活性炭表面含有多种化合物,当它吸附氧时就形成各种基团,在活性炭微晶边缘棱角处的原子或外露晶格缺陷、移位和断层处,是形成氧基团的主要部分。而这些氧基团又分为酸性和碱性两类。酸性基团主要有七种结构型式:①羧基;②酚羟基;③醌型羰基;④正内酯基(n一内酯基);⑤荧光型内酯基(f-内酯基);⑥羧酸酐基;⑦环形氧基。前三种化合物是主要的,而两种内酯基都是从羧基衍生而来的。碱性基团主要有三种,它们均是色烯结构化合物。试验表明,碱性基团形成的量较少,被覆盖的表面积比起酸性基团少得多。活性炭表面除氧基团外,还有硫基团和氮基团,硫基团是硫原子和活性炭表面作用或用表面氧基团置换形成的。根据近年来的电子能谱和傅里叶变换红外光谱对经过硫处理的活性炭进行研究,证实硫化物的种类很多,而且这些化合物在酸碱溶液中的性能非常稳定。氮基团是氮原子同活性炭表面碳原子或表面氧基团作用后形成的基团。如果在一定温度下,用氨及各种有机氨、氮杂茂等处理活性炭,均可使氮原子牢固地结合在表面上。很多试验表明,凡含有氮基团的表面,在催化氧化中,特别是在二氧化硫氧化成三氧化硫的反应中起重要作用。活性炭表面不仅能形成上述几种基团,还能和氟、氯、溴和碘等元素反应,生成新的表面基团,这些基团对活性炭的吸附、催化和作为催化剂载体都有着重要的影响,是值得我们进行深入的研究和探讨的。如羧基对于氯乙烯的合成,醌型羧基对于醋酸乙烯合成均起十分有益的作用。
用于生产活性炭的原材料是十分丰富的,大体上有如下几类:①植物类原料,如木材、锯末、果核、果壳和一些草本植物类等;②矿物类原料,如各种煤和石油残渣等;③各种工业度弃物,如动物的骨和血,废塑料、废橡胶、废轮胎等;④各种有机合成纤维,如聚丙烯腈纤维、人道丝、酚醛树脂纤维、沥青纤维等;⑤各种有机合成材料,如聚四氟乙烯、聚偏二氯乙烯、聚氣乙婚、缩甲基纤维素聚甲醛等;⑥各种油类,如绿油、碳黑油、重油、煤焦油、木焦油、焦糖等。
活性淡的制备工艺有如下几类;①气体活化法(物理活化法);②化学药品活化法(化学活化法);③物理—化学活化法,还可以细分为水蒸气活化法、二氧化碳活化法、水蒸气—二氧化碳混合活化法、氯化锌活化法、磷酸活化法、氢氧化钾和硫化钾活化法等。
活性炭从外观形状上看,有粉状活性炭、粒状活性炭、纤维活性炭。粒状活性炭包括无定形粒状炭、柱状活性炭、球形活性炭、空心球状活性炭及微球炭等。每种炭中又有几个或十几种不同用途的炭,如粉状炭中有化学炭、糖用炭、药用炭、针剂炭及净水用炭等;粒状炭中有净空炭、净水炭、脱硫炭、脱氯炭、脱色炭、载体炭、溶剂回收炭、味精炭、黄金冶炼炭、维尼纶载体炭及防毒面具用炭等。如果要评价活性炭的性能及吸附特性,要根据活性炭的用途和要求的不同,采用合适的指标。活性炭的主要指标有粒度、比表面积、孔隙溶剂、孔分布、真密度、颗粒密度、堆积密度、强度、水分、灰分等;表征吸附性能的指标有苯吸附率、四氯化碳活性、碘值、酚值、糖蜜值、焦糖值、醋酸吸附值、醋酸锌值和亚甲蓝值等;当然还有一些特殊用途的指标。
活性炭是一个优良的吸附剂,它的吸附过程是非常值得我们研究的。吸附进行分为两种情况,一种是静态吸附,一种是动态吸附。为了更深入地了解吸附现象和更好地应用吸附原理,我们不但要研究吸附的热力学,还必须要深人研究吸附的动力学。当两相接触时,二者界面上出现一个其内部组成不同于原来任何一相的区域。同原相内的物质浓度相比,界面上物质浓度增稠,即是吸附。固体的表面吸附气相或液相中的物质,这时固体称为吸附剂,气体或液体称为吸附质。被吸附分子离开固体表面返回气相或液相,称解吸(或脱附)。固体表面吸附,既可在吸附质与吸附剂处于静止状态下发生,也可在吸附质和吸附剂相互移动的条件下,即动态条件发生。在静态平衡下,吸附质在气相(液相)吸附相之间的分布在整个吸附剂层内是一样的,而且仅由给定温度下的吸附等温线,即由具体物质的可吸附性决定的。动态吸附就不是这样的,因为在这种情况下吸附质在两相之间的分布不仅决定于吸附等温线,而且还决定于其他一些因素,如吸附动力学。它包括吸附质向吸附剂表面扩散速度、迁移速度和吸附剂表面对分子的捕捉速度,放出的热量及其放热速度、吸附剂层上的不同位置上流体相的吸附质的浓度、混合物通过吸附剂层的速度分布等等。
1.1活性炭按照材质可以分为五大类:煤质、木质、果壳、石油焦、树脂活性炭。这几种材料根据不同的生产需求都可以最为活性炭制作的原材料。
1.2活性炭按照外观形状可以分为:蜂窝活性炭、柱状活性炭、粉末活性炭、破碎颗粒炭、球形炭、压块活性炭、柱状破碎炭等。
1.3活性炭按照使用范围和方向可以分为:气相吸附活性炭、液相吸附活性炭、催化性能活性炭。同时又可以根据具体的使用工况进一步细划为:油气回收活性炭、脱硫脱硝活性炭、废气处理活性炭、净水处理活性炭、污水处理活性炭等几十种细分领域。
目前市面上的主要活性炭分为气相吸附活性炭和液相吸附活性炭。其中气相吸附活性炭的代表:蜂窝活性炭、柱状活性炭、粉末活性炭;液相吸附活性炭的代表:粉末活性炭、柱状活性炭、椰壳活性炭、破碎活性炭等应用比较广泛。
2.1气相吸附过程中,垃圾焚烧使用粉末活性炭的用量比较大。在其他废气及VOCs有机废气处理过程中,根据废气处理工艺设备的不同,分别适用蜂窝活性炭和柱状活性炭。例如:现有设备为(RCO)催化燃烧设备的,普遍是采用蜂窝活性炭,同时根据废气水分含量的不同一般分别采用耐水蜂窝活性炭、不耐水蜂窝活性炭。现有设备为活性炭吸附罐的,一般采用柱状颗粒活性炭,同时可以根据废气浓度和风速的需要,调整活性炭粒径大小。现有设备为活性炭吸附箱的,可以根据风量、浓度等具体因素决定采用蜂窝活性炭或柱状活性炭。
2.2液相吸附过程中,上水中自来水的处理采用粉末活性炭滤池、破碎颗粒活性炭滤池以及臭氧活性炭联合的生物活性炭的方式比较多。可以有效出去水中溶解物,降低UV的吸收值,降低水中总有机碳(TOC),化学需氧量(COD)及氯的含量。在深度净化水中高质量的椰壳活性炭是最优的选择。下水的处理采用不同级别的粉末活性炭、柱状活性炭比较多。活性炭联合其他不同的工艺对于含汞废水、含钒废水、含磷废水、含氟废水、含氰废水、含烃废水、含多氯联苯废水、含卤烃废水、含有机氯杀虫剂废水、含醛废水、含酮废水、含有机酸废水、含脂废水、含酚废水、含硝基类废水等具有较好的处理效果。
本产品广泛应用于橡胶、粘合剂、印刷、纸加工、合成纤维合成树脂、金属除油、石化等领域。用于回收苯、二甲苯、醚类、酯类等有机溶剂和有机蒸汽。
本产品广泛应用于各个工业领域,用于吸附脱除成分复杂的有机挥发物(VOCs)。
本产品广泛应用于市政水、各类工业污水废水的深度净化处理。在食品、化工、电镀、医药等领域有着广泛应用。
本产品广泛应用于电厂和冶炼厂的废气脱硫脱硝处理,同时在石油、天然气、煤炭和废物焚烧领域废气处理有着广泛应用。
本产品适用于化学试剂、医药原料、医药中间体、生物化工、植物提取、食品酿造等产品的脱色、提纯、精制。
本产品适用于蔗糖、麦芽糖、葡萄糖等糖类脱色和精制,同时也适用于味精、糖精、柠檬酸、香料、食品添加剂等行业深度净化、脱色、提纯和精制。
本产品主要用于垃圾焚烧厂、脱硫喷洒系统、VOCs气体喷洒吸附系统。在处理二噁英等污染性气体有不可替代的作用
任何VOCs处理技术都有其最佳使用范围,VOCs治理并不是一招打天下,任何技术想要最大发挥它的潜能,关键在于正视其优缺点,并知道如何用好或者规避它们。今天重庆活性炭生产厂家就来浅析一下最常见的活性炭吸附法的技术“痛点”。
原理:活性炭是一种表面积大、毛细管较小的小碳粒。这种毛细管具有很强的吸附能力。因为碳粒表面积大,可与气体(杂质)充分接触。当废气由风机提供动力,负压进入活性炭吸附层,由于活性炭吸附剂表面不平衡和不饱和的分子引力或化学键力,当活性炭吸附剂表面与气体接触时,可吸引气体分子,使其聚集并保持在活性炭表面,称为吸附。利用活性炭吸附剂表面的吸附能力,废气与大表面的多孔活性炭吸附剂接触,废气中的污染物被吸附在活性炭表面,使其与气体混合物分离,气体净化后高空排放。
活性炭吸附法早期投资较低,但实际管理难、运维成本高、技术适用性受限,难以持续稳定达标。不适用于含颗粒状废气、含尘废气或含水气。活性炭对有机气体的吸附过程也受多种因素的影响,主要包括温度、相对湿度、酸度、粉尘及二次污染等。
一般情况下,活性炭吸附设备的温度一般要求废气温度低于40℃,25℃的吸附条件较好,但在实际工作环境中很难实现VOCs的恒温吸附。若废气温度超过40℃,活性炭的吸附效率将迅速下降。此外,当活性炭吸附一定量的VOCs后停止工作时,由于温度或压力的升高,已吸附VOCs的活性炭会释放VOCs。
随着相对湿度的增加,活性炭的吸附能力逐渐降低,特别是在炎热季节,湿度相对较高。此外,企业生产过程中产生的VOCs含水量超过50%。因此,在室外环境条件和废气环境条件的共同作用下,活性炭的吸附效率大大降低。
活性炭表面酸性与吸附平衡密切相关。当活性炭表面酸性增加时,对酸性和中性有机物的吸附能力大大降低,而大多数VOC是酸性的。
活性炭对VOCs的吸附主要受活性炭比表面积、孔径等物理特性的影响。由于活性炭的吸附是无选择的,除了吸附VOCs,它还会吸附灰尘。随着活性炭表面粉尘量的增加,活性炭的微孔被堵塞,低于表面积,降低了活性炭对VOCs的吸附能力,导致活性炭“中毒”失活。
废气处理需要大量的活性炭。活性炭吸附饱和后的后续处理相对困难,但只是污染物转移并没消除污染物,容易造成二次污染,不能形成除污环保闭环,存在环保责任风险。