出現氯味、異味，或檢測到餘氯時，就表示活性碳已經飽和，需要更換。

活性碳有哪些等級？

依用途分為水處理用、空氣處理用、醫療／製藥用、電鍍用等等級，也有粉狀與顆粒狀之分。選用時請告訴我們用途與水質，お問い合わせ協助評估。