你好,活性炭!很高興重新認識你!【吸附技術——認識活性炭】
一、按活性炭的形狀分類
二、按材質分類
適用于制造活性炭的原材料可分成礦物性原料和植物性原料兩大類。
1、礦物性原料:包括無煙煤、半無煙煤、煙煤、褐煤、泥煤、煤焦油、煤瀝青、石油焦、石油殘渣、石油瀝青等。
石油系原料的特點是灰分低(﹤1%)、初始孔隙以微孔為主,可用來制造微孔型活性炭,用石油焦或石油殘渣制造活性炭分子篩;向煤系原料中添加20~60%的石油焦或石油殘渣制造低灰黃金吸咐炭或其它重金屬離子吸咐炭;用石油焦或石油瀝青為原料,強堿活化法制造高表面積活性炭(比表面積高達3000~3600m2/g);用石油瀝青為原料,中間相法制成微球(粒徑0.1~0.5mm),制造血液透析用特種活性炭;將石油瀝青進行改性處理,熔融紡絲后制造纖維狀活性炭,等等。
2、植物性原料:包括木炭、木屑、椰殼、桃核、核桃殼、杏核、其它果殼、木焦油、木瀝青、造紙黑液(造紙殘渣)、其它含木質纖維素的工農業廢料等。
木屑活性炭及少量果核/果殼類活性炭采用化學活化法生產;其它材料多采用氣體活化法來制造活性炭產品。
三、按活性炭的機能分類
四、活性炭技術指標
工業上應用活性炭要求機械強度大、耐磨性能好,結構力求穩定,吸附所需能量小,以有利于再生。孔徑分布與常規性能指標之間的對應關系,直徑0.6~6nm的孔隙是四氯化碳的有效吸附孔,直徑0.56~5nm的孔隙能有效吸附碘,直徑1.09~10nm的孔隙對亞甲蘭分子有效。充填密度是用于計算活性炭的購買量,從該值的大小也可以看出活性炭孔隙的多少,一般為0.4-0.5g/cm3,數值低的,相對而言孔比較發達。灰分的高低用于表征活性炭的品質高低,一般灰份高,吸附值就小。氣體或非極性揮發有機物吸附主要看CTC吸附值,液相看碘值,有機染料看亞甲藍值,極性揮發有機物看苯酚值。
五、影響粒狀活性炭應用的主要性質
應用粒狀活性炭,尤其大量應用,最影響效果和成本的活性炭主要性質是:吸附量;壓降或床層膨脹;抗磨性;大小、水分、灰分、pH值和可溶物。
應用較為大量的粒狀活性炭都裝在柱型設備中,就要講究壓降(壓頭損失)或床層膨脹,是設計炭柱的必要因素。壓降由微粒大小和大小分布所決定。床層膨脹由微粒大小、形狀和大小分布以及微粒密度所決定。
大量使用粒狀活性炭時,常加水以泵輸送和以運輸帶脫水,因此要重視活性炭的損失量,講求活性炭的抗磨性。
六、常用的各種溶劑回收用吸附劑的性質
用于溶劑蒸氣回收的活性炭,特別應關注其吸附性能和脫附性能之間的平衡,最好能根據溶劑分子的尺寸對活性炭的孔徑分布進行合理設計和調整,使其對溶劑的有效工作容量(飽和吸附量與可脫附量之間的差值)最大化;當活性炭僅用于溶劑濃縮,之后進行溶劑無害化處理(多采用焚燒或催化燃燒)時,雖然脫附性能亦應被關注,但要求會大大低于回收時的情況。
迄今已成熟的、可被煤質活性炭回收或濃縮后進行無害化處理的有機溶劑有:乙醇、丙酮、醚、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、三氯乙烯、酯、二氯甲烷、汽油、四氯化碳等;已有應用,但困難較大的溶劑有:二硫化碳、油漆車間的溶劑蒸汽等。
回收溶劑用煤質顆粒活性炭技術指標應符合下表要求:
高吸附用煤質顆粒活性炭適用于吸附氣相有害物質,液相有害物質,脫除各種有機蒸汽,濾除有害氣體及空氣中的臭味等用的煤質顆粒活性炭。技術指標應符合下表要求。
七、活性炭對各種有機物質和無機氣體的吸附容量
八、不適合使用活性炭吸附處理的VOCs
反應性化合物;有機酸、醛類、某些酮類、某些聚合物單體;酚類;二醇類、胺類;高沸點物;可塑劑、樹脂14以上之長鏈碳氫化合物。
九、氣相吸附用活性炭
氣相吸附中常使用顆粒活性炭,通常是讓氣流通過活性炭層進行吸附。根據吸附裝置中活性炭層所處狀態的不同,吸附層有固定層、移動層和流動層幾種。除了顆粒活性炭以外,活性炭纖維和活性炭成型物也正在氣相吸附中得到日益廣泛的應用。
顆粒活性炭對濃度在l00mg/m3左右的VOCs有較好的凈化效果。其使用周期約在1000h(約40天)以上,但凈化效果隨使用時間的延長會有所下降。顆粒活性炭優點是價廉易得、較大的表面積、良好的微孔結構、多樣的吸附效果、較高的吸附容量和高度的表面反應性;但是也存在一定缺點,顆粒活性炭吸附對優先控制污染物名單中絕大多數的極性有機物,特別是危害較大的鹵代烴的吸附效果不太好,而顆粒活性炭吸附后的再生問題一直難以得到滿意的解決。吸附效果取決于吸附劑性質、VOCs種類、濃度、性質和吸附系統的操作溫度、濕度、壓力等,而且氣體中的水分對顆粒活性炭的吸附量有很大影響,尤其是當相對濕度大于50%時,顆粒活性炭對VOCs的吸附容量會急劇下降。所有顆粒活性炭最適于處理VOCs濃度為300×10-6~5000×10-6的有機廢氣,主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳氫化合物、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類等,常見的有苯、甲苯、己烷、庚烷、甲基乙基酮、丙酮、四氯化碳、萘、醋酸乙酯等;不適用于胺,硫化氫,低級胺類等成份所致臭氣之控制處理,此種廢氣可利用添著炭處理,或采取添著炭和活性炭并用的方式,或采用藥液洗滌和活性炭結合方式,或采取化學吸附劑處理。顆粒活性炭的吸附孔比較小,回放率比較高。
廢氣吸附可以采用4-8目的椰殼活性炭。煤質柱狀活性炭的價格比較低,吸附率高,孔隙率大、脫附速度快,強度比較好,相對阻力小,表面積大,與廢氣的接觸面較廣;直徑一般為1.5mm、3.0mm、4.0mm、5.0mm的,用的比較多的是4.0mm;常用四氯化碳值60%以上,最少也要50%以上。
煤質柱狀活性炭
煤質活性炭具有發達的孔隙結構,良好的化學穩定性和機械強度,是一種優良的廣譜碳炭吸咐材料。根據煤質活性炭的外表形態的不同,煤質活性炭主要可分為煤質成型炭和原煤破碎炭兩大類。其耐酸,耐堿,耐熱,顆粒活性炭在吸咐飽和后,可方便地再生。
煤質活性炭的原料及其對活性炭最終性能的影響
(1)無煙煤:年老無煙煤可制造分子篩活性炭,也有將其磨粉后添加少量化學藥劑,強制性擴孔以制造有商業價值的活性炭;半無煙煤是傳統的催化劑載體活性炭的生產原料。
(2)煙煤:貧煤、貧瘦煤和瘦煤制成的活性炭,微孔(孔直徑≤2nm)和細中孔(孔直徑2~10nm)似乎較為發達;焦煤和1/3焦煤與其它煤種配合使用,能明顯提高最終活性炭產品的機械耐磨強度;肥煤制成的活性炭吸附性能尚可,但機械強度較低;弱粘煤,可直接生產出高性能的原煤破碎活性炭,適用于飲用水的深度處理;配以適當的其它煤種時,可制造出氣相吸附及催化劑載體用活性炭品種,可以很容易地用其它原料改變其孔隙結構,制造出各種用途的專用炭產品,可加工性能非常優異;1/2中粘煤、弱粘煤和不粘煤,大多數僅能用于柱狀炭的制造,不適于用來生產壓塊炭、直接破碎炭或球形炭。
(3)褐煤,北方的褐煤煤化程度較高,南方的褐煤屬年輕褐煤。兩類褐煤均不能單獨制成壓塊炭或直接破碎炭(原因是粉化率過高),可以制得大中孔發達的柱狀成型炭。
(4)泥煤,又稱泥炭。與褐煤的際遇相似,泥煤幾乎是一種完全被國內活性炭制造業遺忘的煤種。
煤質活性炭分為:煤質直接破碎顆粒活性炭、壓塊/壓片/壓丸法無定形破碎顆粒活性炭、柱狀成型顆粒活性炭(具有一些其它炭品種無法替代的優勢如機械強度高、顆粒規整度好、再生性能優越等)、煤質球形活性炭、煤質活性炭分子篩。
煤質柱狀活性炭選用優質無煙煤為原料,它的外觀為呈黑色圓柱狀顆粒;特點具有合理的孔隙結構,良好的吸附性能,機械強度高,易反復再生,造價低等特點;由于柱狀活性炭的種種優點,目前已經廣泛應用于毒氣體的凈化,廢氣處理,工業和生活用水的凈化處理,溶劑回收等方面。柱狀活性炭也分大小,通常常指粒徑,大小分為了1.5MM~10MM不等,可根據需求工藝不同而選擇。
煤質柱狀活性炭價格
大風量低濃度的廢氣碘值750可實現,碘值的高低也能看出是否具有再生價值。價格區間在2500-4500之間每噸不等。回收成本是根據用過之后的狀態決定:處理什么樣的廢氣、達到怎樣的飽和程度、還有有多大的價值等等,運費、人工、回來再次煅燒、消耗等決定。再生設備復雜:回來還要進爐子、再次煅燒、除塵、損耗等很多道工序。活性炭使用周期在一兩年。
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