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活性炭的孔结构及净化效果

文章作者:首信环保   发布时间:2019-03-17
制备原料来源丰富、价格低廉、表面含有丰富的官能团、吸附性能好、催化性能好、比表面积高和化学性能稳定等是活性炭的巨大优点,因此活性炭已在国防、食品、化工、环保等领域得到了广泛的应用。科学技术的不断发展与研究,使活性炭的需求量呈不断上升趋势。

制备原料来源丰富、价格低廉、表面含有丰富的官能团、吸附性能好、催化性能好、比表面积高和化学性能稳定等是活性炭的巨大优点,因此活性炭已在国防、食品、化工、环保等领域得到了广泛的应用。科学技术的不断发展与研究,使活性炭的需求量呈不断上升趋势。

活性炭是一种以炭为主要成分的多孔吸附材料。活性炭的种类繁多,可从原料、用途、外观形状、制备方法和孔结构等方面进行分类。从制备原料方面可分为:橡胶活性炭、木质活性炭、果壳(核)活性炭、污泥活性炭、煤质活性炭等;从用途方面可分为:催化用活性炭、液相用活性炭、气相用活性炭;从外观方面可分为:蜂窝状活性炭、颗粒活性炭、纤维状活性炭、球形活性炭、粉状活性炭、圆柱形活性炭等;从制备方法方面可分为:化学活化活性炭、物理活化活性炭等;从活性炭孔结构方面可分为:微孔活性炭、中孔活性炭。

活性炭的结构非常复杂,一般认为,活性炭的结构与石墨的碳微晶结构类似,碳微晶之间以螺旋的方式交联,形成了发达的孔隙,从而提高了活性炭的吸附能力。活性炭的成分除碳元素以外,还常有其他两种掺杂物,一种是来自生产原料的灰分,另一种主要成分为氢元素和氧元素,是由于原料未完全炭化而残留的。

活性炭的孔结构决定了活性炭的物理吸附能力,国际纯粹与应用化学联合会将孔径分为三类:大孔(孔径r>50nm)、中孔(2nm<孔径r<50nm)和微孔(孔径r<2nm)。其中,微孔活性炭主要应用于气相吸附;中孔活性炭主要应用于液相吸附,还常被作为催化剂和各种化学药 品的载体;大孔活性炭的比表面积较小,本身几乎没有吸附作用,主要为吸附质分子提供顺畅的通道。

因为活性炭表面含有疏水基团,所以可以作为液相吸附剂来吸附水溶液中的各种物质。在水处理中,活性炭经常用来除去水中的重金属离子、染料、有机物等有害物质。水中的重金属离子有铅、汞、福、钻等,这些重金属离子不仅会造成环境污染,还会进入食物链,危害人类的健康。染料已被广泛应用于医药工业和食品工业中,由于染料具有生物不可降解性,且在光、热、氧 化剂等条件下非常稳定,因此会对环境造成严重的污染。水中的有机物包括酚类和芳香化合物,这些有机物会产生难闻的臭味,同时会影响饮用水的安全。虽然活性炭可以有效去除水中有害物质,但如果己吸附了大量有害物质的活性炭没有得到有效的回收,将会造成水资源的二次污染。

沉降法和浮选法是常用的回收活性炭的方法。此两种方法可以有效回收大颗粒活性炭,且成本低、操作简单,但对小颗粒活性炭回收效果不理想,回收活性炭的过程中有可能混入其他杂质。随着膜分离技术的发展,近年来发明出一种新型分离方法,即微孔过滤法,但其运行成本较高,成为其推广使用的一个障碍。

磁选法是一种已被广泛使用的选矿分离技术,具有分选效率高、成本低和环境污染小等优点。磁选分选技术已逐渐完善,不仅强磁性的矿物可以被分选出来,还可以成功的分选弱磁性的矿物。磁选法在其他技术领域也得到了应用,比如离子交换、核酸分离、催化剂的分离以及去除残留农药等。然而普通活性炭的磁性极其小,不能使用磁选法进行分选。因此,将普通活性炭赋磁,可以有效回收活性炭。

此外,外加磁场强度越高,活性炭对极性有机物的吸附容量越大,那么活性炭对极性和非极性物质的吸附容量的差异就越大,从而实现选择性吸附。

活性炭吸附箱,包括箱体,箱体一端的顶部设有进气口,箱体另一端的下部设有出气口,箱体顶部设有若干个活性炭进料口,箱体底部对应设有若干个活性炭卸料口,活性炭卸料口为抽取式结构,活性炭进料口与相应的活性炭卸料口之间形成活性炭吸附层,活性炭吸附层与进气口之间还设有初级吸附过滤装置,箱体外壁上设有若干个观测口。本全密闭型,室内外皆可使用, 具有吸附效率高、能力强、设备构造紧凑,占地面积小,维护管理简单方便、运转成本低、能够同时处理多种混合有机废气等优点。

活性炭吸附箱的原理:

当废气由风机提供动力,负压进入吸附箱后进入活性炭吸附层,由于活性炭吸附剂表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力。因此当活性炭吸附剂的表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓聚并保持在活性炭表面,此现象称为吸附。利用活性炭吸附剂表面的吸附能力,使废气与大表面的多孔性活性炭吸附剂相接触,废气中的污染物被吸附在活性炭表面上,使其与气体混合物分离,净化后的气体高空排放。 活性炭吸附箱是一种干式废气处理设备,由箱体和填装在箱体内的吸附单元组成。

工业废气处理设备处理废气技术是一种工业光催化有机废气处理装置,光催化废气处理设备采用生物喷淋进行预处理,再进入光催化净化装置,在催化剂的作用下,常温下使废气转化为CO2和H20的一种环保设备。目前,工业废气处理设备装置已被国内外用户广泛使用,均取得良好的净化效果。

吸收设备吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸收,再利用VOCs和吸收剂物理性质的差异进行分离。含VOCs的气体自吸收底部进入设备内,在上升过程中与来自塔顶的吸收剂逆流接触,净化后的气体由塔顶排出。吸收了VOCs的吸收剂通过热交换器后,进入汽提塔顶部,在温度高于吸收温度或压力低于吸收压力的条件下解吸。

喷漆工艺广泛应用于机械、电气设备、家电、汽车、船舶、家具等行业。喷漆原料-涂料由不挥发份和挥发份组成,不挥发份包括成膜物质和辅助成膜物质,挥发份指溶剂和稀释剂(主要以二甲 苯为主)。喷漆废气中的有机气体来自溶剂和稀释剂的挥发,有机溶剂不会随油漆附着在喷漆物表面,在喷漆和固化过程将全部释放形成有机废气。

脱臭效果大大超过国内1993年颁布的恶臭物质排放标准,能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、二甲基二硫醚等高浓度混合气体,内部光源可使用三年,设备寿命在十年以上,废气处理工程技术可靠且非常稳定,废气处理工程设备无须日常维护,只需接通电源即可正常使用,且运行成本低,无二次污染。


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