柱状活性炭主要由煤及木屑、果壳加工而成,经过加工的柱状活性炭具有发达的孔隙结构,也是构成柱状活性炭作为净水活性炭强有力吸附能力的保证。
现代工业污水特性:
现代工业污水种类多,污水中不单含有待处理的杂质,还有大量金属物质、有机物质、有色有味及强酸碱等特性,主要以化工废水和印染废水等,其中印染废水主要以高色度、高COD、低生化性等,处理起来较为困难,因为即使一小部分印染原料,都可以污染大面积水体,水中生物植物,因此印染废水不但要处理水质中的杂质,还要对进行脱色除味,才能达到预定排放标准。
目前常使用的脱色处理方法有臭氧氧化、氧化、活性炭吸附、凝聚沉降等几种方式。
柱状活性炭作为一种多用途的吸附材料,其催化特性、机械特性、化学特性等具有明显的优势,让柱状活性炭具备了强大的吸附能力、再生能力及稳定的吸附能力。
柱状活性炭催化特性:
柱状活性炭在吸附过程中往往伴随着催化反应,如柱状活性炭可以吸附,经过催化可以生成,再次回收利用。
催化反应得益于柱状活性炭表面的氧化物及络合物,可以对于一些气体发生催化反应,如和可以生成等。
而柱状活性炭与一些物质可以形成络合物,这种物质可以很大程度上提升柱状活性炭的催化能力,例如柱状活性炭可以利用载持钯盐的特性,可以催化反应速度,提升反应效率。
哪些特性决定了柱状活性炭的吸附优势
柱状活性炭机械特性:
(1)粒度:粒度有标准的筛分法,优质的柱状活性炭粒度均匀,颗粒细小,相对的柱状活性炭价格也偏高。
(2)堆积密度。空间溶剂内单位体积越大代表柱状活性炭的孔隙空间月发达。
(3)强度:代表柱状活性炭的破碎率,及柱状活性炭的使用寿命。
这些特性中,密度影响柱状活性炭大小;粒度影响柱状活性炭过滤;破碎率与柱状活性炭的使用寿命及再生挂钩。
柱状活性炭化学特性:
柱状活性炭主要以物理吸附为主,除味除臭用柱状活性炭比重是多少,化学吸附为辅,柱状活性炭化学特性主要取决于表面的少量物质,如羰基、羧基、酚类,有利于木质柱状活性炭的化学效果,提升柱状活性炭的部分性能。
挥发性有机物与可提取有机物分子极性不同,挥发性物质主要以一些极性较小的有机物为主,可提取有机物分子极性较大,柱状活性炭本身可视为非极性吸附剂,对于非极性物质要强于极性物,分子极性越小,分子量越大,就越有利于柱状活性炭的吸附,因此柱状活性炭对于可挥发有机物要强于可提取有机物。
柱状活性炭对于两者的吸附量与分子量关系截然相反,随着可提取有机物分子量的增加,柱状活性炭的吸附能力就会减弱;而对于挥发性有机物随着分子量的增加柱状活性炭的吸附能力就会增强。
煤质柱状活性炭吸附质(溶质或污染物)的性质,同一种煤质柱状活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别
(一)溶解度
对同一族物质的溶解度随链的加长而降低,而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小,越易吸附。
如活性炭从水中吸附有机酸的次序是按甲酸--丙酸--丁酸而增加。
(二)分子构造吸附质分子的大小和化学结构对吸附也有较大的影响。因为吸附速度受内扩散速度的影响,吸附质(溶质)分子的大小与活性炭孔径大小成一定比例,***利于吸附。在同系物中,分子大的较分子小的易吸附。不饱和键的有机物较饱和的易吸附。芳香族的有机物较脂肪族的有机物易于吸附。
(三)极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂,对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。(四)吸附制裁(溶质)吸附质的浓度在一定范围时,随着浓度,吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化,活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。
柱状活性炭在臭气脱除领域的应用:生活空间中大的污染源是吸烟产生的烟气,其成分中仅己经鉴定出来的就有2000种以上。烟气是复合气气,其中包括氨、胺类、毗陡等碱性气气,醋酸、硫醇等酸性气气以及醛类、醚类等中性气气。普通活性炭对恶臭物质的选择吸附性能稍差,且吸附量小,浸渍活性炭是常用的脱臭剂。在处理酸性臭气时,常采用添载碱类如NaOH.、KOH等的煤质颗粒活性炭处理,硫醇等酸性臭气;在处理碱性气体时,通常向煤质活性炭中负载磷酸、***、柠檬酸和苹果酸等;而在处理中性气体时,常采用负载了卤素系金属盐类的煤质活性炭。脱臭煤质活性炭的一般性能指标。
柱状活性炭生产中使用***广泛的炭化设备,回转炭化炉是目前国内外煤质活性炭生产中使用***广泛的炭化设备,根据加热方式的不同可以分为外热式和内热式两种。外热式回转炭化炉主要通过辐射加热物料使之炭化;物料氧化损失较小;内热式回转炭化炉则是物料直接与加热介质接触,因而物料氧化程度较高,但其热效率高,产品具有较高的得率和强度,目前国内的活性炭生产企业多采用内热式回转炭化炉。
外热式回转炭化炉主要由筒体、外加热器、支撑体和传动机构组成。炉体内倾斜设置有一个回转炉管,回转炉管的内壁上设有导热耐腐蚀内衬,回转炉管伸出炉体两端的外壁上设有滚圈,滚圈支承在底座的托轮上,回转炉管的外壁上还设有大齿轮圈,驱动电机通过减速机、小齿轮带动大齿轮圈缓慢旋转;回转炉管的两端进出口通过炉管密封压盖分别与静止的炉尾和炉头连通,炉尾的下壁面设有原料迸料管,炉尾的顶端设有前尾气出口,炉头的底端设有活性炭出料口,炉头的顶端设有后尾气出口。炉体内物料不与烟气接触,通过加热炉加热转筒筒壁加热物料,物料在转筒内被翻料板不断扬起加热,炉体一般选用轻质耐火保温砖或全纤维结构,转筒根据温度及物料性质选用不同材质的钢材。
外热式回转炭化炉自动化程度高,维护及操作简单,温度控制稳定,脱硫脱销用柱状活性炭***,活化反应速率稳定,尾气产生量少且易于处理回收,连续化生产活性炭运行稳定。
煤质柱状活性炭过滤工艺主要特点
a.运行费用低,不需高扬程大流量的反冲洗泵。用电设备空气提升泵的平均能耗为0.009kWh/m3原水,而且可采用TIS、LIS等方式的间歇洗沙方式,进一步降低运行费用。
b.维护费用低,活性砂过滤器在运行过程当中除石英砂滤料外没有任何转动部件,故障率低,维护费用省。滤料的使用寿命为15-20年,空气提砂泵的使用寿命为10年。而普通滤布滤池滤布的使用寿命仅为两年。
c.效率高,24小时连续工作,不需停机反冲洗。不需反冲洗阀门和备用过滤器。清洗水自用水量仅为总进水量的1-3%,并可以通过压力控制进一步降低清洗水量。
d.水头损失小,由于采用了单击滤料且滤料清洁及时,因此煤质活性炭过滤器水头损失很小,总水头损失≤0.5m。
e.一次性***低,不需单设混凝池、澄清池等设施,不需反冲洗泵和电动、气动阀门等设备,工程量小,一次性***省。
f.出水水质稳定、过滤效果好。滤料清洁及时,可保证高质、稳定的出水效果,无周期性水质波动现象,无初滤液问题。出水浊度平均值为1NTU。
d.进水水质要求宽松,可长期承受150mg/L浓度SS进水水质,短时承受400 mg/L浓度SS冲击而出水水质不变。
g.自动化程度高,通过气动控制柜和电动控制柜完成全自动控制,实现无人职守。
h.占地面积小,外形美观。由于活性砂过滤器将传统的三段式再生水处理工艺为一体,节省用地约70-80%。活性砂滤池可以建设在再生水车间下部,上部为控制部分和检修平台。外观更美观、紧凑。
工业有机废气,选择煤质柱状活性炭的更多,其次是选择蜂窝状活性炭,用椰壳活性炭的不多。
1、煤质柱状活性炭的吸附性能可以满足要求;
2、煤质柱状活性炭填装之后,缝隙比椰壳活性炭更大,净化效率更高;
3、同样碘值,煤质柱状活性炭价格更低,处理成本更低;
4、煤质柱状活性炭和椰壳活性炭一样,都可以再生;
5、有机气体处理,除味除臭用柱状活性炭滤料,70%以上用的都是煤质柱状活性炭;
6、除了椰壳活性炭和煤质柱状活性炭之外,处理有机废气,还可以选择蜂窝状活性炭,主要材质也是煤质,但是这种蜂窝状活性炭的碘值不高,只能达到600mg/g左右,盐城柱状活性炭,再高不好做。这几年蜂窝状活性炭在处理VOC中用途很广,很受用户欢迎,因为它的外观特点,净化效率更高,缺点是不会再生,碘值低。
确实是有区别的,吸附的东西不一样,煤质活性炭孔径小,比表面积小些,有机大分子选择椰壳碳较多。
柱状活性炭液相和气相两种吸附原理介绍
柱状活性炭吸附分液相吸附和气相吸附两类,液相吸附能力常以吸附等温线进行评价,气相吸附能力以溶剂蒸气吸附量评价。吸附等温线表示一定温度下吸附系统中被吸附物质的分压或浓度与吸附量之间的关系,即当保持温度不变,可测得平衡吸附量和分压或浓度间的变化关系。以剩余浓度为横轴,以活性炭单质量的吸附量为纵轴可绘出关系曲线。当保持分压或浓度不变,可测得平衡吸附量和温度间的变化关系,绘出关系曲线,即吸附等压线。
由于在工业装置中少量成分吸附大致在等温状态下进行,所以吸附等温线***为重要和常用。溶剂蒸气吸附量表示气相吸附性能,可用颗粒活性炭的吸附率的测定为例,在规定的试验条件下,即规定的炭层高度、气流比速、吸附温度、测定管截面积、蒸气浓度的条件下,持含有一定蒸气浓度的混合空气流不断地通过活性炭,当达到吸附饱和时,活性炭试样所吸附的质量与试样质量之百分比作为的吸附率。
柱状活性炭应用中对于吸附能力,好用实际拟用的活性炭、操作的条件、具体的处理物进行评价测试。活性炭的吸附量,即单位活性炭所吸附的吸附质的量,工业上也有称为活性炭的活性,柱状活性有两种表示方法:静活性-----即通常所指的吸附剂达到平衡的吸附量。动活性----是指流体混合物通过活性炭床层,其中吸附质被吸附,经一些时间的运作,活性炭床层流出的流体中开始出现含有一定的吸附质,说明活性炭床层失去吸附能力,此时活性炭上已吸附的吸附质的量,就称为活性炭的活性。是设计大量的、经常的、重要的吸附系统所需的数据。
煤质颗粒活性炭选用优质无烟煤和焦油为原料,采用***工艺加工精制而成。外观为黑色柱状颗粒。有孔隙率发达、比表面积大、吸附力强、机械强度高、易反复再生、造价低等特点。广泛用于有***体净化、废气处理、工业和生活用水的净化处理、溶剂回收等方面。
煤质颗粒活性炭脱硫技术开始于20世纪60年代,20世纪90年代在德国、日本等工业发达***开始推广应用。该技术脱除SO2的原理是将烟气中的SO2、O2和H2O吸附后在煤质颗粒活性炭表面反应生成***从而达到脱除的目的。脱硝则是采用选择性催化还原法,通过煤质颗粒活性炭表面的活性中心催化氮的氧化物与还原剂及烟气中的O2反应生成对环境无害的N2和H2O。
目前,煤质颗粒活性炭烟气净化工艺中,脱除装置主要为固定床和移动床,再生方法则有水洗和加热两种方式。在脱除装置方面,固定床操作简单,脱除效率高,但设备庞大,连续性较差;移动床反应器占地空间少,连续性好,但结构相对复杂,吸附剂移动过程中会造成一定机械磨损,需要连续补给新鲜吸附剂。
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