山東臨朐縣海源活性炭廠,位于濰坊市臨朐縣冶源鎮(zhèn)西圈村,建廠多年來,經(jīng)不斷發(fā)展,現(xiàn)已成為一家綜合性濾料廠家,產(chǎn)品有:各種型號用途活性炭,廣泛應(yīng)用于污水處理、工業(yè)廢氣吸附、飲料水處理、凈水過濾、電廠水預(yù)處理、廢水回收前處理、生物法污水處理。 臨朐縣海源活性炭廠,是一家從事活性炭生產(chǎn)20年的生產(chǎn)廠家,產(chǎn)品20多個型號,覆蓋不同領(lǐng)域的活性炭使用環(huán)境,產(chǎn)品營銷全國,質(zhì)量穩(wěn)定如一,初心不改,一切為環(huán)保事業(yè)做出應(yīng)有的貢獻,始終將青山綠水作為自己產(chǎn)品質(zhì)量的要求。
地址:山東臨朐縣冶源鎮(zhèn)西圈村
蜂窩活性炭果殼活性炭的優(yōu)勢
對于市場上出現(xiàn)的產(chǎn)品,我們總是會保持觀望,不過,也有一些人,會走在時代的,他們習(xí)慣于做產(chǎn)品的嘗試者,這樣的人往往可以更早的品嘗到新產(chǎn)品帶給人們的好處,現(xiàn)在,就有很多人在嘗試使用一種新型的污水廢氣活性炭。
說到污水廢氣活性炭,大家應(yīng)該不會陌生,在我們的家里,在我們的車子里,也許就放著幾袋子的活性炭,之所以放著它,是因為我們希望通過它來改變我們身處的環(huán)境,使我們的環(huán)境變得更加干凈。事實上,隨著我們周圍輻射和甲醛的越來越多,我們?nèi)祟愂遣坏貌幌朕k法來為自己創(chuàng)造一個清新的環(huán)境。但是對于那些企業(yè)管理者來說,使用活性炭卻是出于企業(yè)發(fā)展的考慮,他們希望能夠通過活性炭來提高企業(yè)的產(chǎn)品純度,使企業(yè)得到更好的發(fā)展?! ?br />
在以前,人們使用的蜂窩活性炭都是煤質(zhì)活性炭,煤質(zhì)活性炭雖然吸附能力也不錯,但是,相比我們目前所說的果殼活性炭來說,它的吸附能力就顯得一般般了。這是因為什么呢,因為果殼活性炭的孔隙更小,因此過濾能力更高,很多企業(yè)使用了果殼活性炭以后,污水處理都輕易的達標了。
污水廢氣活性炭?;钚蕴吭跁r當(dāng)?shù)臈l件下經(jīng)注強氧化劑處理,可以提高具表面酸性基團的相對含量,增加表面極性,從而增強其對極性化合物的吸附能力。常用的氧化劑有IINO。,H5O,等,實驗研究,通過對活性炭進行強氧化表面處理后,對于神不同氣體和蒸汽進行吸附,結(jié)果表明,改性活性炭對果,乙胺等的吸附容量大大降低,主要是因為活性炭表面經(jīng)過強氧化后缺失了大量的微孔,而對氨水和本的吸附能力卻大大增強,這主要是因為活性炭表面氧化物的增加,因此,隨著活性炭表面氧化物的增加,具對極性分子的化學(xué)吸附也增強,
通過還原劑對活性炭進行表面還原處理,可以提高活性炭表面堿性基團的相對含量,增加表面的非極性,提高活性炭對非極性物質(zhì)的吸附能力,常用的還原劑有、N、NaOH等,表面還原后的活性炭,在對染料處理時表現(xiàn)出不一樣的特性,對于陰離子染料,活性炭表面堿度和吸附效果間有著密切的聯(lián)系,吸附機理是活性炭表面無氧Lewis堿位與被吸附染料的自由電子的交互作用,而對于陽離子染料,活性炭表面的含氧官能團起到了積極的作用,可是經(jīng)過熱處理的活性炭依然對陽離子染料有良好的吸附效果,這說明靜電吸附和色散吸附是兩種相當(dāng)?shù)奈綑C制()。
通過液相沉積的方法可以在活性炭表面引入特定的雜原子和化合物,利用這些物質(zhì)與吸附質(zhì)之間的結(jié)合作用,增加活性炭的吸附能力,在液相沉積時,浸清劑的種類是影響活性炭吸附效果的主要因素,針對不同的吸附質(zhì),可以采用不同的浸清劑對活性炭進行處理,以得到良好的吸附效果。
值得注意的是,在對活性炭進行表面官能團的改性時,也伴隨著活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的變化,其表面積,孔容積以及孔徑分布都會有一定的變化,這也會影響活性炭的吸附,所以,在進行表面官能團的改性時,針對不同的吸附條件和吸附質(zhì)采取不同的改性,要綜合考慮物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)雙重變化引起的影響(9.3),吸附質(zhì)
污水廢氣活性炭的吸附效果跟吸附質(zhì)本身的性質(zhì)有著很大的關(guān)聯(lián)性,通常,在不考惠活性炭自身孔徑結(jié)構(gòu)對大分子的"篩謔”作用時,由于大分子物質(zhì)吸附能較高,所以大分子物質(zhì)更易被吸附,對于水體中的小分子有機物,分子量大的更易被活性炭吸附、
對于揮發(fā)性有機化合物、分子量越大,其去除率就越高,而可提取有機物期恰恰相反,其吸附效果是隨著分子量的減小而增強。這是由于揮發(fā)性有機化食物的極性較小,而可提取的有機化合物的極性比較大,由于活性炭本身的性質(zhì),可以將其看做一個非極性吸附劑,所以更易吸附水中的非極性物質(zhì)而不易
污水廢氣活性炭在制備過程中,由于活化劑(水蒸氣、氫氧化鉀、磷酸等)侵蝕活化作用,產(chǎn)生大量的孔隙結(jié)構(gòu),這些孔隙結(jié)構(gòu)的形成,增加了污水廢氣活性炭的比表面積,使其具備的吸附能力。污水廢氣活性炭的吸附能力不但與其孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān),還與其表面化學(xué)性質(zhì)一-表面的化學(xué)官能團、表面雜原子和化合物有關(guān)。不同的表面官能團、雜原子和化合物對不同的吸附質(zhì)有明顯的吸附差別。在活化過程中,活性炭的表面會形成大量的羥基、羧基、羰基等含氧表面配合物,不同種類的含氧基團是活性炭的活性位,它們能使活性炭表面呈現(xiàn)微弱的酸性、堿性、氧化性、還原性、親水性和疏水性等。這些構(gòu)成了活性炭性能的多樣性,同時影響活性炭與活性組分的結(jié)合能力。一般而言,活性炭表面含氧官能團中的酸性化合物越豐富,吸附極性化合物的效率越高;而堿性化合物較多的活性炭易吸附極性較弱的或非極性的物質(zhì)。
為了增強污水廢氣活性炭的吸附能力,常常對其進行改性處理。通過化學(xué)氧化、還原以及負載等改性方法可使活性炭表面的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變,增加酸堿基團的相對含量可選擇吸附極性不同的物質(zhì),或通過增加特定的表面雜原子或化合物來增強對特定吸附質(zhì)的吸附。
污水廢氣活性炭的功能和應(yīng)用
據(jù)統(tǒng)計,人類約有70%的時間在室內(nèi)度過。比起室外空氣污染,室內(nèi)境污染對健康的危害更為直接,危害程度更大。20世紀70年代出現(xiàn)的“建筑物綜合征”、“軍團病”等病癥經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)與室內(nèi)空氣有關(guān),之后研究發(fā)肺癌和哮喘也與室內(nèi)空氣污染有關(guān),甚至新生兒畸形、智力低下等問題主要因也是室內(nèi)空氣污染。這些研究結(jié)果使得人們越來越重視室內(nèi)環(huán)境污染。有部門評估了室內(nèi)空氣污染的結(jié)果,顯示我國每年由室內(nèi)污染引起的超額死亡已達十余萬人,并且在逐年增加[20]。目前,室內(nèi)空氣污染的治理方法主要吸附法、化學(xué)噴涂法、光催化氧化法等,其中活性炭吸附法由于其治理效好、使用方便、成本低等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用。
室內(nèi)污染源種類、危害及來源
室內(nèi)空氣污染物種類繁多,主要有生物性污染物(細菌)、化學(xué)性污染(甲醛、甲苯、苯等揮發(fā)性有機物)、放射性污染物(氧及其子體)。這些污染來源廣泛,但是濃度較低,屬于低濃度污染物[21]。活性炭用于室內(nèi)污染物理主要是針對化學(xué)性污染物。
甲醛污染
甲醛(formaldehyde),一種室溫下無色具有強烈刺激性氣味的氣體,易于水以及乙醇、乙醚等有機溶劑,其40%的水溶液稱為“福爾馬林”,是醫(yī)行業(yè)普遍采用的消毒劑。甲醛還是重要的工業(yè)原料和試劑,主要用作合成脂、燃料、藥品、試劑和多種化工產(chǎn)品,如脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛、氨基醛樹脂、酚醛樹脂等。
污水廢氣活性炭用于“三苯”廢氣吸附凈化,有三種工藝:
一是污水廢氣活性炭吸附脫附回收。活性炭吸附一定量污染物后,用水蒸氣進行脫附,并進行冷凝分離,回收溶劑。該工藝適合處理單一組分廢氣,但投資較大,不適于小廠使用。
二是污水廢氣活性炭吸附催化燃燒?;钚蕴课轿廴疚锖?,用熱風(fēng)解吸,解吸下來的污染物采取催化燃燒。該工藝適合處理大風(fēng)量有機廢氣,無二次污染,自動控制能力高。但由于活性炭層厚,容易因為熱量堆積引發(fā)自燃,安全性差。
三是污水廢氣活性炭分散吸附、集中再生。適用于廢氣排放點多、面廣、規(guī)模小、資金少的廠家。吸附器結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵,該設(shè)備外形是環(huán)形,占地面積小,主要是考慮到顆粒活性炭層厚度、氣流分布、阻力處理能力、活性炭的裝卸更換。再生全過程是在活化爐內(nèi)預(yù)熱、脫附、煅燒活化和爐內(nèi)廢氣燃燒及冷卻出料。這種活性炭凈化廢氣裝置已有許多小型廠投入使用。
活性炭吸附法工藝過程包括:活性炭吸附廢氣中的“三苯”溶劑;吸附飽和后的活性炭脫附和溶劑回收;活性炭活化再生。用活性炭回收苯類溶劑,一般在常溫下吸附,以蒸汽在110℃以下解吸,冷凝分離回收。例如,天津石油化纖廠回收對二甲苯,西安石棉制品廠回收汽油和苯。合成纖維廠的廢氣中有對苯二甲酸二甲酯裝置的氧化尾氣主要含對二甲苯,采用活性炭立式吸附器,將氧化尾氣通過后經(jīng)冷卻分離,回收對二甲苯。污水廢氣活性炭飽和后用熱空氣再生。脫附的有機物送入焚燒爐焚燃,效果好。成本高。
工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化硫廢氣可分為兩類,有色冶煉廠等排放的高濃度廢氣,都以低.5%,如不于治理排放,嚴重污染空氣。接觸氧化法回收硫酸:火電廠等鍋爐煙氣量大、濃度低煙氣脫硫技術(shù)有兩百多種,目前火電廠應(yīng)用的僅約十種,常用的有濕式石灰石-石膏工藝、噴霧干燥工藝、爐內(nèi)噴鈣扣爐后增濕工藝,循環(huán)流化床工藝等,應(yīng)用活性炭治理工藝也在不斷開發(fā),已有較成熟的工業(yè)應(yīng)用,活性炭中的二氧化硫吸附,在低溫(20~100℃)主要是物理吸附:在中溫(100~150℃)主要是化學(xué)吸附,活性炭表面對二氧化硫和氧的反應(yīng)具有催化作用,生成三氧化硫,從而與水生成硫酸;在高溫(>250℃)幾乎全是化學(xué)吸附?;钚蕴课蕉趸蚨闪蛩幔厝?、濃縮成70%硫酸,再可制磷肥,
國外煙氣脫硫的吸附床型有多種:例如日立工藝用固定床,Westvco 工藝用沸騰床,住友BF工藝用移動床,其中以移動床工藝較為成熟,這種方法在再生時產(chǎn)生大量稀硫酸,產(chǎn)出高濃度的二氧化硫,可通過現(xiàn)有的成熟工藝轉(zhuǎn)變?yōu)榱螯S或濃硫酸等化工產(chǎn)品,變害為利,是一種除塵和脫硫率高的不產(chǎn)生二次污染的技術(shù);松木坪電廠采用活性炭吸附塔,入口二氧化硫濃度3200mL/m.效率>90%,100g活性炭吸附量>12.3g。脫除廢氣中的二氧化硫也可應(yīng)用裝填活性炭的滴流反應(yīng)器。影響反應(yīng)器性能的主要操作參數(shù)是氣體空速、床層溫度、操作周期、液體噴淋時間占整個周期的百分比以及噴淋液中的硫酸濃度,在較低的床層溫度下,升高溫度有利于二氧化硫的脫除,而在較高溫度下由于氣體溶解度的下降和床層過快失水,使溫度的影響不顯著。
活性炭浸清含碘物作為催化劑,用于煙氣脫硫的優(yōu)點是:反應(yīng)過程中的碘能將二氧化硫催化氧化為硫酸,碘還原為碘化氫,碘化氫在活性炭上氧化為碘,從而循環(huán)反應(yīng),大大提高了活性炭對二氧化硫的吸附量,炭表面形成了活性中心,從而促進催化氧化的進行。通過測定不同時間活性炭上三氧化硫的蓄積量的研究,發(fā)現(xiàn)整個過程可分為兩個不同反應(yīng)機理的階段,在三氧化硫蓄積量小的情況下,三氧化硫?qū)Χ趸蚝脱醯奈讲划a(chǎn)生影響;在三氧化硫蓄積量達到一定程度后,則成為一種阻抑物。2治理含氮氧化物廢氣
氮氧化物(NO,)種類很多,主要的是一氧化氮和二氧化氮,也是形成酸雨和光化學(xué)煙霧前體的污染物。污染源來自燃料的燃燒、機動車和硝酸氮肥等化工廠,大部分燃燒方式中排放物的主要成分為NO,占NO,總量的90%
以上
污水廢氣處理活性炭還原劑,1、在貯存中要嚴格避免與強氧化劑直接接觸。氯、次氯酸鹽、、臭氧和過氧化物等均屬強氧化劑。2、污水活性炭與烴類(油、、原料、油脂、顏料稀釋劑等)混合,可以引起自然。因此污水活性炭與烴類的貯存隔開。與池式過濾器相似,只是將濾料由砂改成了顆粒狀活性炭而已,過濾器的底部可裝填0.2~0.3m高的鵝卵石及石英砂濾料作為支持層,石英砂上面再裝填1.0~1.5m厚的活性炭作為過濾吸附層?;钚蕴窟^濾器結(jié)構(gòu)如上圖。
污水廢氣處理活性炭日常維護: (1)系統(tǒng)長期停運后,重新開啟時,要對濾料進行約5分鐘的正洗,沖洗至出水清澈為止. (2)系統(tǒng)初次運行或長期停運后再運行時,應(yīng)對設(shè)備進行排氣:開啟排氣閥,進水閥,然后進水,直到排氣閥排出水沒有空氣為止(部分小型過濾器不單設(shè)置排氣閥,可用出水口進行排氣). (3)對于大型過濾器,可用空氣擦洗,以增強反沖洗效果,一般通入壓縮空氣(強度10~18l/s.m2),然后進水反沖洗. (4)設(shè)備反洗時應(yīng)控制好反沖洗強度,應(yīng)避免活性炭沖洗泄漏出系統(tǒng). (5)根據(jù)進水水質(zhì)的情況,應(yīng)定期更換活性炭濾料.
污水廢氣處理活性炭選用椰殼為原料,采用轉(zhuǎn)爐活化工藝并經(jīng)風(fēng)選、破碎、篩分等處理精制而成,具有強度高粒度均勻,微孔結(jié)構(gòu)發(fā)達、對金絡(luò)合物選擇性吸附強、容易解析可多次再生,反復(fù)使用。它對貴重金屬有的吸附性能,主要用于炭漿法、堆浸法的黃金提取和冶金工業(yè)中貴金屬的分離、提取。如在黃金冶煉中,特別是炭漿法,對浸法提金工藝有好的效果。主要用于炭漿法提取黃金及其它貴重金屬的提取。低口礦,高得率回收黃金,是金礦理想的活性炭。 環(huán)?;钚蕴坑猛荆?主 要用于堆浸法或炭漿法提取黃金冶金工業(yè)中貴金屬的分離和提取,目前是用于飲用水的凈化、除氯、除藻、吸氧、催化載體方面效果好的一種活性炭,可用于凈水器、慮芯填充物等凈水設(shè)備;可用于碳漿法,堆浸法和黃金提取以及冶金工業(yè)中貴金屬的分離和提取,也可用于水質(zhì)凈化。 環(huán)?;钚蕴窟m用范圍: 產(chǎn)品主要用于飲用水、純凈水、制酒、飲料、工業(yè)污水的凈化、脫色、脫氯、除臭;也可用于煉油行業(yè)的脫醇等。 產(chǎn)品特征: 1、微孔的發(fā)達,多。 2、具有的飽和后再生的的特點。 3、強度比較的高,不易被粉碎。 4、吸附性的好,能夠吸附污水中的大量微粒。 5、具有的實用性和凈水效果
污水廢氣處理活性炭的使用細節(jié) 1、運輸與裝卸:活性炭在運輸過程中,不得用鐵鉤拖拽,應(yīng)防止與堅硬物質(zhì)混裝,不可強烈振動、磨擦、踩、砸,嚴禁拋擲,應(yīng)輕裝輕卸,以減少炭粒破碎,影響使用。 2、儲存:應(yīng)儲存于陰涼干燥處,防止內(nèi)外包裝袋破裂,防止受潮和吸附空氣中其它物質(zhì),影響使用效果。嚴禁與有毒有害氣體或易揮發(fā)物質(zhì)混放,存放要遠離污染源。 3、嚴禁水浸:環(huán)?;钚蕴繉儆诙嗫仔晕筋愇镔|(zhì),所以在運輸、儲存和使用過程中,都要防止水浸,因水浸后,水填充了活性孔隙,減少了椰殼活性炭比表面與氣體的直接接觸,嚴重影響使用效果。 4、防止焦油類物質(zhì):在使用過程中,應(yīng)禁止焦油類粘稠物質(zhì)進入椰殼活性炭床,以免堵塞椰殼活性炭孔隙或遮蓋了椰殼活性炭展開表面,使氣體不能與椰殼活性炭展開表面接觸,失去應(yīng)用效果,如氣體中含有此類物質(zhì),應(yīng)在氣體進入椰殼活性炭床行(好有除焦設(shè)備)以達到好的應(yīng)用效果。 5、防火:椰殼活性炭在儲存或運輸時,防止與火源直接接觸,以防著火。椰殼活性炭再生時避免進氧并再生,再生后用蒸氣冷卻降至800℃以下,否則溫度高,遇氧,椰殼活性炭自燃。 6、使用:裝填時應(yīng)先篩去因搬運產(chǎn)生的碎粒與粉塵。然后層層均勻鋪開,不得從進料孔處直接倒入,以免使大小顆粒裝填不均,終造成氣體偏流,影響使用效果。裝填結(jié)束,開車前應(yīng)先吹空,吹出活性炭表面粘附粉塵,避免開車后粉塵帶入后工段而影響正常生產(chǎn)。 7、需知:濕的椰殼活性炭需要從空氣中除去氧,在密閉的容器內(nèi)氧的消耗會造成有毒的環(huán)境,假如工人進到含有活性炭的容器內(nèi)適當(dāng)取樣或低含氧空間作業(yè),應(yīng)遵守相關(guān)標準及作業(yè)規(guī)范。
廢氣處理活性炭是一種多孔性的含炭物質(zhì),它具有高度發(fā)達的孔隙構(gòu)造,是一種優(yōu)良的吸附劑,每克椰殼活性碳的吸附面積更相當(dāng)于就個網(wǎng)球場之多。其組成物質(zhì)除了炭元素外,尚含有少量的、氮、氧及灰份,其結(jié)構(gòu)性則為炭形成六環(huán)物堆積而成。由于六環(huán)炭的不規(guī)則排列,造成了活性炭多微孔體積及高表面積的特性?;钚蕴靠捎稍S多種含炭物質(zhì)制成,這些物質(zhì)包括木材、鋸屑、煤、焦炭、泥煤、木質(zhì)素、果核、硬果殼、蔗糖漿粕、骨、褐煤、石油殘渣等。其中煤及椰子殼已成為制造活性炭常用的原炓。
山東 臨朐縣海源活性炭廠,位于濰坊市臨朐縣冶源鎮(zhèn)西圈村,老龍灣畔,建廠多年來,經(jīng)不斷發(fā)展,現(xiàn)已成為一家綜合性濾料廠家,產(chǎn)品有:各種型號用途活性炭、蜂窩、柱狀、顆粒、粉末活性炭,石英砂.錳沙.無煙煤,廣泛應(yīng)用于污水處理、工業(yè)廢氣吸附、污水處理、飲料純凈水處理、電廠水預(yù)處理、廢水回收前處理、生物法污水處理、廢水處理、石化無堿脫醇、溶劑回收(因為活性炭可吸附有機溶劑)、化工催化劑載體黃金提取、化工品儲存排氣凈化、制糖、酒類、味精、食品精制、脫色、乙烯脫鹽水填料、汽車尾氣凈化、PTA氧化裝置凈化氣體、印刷油墨的除雜、空氣凈化、新房裝修、氣體分離。
污水廢氣活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu),活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。山東 臨朐縣海源活性炭廠,位于濰坊市臨朐縣冶源鎮(zhèn)西圈村,老龍灣畔,建廠多年來,經(jīng)不斷發(fā)展,現(xiàn)已成為一家綜合性濾料廠家,產(chǎn)品有:各種型號用途活性炭、蜂窩、柱狀、顆粒、粉末活性炭,石英砂.錳沙.無煙煤,廣泛應(yīng)用于污水處理、工業(yè)廢氣吸附、污水處理、飲料純凈水處理、電廠水預(yù)處理、廢水回收前處理、生物法污水處理、廢水處理、石化無堿脫醇、溶劑回收(因為活性炭可吸附有機溶劑)、化工催化劑載體黃金提取、化工品儲存排氣凈化、制糖、酒類、味精、食品精制、脫色、乙烯脫鹽水填料、汽車尾氣凈化、PTA氧化裝置凈化氣體、印刷油墨的除雜、空氣凈化、新房裝修、氣體分離。
污水廢氣活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu),活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。活性炭吸附性能不僅取決于活性炭的物理(孔隙)結(jié)構(gòu),而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中,炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵,能與諸如、氮和等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團,這些表面基團的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。射線研究表明,這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣,產(chǎn)生含氧、含和含氮表面化合物。當(dāng)這些邊緣成為主要的吸附表面時,這些表面化合物就改變了活性炭的表面特征和表面性質(zhì)?;钚蕴勘砻婊鶊F分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、等,可促進活性炭對堿性物質(zhì)的吸附;堿性表面官能團主要有吡喃酮(環(huán)酮)及其衍生物,可促進活性炭對酸性物質(zhì)的吸附。 燕酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團為主 ,對堿性物質(zhì)吸附較好;KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團為主,適合于吸附酸性物質(zhì);而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團總體呈中性?;钚蕴课叫阅懿粌H取決于活性炭的物理(孔隙)結(jié)構(gòu),而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中,炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵,能與諸如、氮和等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團,這些表面基團的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。射線研究表明,這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣,產(chǎn)生含氧、含和含氮表面化合物。當(dāng)這些邊緣成為主要的吸附表面時,這些表面化合物就改變了活性炭的表面特征和表面性質(zhì)。活性炭表面基團分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、等,可促進活性炭對堿性物質(zhì)的吸附;堿性表面官能團主要有吡喃酮(環(huán)酮)及其衍生物,可促進活性炭對酸性物質(zhì)的吸附。 燕酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團為主 ,對堿性物質(zhì)吸附較好;KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團為主,適合于吸附酸性物質(zhì);而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團總體呈中性。
污水廢氣活性炭的基本晶體結(jié)構(gòu)活性炭是以碳為主要成分的吸附材料、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,既不像石墨,金剛石那樣具有碳原子按一定規(guī)律排列的分子結(jié)構(gòu),又不像一般炭化物那樣具有復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu),一般認為活性炭是由類似石墨的碳。
污水廢氣活性炭基本上是非結(jié)晶性碳,它由微細的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳氫化合物部分組成?;钚蕴砍醯脑先缒静?、煤等,經(jīng)炭化、活化等過程后,活性炭中部分碳原子之間已形成了微晶碳(活性炭的基本結(jié)晶),但是其面網(wǎng)結(jié)構(gòu)卻沒有采取石墨那樣規(guī)則性的積層結(jié)構(gòu),而是形成圖1-1(b)那樣的亂層結(jié)構(gòu)。除微晶碳外,活性炭前驅(qū)體經(jīng)炭化、活化等過程后仍然有部分未晶化的碳,活性炭被認為是由微晶群和其他未組成平行層的單個網(wǎng)狀平面以及無規(guī)則碳組成的多相物質(zhì)。
目前,在X射線衍射分析的基礎(chǔ)上,已發(fā)現(xiàn)活性炭的微晶碳有兩種不同的結(jié)構(gòu),一種是類石墨結(jié)構(gòu)的微晶碳,其大小隨炭化溫度而變化,大小約由三個平行的石墨層所組成,其寬度約為一個碳六角形的九倍,它與石墨相比,微晶碳中平面面網(wǎng)之間排列不整齊,稱為“亂層結(jié)構(gòu)”,與石墨結(jié)構(gòu)的比較如圖1-1所示;另外一種微晶碳是由于石墨網(wǎng)結(jié)構(gòu)之間的軸向不同,面網(wǎng)之間的間距也不整齊,或石墨層間扭曲,可能因雜原子(如氧、氮等)的進入而穩(wěn)定,碳六面網(wǎng)被空間交聯(lián)而形成無序的結(jié)構(gòu)。Riley認為,在大部分碳材料中(包括活性炭)均含有這兩種結(jié)構(gòu)類型,而活性炭的終特性則取決于它是以哪種類型的結(jié)構(gòu)為主。
富蘭克林把除金剛石以外的碳素物質(zhì)分為容易石墨化的易石墨化碳素和難
活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)
①孔隙結(jié)構(gòu)的形態(tài)?;钚蕴康目紫妒窃诨罨^程中,基本微晶之間清除了各種含碳化合物和無序碳(有時也從基本微晶的石墨層中除去部分碳)之后產(chǎn)生的孔隙,孔隙的大小、形狀和分布等因制備活性炭的原料、炭化及活化的過程和方法等不同而有所差異,不同的孔隙結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮出相應(yīng)的功能。1960年杜比寧把活性炭的孔分為大孔(孔徑大于50nm)、中孔(或稱過渡孔,孔徑2~ 微孔 50nm)和微孔(孔徑小于2nm)三類,這個方案已被國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(International Union of Pure and Applied ,中孔 Chemistry,IUPAC)所接受。在活性炭中這三類大小不同的孔隙是互通的,呈樹 -大孔狀結(jié)構(gòu)。
活性炭的孔道結(jié)構(gòu) 通過高分辨透射電子顯微鏡研究表明,活性炭中的微孔是活性炭微晶結(jié)構(gòu)中彎曲和變形的芳環(huán)層或帶之間的具有分子尺寸大小的間隙??紫兜男螤钍切螒B(tài)各異的,使用不同的研究方法發(fā)現(xiàn):有些是一端封閉的毛細管孔或兩端敞開的毛細管孔,有些孔隙具有縮小的入口(瓶狀孔),還有一些是兩平面之間或多或少比較規(guī)則的狹縫狀孔、V形孔等。
杜比寧分類中大孔的內(nèi)表面能發(fā)生多層吸附,但在活性炭中,由于它的比例很小,所以大部分作為通路供吸附質(zhì)分子進入吸附部位,但它可以決定吸附速率,因此在實際應(yīng)用中也是很重要的。過渡孔在很多情況下和大孔相同,也是作為吸附質(zhì)的通路從而支配吸附速率,但是過渡孔的作用卻不是單純的,它還可以作為不能進入微孔的大分子的吸附部位?;钚蕴康奈阶饔么蟛糠质峭?br />
活性炭比表面積吸附現(xiàn)象發(fā)生在固體的表面,物體吸附能力的強弱很大程度上取決于比表面積的大小。有很多分析方法可以用來測定比表面積,其中常用的是BET法。此外還有流通法、液相吸附法、潤濕熱法。除此之外,通過置射線小角散射也能測定比表面積,但是BET法還是在測定活性炭比表面積方法中常用的。應(yīng)用此法測定的活性炭的比表面積一般為1000m2/g。
活性炭的分類
根據(jù)制造方法、外觀形狀、用途功能以及孔經(jīng)大小的不同,可以將活性炭分為不同種類。從形態(tài)來看,可以分為顆?;钚蕴亢头蹱罨钚蕴浚w?;钚运岵婵煞譃闊o定形和定形兩大類;依據(jù)原料的不同,可以將活性炭分為焦木質(zhì)、石油、煤質(zhì)和樹脂活性炭;根據(jù)使用功能的不同又可以分為液體吸附、催化性能、氣體吸附活性炭;從制造方法來劃分,又分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)生活性炭。
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