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活性炭參考指標類(lèi)型

碘值碘值是指活性炭在0.02N12/KL水溶液中吸附的碘的量。碘值與直徑大于10A的孔隙表面積相關(guān)聯(lián),碘值可以理解為總孔容的一個(gè)指示其器。糖蜜值糖蜜值是測量活性炭在沸騰糖蜜溶液的相對脫色能力的方法。糖蜜值被解讀為孔直徑大于28A的表面積。因為糖蜜是多組分的混合物,必須嚴格按照說(shuō)明測試本參數。糖蜜值是用活性炭標樣和要測試的活性炭的樣品處理糖蜜液,通過(guò)計算過(guò)濾物的光學(xué)密度的比率而得。堆積重堆積重是測量特定量炭的質(zhì)量的方法
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第三方檢測報告

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成本優(yōu)勢

      公司技術(shù)優(yōu)勢轉化為生產(chǎn)力的一個(gè)重要體現就是大幅降低了公司的產(chǎn)品成本,主要體現在原料消耗、燃料消耗和人力成本三個(gè)方面。通過(guò)對公司自主研發(fā)的“新型活性炭回收工藝”及“尾氣調質(zhì)處理設備”、“完全非金屬靜電除塵器”的應用,大幅消除了生產(chǎn)過(guò)程中尾氣對環(huán)境的不利影響,同時(shí),公司“規?;钚蕴壳鍧嵣a(chǎn)新技術(shù)”充分回收物理法活性炭生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的熱能供化學(xué)法活性炭生產(chǎn),取代燃料供熱模式,從而使產(chǎn)品的綜合能
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企業(yè)簡(jiǎn)介

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公司簡(jiǎn)介

佛山市萬(wàn)展活性炭科技有限公司成立于2013年,注冊資本300萬(wàn)元,公司辦公樓位置坐落于佛山市南海區桂城平洲夏東三洲工業(yè)區泓科樓16號。目前總資產(chǎn)近3千萬(wàn)元人民幣,廠(chǎng)區總占地面積為1萬(wàn)平方米,現有員工20余人。經(jīng)過(guò)全體員工的不懈努力,公司承攬過(guò)許多大型企業(yè)的廢水廢氣治理,并以高質(zhì)量的產(chǎn)品,誠信的服務(wù)贏(yíng)得廣大用戶(hù)的信賴(lài),現已發(fā)展成具備本行業(yè)影響力,集生產(chǎn)、加工、銷(xiāo)售、科技研發(fā)等為一體的活性炭科技專(zhuān)業(yè)公司。經(jīng)過(guò)全體員工的努力,公司已具有較為完善的組織構架,并形成了較為嚴謹,能夠適應產(chǎn)品研發(fā),生產(chǎn)及市場(chǎng)需求的管理體系.....

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吸附廢氣的活性炭更換周期及吸附量計算。有毒有害廢氣污染物量大的建議用其他處理方法

吸附廢氣的活性炭更換周期及吸附量計算。有毒有害廢氣污染物量大的建議用其他處理方法

環(huán)保廢氣柱狀活性炭正確的更換步驟及要點(diǎn)提示

第一步:將空氣凈化系統的壓力降為零,關(guān)閉空氣凈化系統的進(jìn)氣端和出氣端閥門(mén),手動(dòng)打開(kāi)除油器下端的,將系統的壓力降為零。關(guān)閉閥門(mén)時(shí),務(wù)必將閥 門(mén)關(guān)嚴;并且卸壓時(shí), 一定要將系統壓力降 為0MPa。如果卸壓不徹底,將會(huì )對下一步驟工作造 成影響。  

第二步:打開(kāi)法蘭蓋和放料口  將系統壓力降為零后,用對應的扳手擰開(kāi)上、下法蘭蓋螺母,卸下法蘭(有手孔的可先卸上法蘭和手孔),把法蘭蓋上的螺栓依次擰出(上法蘭螺栓不必擰出,目的防止裝活性炭時(shí)活性炭掉入螺栓孔,不方便將活性炭清理出來(lái),螺栓擰不到底,造成漏氣),將卸下來(lái)的法蘭蓋和螺栓螺母放置好。打開(kāi)蓋得同時(shí),注意準備好盛放活性炭的裝置。

      

第三步:取出內部活性炭:用工業(yè)吸塵器或其它工具將活性炭從容器中取出。將取出的活性炭放置好,避免對車(chē)間地面造成污染。取出活性炭時(shí),觀(guān)察 活性炭顆粒是否有油 漬,如有,應盡快對濾芯和空壓機進(jìn)行保養。 

 

第四步:清理除油器內部表面:用榔頭敲除油器,將粘在除油器內壁的活性炭震落下來(lái),再用干凈的布塊將除油器內壁清理干凈,必要時(shí)用肥皂水清理,然后用壓縮空氣吹干。如有銹跡之類(lèi)的,務(wù)必將其清理干凈。檢查上下通氣頭是否完好;若通氣頭鋼絲網(wǎng)破損或者有大量的鐵銹,應徹底除銹后再更換50目鋼絲網(wǎng);因為除銹不充分會(huì )造成壓差過(guò)大。

第五步:除上法蘭蓋外,將其 余孔蓋裝回位置  安裝下法蘭蓋(有手孔安裝手孔法蘭蓋),擰緊對應的螺栓和螺帽,留出上端法蘭口。 一定要將法蘭連接的部位擰緊,以免造成漏氣。若石棉墊破損,則需更換,否則容易造成漏氣。若現場(chǎng)沒(méi)有備用石棉墊,而石棉墊有破損,可以纏生料帶。  

第六步:裝填新的活性炭:按照預計的裝填量將新的活性炭倒入除油器中,敲除油器的腿或者其它部位將活性炭振填結實(shí)。在裝填過(guò)程中可用風(fēng)扇吹去活性炭中的粉塵,安裝上法蘭蓋板;為了避免活性炭由于 沒(méi)裝填結實(shí)而導致粉 化,因此必須將活性 炭裝好。  若石棉墊破損,則需更換,否則容易造成漏氣。若現場(chǎng)沒(méi)有備用石棉墊,而石棉墊有破損,可以纏生料帶。

第七步:蓋上法蘭蓋:把上法蘭蓋蓋上,擰緊對應的螺栓和螺帽。法蘭連接的部位必須擰緊,以免造成漏氣。檢查氣密性:打開(kāi)空氣凈化系統的進(jìn)氣閥門(mén),對除油器充壓至0.8MPa左右,然后用手感或者肥皂水對連接部位查漏。對于漏氣的部位,要重新擰緊并試漏。   

    

第八步:吹掃活性炭粉塵:使用前可用大量的壓縮空氣吹掃除油器,防止除油器內和活性炭粉塵進(jìn)入吸附塔。多余裝填料保存 多余活性炭將其密封保存。清理現場(chǎng) 清理作業(yè)場(chǎng)地,將廢棄的東西清理干凈。

活性炭更換周期和吸附量的計算

案例1

活性炭的吸附量以及使用時(shí)間活性炭對不同的有機氣體其吸附能力(用S表示)是不一樣的,有以下表(參考《工業(yè)通風(fēng)》,孫一堅主編第四版):

按一個(gè)排污企業(yè)150mg/m3,風(fēng)量在50000m3/h,一天工作時(shí)長(cháng)15小時(shí)算,活性炭的平衡保持量取30%,1t活性炭達到飽合的時(shí)間為:

T(d)=m*S/C*10-6(kg/mg)*F*t(15h/d)

m:活性炭的質(zhì)量,kg;

S:平衡保持量,%;

C:VOCs總濃度,mg/m3;

F:風(fēng)量,m3/h。

則T=1000*0.3/150*10-6*50000*15=2.67d

也就是1t的活性炭在上述條件下,2.67天就達到飽合了。

案例2

方法一:

蜂窩活性炭比重:0.45g/cm3

1克/立方厘米=1000千克/立方米

參數:?jiǎn)翁自O備排風(fēng)量:25000m3/h,廢氣總濃度為119.5mg/m3,運行8h/d

所采用蜂窩活性炭吸附的平衡保持量取75%計。

一塊蜂窩活性炭質(zhì)量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg

單套設備需要蜂窩活性炭量為:0.8×1.31×1.33÷0.001=1400塊×0.45=630kg

根據活性炭更換周期計算公式:

T=m×S÷C×10-6×Q×t

式中:

T—周期,單位天

M—活性炭的質(zhì)量,單位kg

S—平衡保持量,%

10-6—系數

Q—風(fēng)量,單位m3/h

T—運行時(shí)間,單位h/d

T1=630×0.75÷119.5×10-6×25000×8=7.91天

所以單套設備蜂窩炭更換周期為約8天方法二:

蜂窩炭1g能吸附600mg的有機廢氣

一塊蜂窩活性炭質(zhì)量:0.1×0.1×0.1×450kg/m3=0.45kg

單套設備蜂窩炭重量

0.8×1.31×1.33÷0.001=1400塊×0.45=630kg

設備蜂窩炭的吸附能力為:

630kg=630000g

630000g×600mg=378000000mg

總過(guò)濾量為25000m3/h×119.5mg/m3=2987500mg/h

吸附滿(mǎn)周期T2

378000000mg÷2987500mg/h=126.52h

每天工作8小時(shí)算

T2=126.52h÷8=15.81天

因為T(mén)2>T1所以本項目活性炭更換周期為8—15天、建議10天一換

活性炭本身不屬于危廢 ,活性炭吸附廢氣、廢水后的廢活性炭需要看是否在《國家危險廢物名錄》(2016年版)中的危險固廢。如不在名錄里:需根據《危險廢物鑒別標準 毒性物質(zhì)含量鑒別》中相關(guān)規定進(jìn)行鑒別。若吸附的廢氣、廢水不屬于有毒有害物質(zhì)、危險性物質(zhì)的,不一定是危險固廢(純水制備的廢活性炭等)。

建議:有毒有害廢氣污染物量大的,請有其他處理方法。

因為活性炭吸附有毒有害后,就成為危險固廢,危廢處理成本高,而且到一定規模還要監控,另外還要18年要征收危廢1000元每噸。最重要的,每次環(huán)保督察都是重點(diǎn)。

【詳情】
活性炭吸附法工藝流程、處理要求及成本分析

當前我國VOCs排放涉及的行業(yè)廣,且各行業(yè)排放的VOCs種類(lèi)繁多、成分復雜,常見(jiàn)的有烴類(lèi)、醇類(lèi)、醚類(lèi)、酯類(lèi)等。加油站、裝修、餐飲、干洗、噴涂、化工等生產(chǎn)或使用有機溶劑的行業(yè)都會(huì )產(chǎn)生VOCs排放。此外,VOCs治理技術(shù)體系復雜,涉及十多種技術(shù)及組合技術(shù),一般一個(gè)環(huán)保治理企業(yè)只能掌握一種或幾種技術(shù)。


目前工業(yè)VOCs治理的主流技術(shù)之一:活性炭吸附技術(shù)!


活性炭是應用最廣泛的吸附劑,其生產(chǎn)和使用可以追溯到19世紀?;钚蕴恐员粡V泛使用主要是因其具有大量的微孔和中孔,且表面積巨大。典型活性炭的孔徑分布及其與其他吸附劑的比較如下圖所示。

圖源《吸附劑原理與應用》,[美]Ralph T.Yang著(zhù)

據了解,活性炭吸附技術(shù)是VOCs治理的主流技術(shù)之一,技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單易行、治理成本低、適應范圍廣,在所有的治理技術(shù)中占有非常大的市場(chǎng)份額,在涂裝、包裝印刷、石油化工、化學(xué)品制造、醫藥化工和異味治理等領(lǐng)域都得到了廣泛的應用。


但由于業(yè)內人員對活性炭的基本性能、活性炭吸附技術(shù)的適用范圍和使用條件等缺乏規律性認識,在活性炭選型、工藝設計和凈化裝備設計中存在較大隨意性,造成凈化設備效率低,存在安全隱患,活性炭再生更換困難等問(wèn)題。市場(chǎng)上很多環(huán)保公司對活性炭吸附技術(shù)過(guò)于低估(簡(jiǎn)單誤認為活性炭吸附技術(shù)無(wú)非就是簡(jiǎn)單的吸附—脫附)。


行業(yè)的種種不規范及工藝混亂,導致目前不少地方環(huán)保主管部門(mén)陷入了“聞炭色變”的誤區。滿(mǎn)足當前國內VOCs污染實(shí)際治理工程的實(shí)際需要,正確引導行業(yè)規范活性炭在揮發(fā)性有機物(VOCs)凈化中的應用,顯得至關(guān)重要。


 吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的吸附分離與凈化,對于高濃度的有機氣體,一般情況下首先需要經(jīng)過(guò)冷凝等工藝進(jìn)行“降濃”處理,然后再進(jìn)行吸附凈化。對于“油氣”等高濃度VOCs氣體的凈化,也可以采用吸附法(降壓解吸再生),但對活性炭有一些特殊的要求。

廢氣的預處理

(一)污染物濃度要求


除溶劑和油氣儲運銷(xiāo)裝置的有機廢氣吸附回收外,進(jìn)入吸附裝置的有機廢氣中有機物的濃度應低于其爆炸極限下限的25%。當廢氣中有機物的濃度高于其爆炸極限下限的25%時(shí),應使其降低到其爆炸極限下限的25%后方可進(jìn)行吸附凈化。


對于含有混合有機化合物的廢氣,其控制濃度P應低于最易爆炸組分或混合氣體爆炸極限下限值的25%,即P<min(Pe ,Pm)×25%,Pe為最易爆組分爆炸極限下限值(%),Pm為混合氣體爆炸極限下限值,Pm按照下式進(jìn)行計算:


Pm=(P1+P2+…+Pn)/(V1/P1+V2/P2+…+Vn/Pn)      

式中:

Pm  ——混合氣體爆炸極限下限值,%


P1,P2,…,Pn  ——混合有機廢氣中各組分的爆炸極限下限值,%


V1,V2,…,Vn  ——混合有機廢氣中各組分所占的體積百分數,%


n  ——混合有機廢氣中所含有機化合物的種數。

  

(二)氣體溫度要求

進(jìn)入吸附裝置的廢氣溫度宜低于40℃。

(三)廢氣濕度對活性炭吸附性能的影響

1、由于活性炭表面通常含有大量的含氧基團,一般活性炭均具有較強的吸水能力,與有機物產(chǎn)生競爭吸附作用。

2、活性炭中含有灰分(金屬氧化物),提高了其吸水能力。

如何提高活性炭的疏水性能

(1)原材料的影響:如煤種的影響、瀝青基球型活性炭具有較好的疏水能力;

(2)高碘值活性炭(揮發(fā)份低)的疏水能力通常要優(yōu)于低碘值的活性炭; 

(3)對活性炭進(jìn)行表面疏水改性,去除或減少表面含氧基團、降低灰分(金屬氧化物)。

(四)顆粒物的含量要求

進(jìn)入吸附裝置的顆粒物含量宜低于1mg/m3。

粉塵:細顆粒物(化工、家具等)

漆霧顆粒物(形成氣溶膠):影響最大

絮狀顆粒物:印刷、橡膠、化纖等生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生

(五)廢氣成分的影響

1、活性炭的“中毒”(或劣化):

高沸點(diǎn)(或“半揮發(fā)性”)物質(zhì)再生困難,在活性炭上聚集,如硅烷、油脂等化合物,需要通過(guò)冷凝、過(guò)濾、吸附等預處理首先進(jìn)行去除;

發(fā)生聚合反應,造成在活性炭上聚集,如甲醛、苯乙烯等;

二硫化碳(硫化氫)等吸附反應形成單質(zhì)硫的聚集。

    

在吸附氣體中即使含有微量的高分子物質(zhì)或聚合性物質(zhì),在活性炭中聚集,也會(huì )很快引起活性炭吸附性能急劇下降。


2、活性炭的反應活性(催化性):

活性炭表面具有催化活性,會(huì )與一些化合物部分進(jìn)行氧化、水解等催化反應。


典型反應:

(1)乙酸乙酯、乙酸丙酯等易發(fā)生水解反應形成有機酸;

(2)MEK(甲乙酮)、MIBK(甲基異丁基酮)易被氧化形成有機酸和丁二酮;環(huán)己酮氧化或聚合形成環(huán)亞己基環(huán)己酮;

(3)甲醛、苯乙烯等易發(fā)生聚合反應;

(4)其他:如樹(shù)脂生產(chǎn)中的添加劑帶入二甲基乙酰胺和二甲基甲酰胺在活性炭上會(huì )發(fā)生水解生產(chǎn)二甲胺,造成臭氣排放問(wèn)題。


造成的問(wèn)題:

(1)回收的溶劑變色、發(fā)臭(如包裝印刷廢氣);

(2)聚合后難再生,造成活性炭中毒(劣化)

(3)反應放熱,造成活性炭著(zhù)火。

基本工藝流程

1、工藝流程圖

2、工藝說(shuō)明

車(chē)間有機廢氣通過(guò)吸氣罩收集,在排風(fēng)機作用下,經(jīng)過(guò)管道輸送進(jìn)入干式過(guò)濾器,再進(jìn)入活性炭吸附裝置,有機污染物被活性炭吸附,凈化后的氣體經(jīng)風(fēng)機增壓后達標排放?;钚蕴课斤柡秃?,請專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家再生后回用。

3、活性炭的吸附原理

a.吸附現象是發(fā)生在兩個(gè)不同的相界面的現象,吸附過(guò)程就是在界面上的擴散過(guò)程,是發(fā)生在固體表面的吸附,這是由于固體表面存在著(zhù)剩余的吸引而引起的。

吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附;物理吸附亦稱(chēng)范德華吸附,是由于吸附劑與吸附質(zhì)分子之間的靜電力或范德華引力導致物理吸附引起的,當固體和氣體之間的分子引力大于氣體分子之間的引力時(shí),即使氣體的壓力低于與操作溫度相對應和飽和蒸氣壓,氣體分子也會(huì )冷凝在固體表面上,物理吸附是一種吸熱過(guò)程。

化學(xué)吸附亦稱(chēng)活性吸附,是由于吸附劑表面與吸附質(zhì)分子間的化學(xué)反應力導致化學(xué)吸附,它涉及分子中化學(xué)鍵的破壞和重新結合,因此,化學(xué)吸附過(guò)程的吸附熱較物理吸附過(guò)程大。

在吸附過(guò)程中,物理吸附和化學(xué)吸附之間沒(méi)有嚴格的界限,同一物質(zhì)在較低溫度下往往是化學(xué)吸附?;钚蕴坷w維吸附以物理吸附為主,但由于表面活性劑的存在,也有一定的化學(xué)吸附作用。


b.活性炭對廢氣吸附的特點(diǎn):

(1)對于芳香族化合物的吸附優(yōu)于對非芳香族化合物的吸附。

(2)對帶有支鍵的烴類(lèi)物理優(yōu)于對直鏈烴類(lèi)物質(zhì)的吸附。

(3)對有機物中含有無(wú)機基團物質(zhì)的吸附總是低于不含無(wú)機基團物質(zhì)的吸附。

(4)對分子量大和沸點(diǎn)高的化合物的吸附總是高于分子量小和沸點(diǎn)低的化合物的吸附。

(5)吸附質(zhì)濃度越高,吸附量也越高。

(6)吸附劑內表面積越大。吸附量越高。

4、活性碳纖維

以新型吸附材料—活性碳纖維(ACF)為吸附劑的吸附法是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的有機廢氣回收方法,被認為是最有效的回收凈化有機廢氣的新方法,近年來(lái)已引起廣大研究工作者和相關(guān)企業(yè)的極大關(guān)注。與傳統的活性炭相比,活性碳纖維具有以下優(yōu)異特性:

1) 比表面積大,有效吸附容量高;

2) 吸附、脫附快,能耗低,容易再生;

3) 強度高、壽命長(cháng);

4) 形狀多樣,便于工程應用;

5) 可吸附低濃度氣體;

6) 吸附選擇性強。

5、活性碳纖維有機廢氣回收裝置

以活性碳纖維有機廢氣回收裝置中典型的三箱吸附裝置為例,分析其設備組成、工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)。


設備組成


吸附設備由引風(fēng)風(fēng)機、表冷器、過(guò)濾器、吸附器、分層槽等組成,整個(gè)系統的運行由PLC程序控制,自動(dòng)切換吸附器,使之交替進(jìn)行吸附、解吸和干燥工藝過(guò)程的操作。


工藝流程


揮發(fā)性有機氣體先經(jīng)過(guò)一定的前處理裝置,再經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)一步去除尾氣中的雜質(zhì),以保證這些雜質(zhì)不占用活性碳纖維的孔隙,影響活性碳纖維的吸附效率和使用壽命;過(guò)濾后的尾氣經(jīng)風(fēng)機引入吸附設備。


吸附了一定數量有機溶劑的活性碳纖維,用飽和水蒸汽進(jìn)行解吸,解吸完成后將通過(guò)過(guò)濾的外界空氣送入吸附器由風(fēng)機進(jìn)行干燥,使活性碳纖維床層冷卻并去除殘留的蒸汽,使活性碳纖維保持較高的吸附效率。干燥好的吸附器進(jìn)入下一工作程序循環(huán)進(jìn)行吸附。


解吸出的含有機物的混合蒸汽進(jìn)入冷凝器中進(jìn)行一級冷凝,冷凝液再經(jīng)板式冷凝器冷卻,經(jīng)過(guò)冷凝的有機物和冷凝水進(jìn)入分層槽,經(jīng)重力分層,上層的有機物自動(dòng)溢流至儲槽,然后經(jīng)輸送泵送到吸附回收設備;下層的冷凝水排入廢水處理系統。

6、技術(shù)特點(diǎn)

(1)結構合理

吸附芯為籠型結構,具有活性碳纖維用量少,處理風(fēng)量大的特點(diǎn),可大幅度降低有機廢氣處理成本。


(2)吸附率高

由于活性碳纖維的比表面積特性,決定了其吸附率可高達95%以上。采用專(zhuān)利技術(shù)可以實(shí)現多級吸附,可以達到極高的吸附率,是目前國際上能夠達到苛刻的環(huán)保排放要求的吸附裝置。


(3)運行能耗低、費用低

由于活性碳纖維的脫附、再生能耗低,再加上活性碳纖維纏繞芯的氣流阻力小、風(fēng)機功率小,所以在運行中活性碳纖維有機廢氣凈化回收裝置的氣耗和電耗均比較低。


(4)全自動(dòng)控制、無(wú)人值守運行

采用可編程序控制器中央控制,集成電磁閥、托氣缸執行動(dòng)作,可靠性高。按照工藝流程設計的模擬盤(pán)顯示,運行狀況可以一目了然,并設計有故障檢測及指示功能??煽啃詮?、操作簡(jiǎn)單、便于維護。


(5)安全可靠、適用于有爆炸危險場(chǎng)所

采用防爆風(fēng)機、防爆泵??刂乒?、氣動(dòng)柜采用正壓防爆技術(shù),外部信號通過(guò)安全柵連接,系統接地,確保了裝置的安全性。

組合工藝流程

實(shí)際的廢氣治理過(guò)程中,單一的活性炭吸附工藝會(huì )造成活性炭飽和速度過(guò)快,處理效果不穩定。因此大多數情況下都是與其他處理工藝組合使用。

1、旋流板塔+UV光解+活性炭吸附工藝

此工藝多用于處理低濃度有機廢氣,在烘干固化爐產(chǎn)生的有機廢氣中應用較多。

 

其主要工藝流程為:廢氣在引風(fēng)機的作用下,通過(guò)管道輸送,以切線(xiàn)從底部進(jìn)入旋流板洗滌凈化塔,在離心力的作用下,呈螺線(xiàn)形氣旋上升,達到旋流板時(shí),由于受數量足夠多的傾角為25°的旋流葉片的切割作用,產(chǎn)生更大的離心力,與從上向下噴成霧狀的循環(huán)液滴接觸,氣液得到充分的混合,氣體中剩余的油霧顆粒物被循環(huán)液吸收,隨水流進(jìn)入循環(huán)水池。

 

經(jīng)旋流板洗滌凈化塔后的氣體進(jìn)入UV光解凈化器。該設備以二氧化鈦作為催化劑,與紫外線(xiàn)、空氣接觸反應產(chǎn)生臭氧,利用臭氧對有機物進(jìn)行氧化分解;同時(shí)大分子有機物在紫外線(xiàn)作用下轉化為小分子化合物或者發(fā)生反應,生成水和二氧化碳,污染物得到去除。

 

因UV光解凈化效率相對較低,為了保證廢氣能穩定達標排放,在其后增加活性炭吸附器作為最終的把關(guān)處理,保證油霧顆粒物和總VOCs等長(cháng)期穩定達標,最終凈化氣體。因經(jīng)前處理后,廢氣中VOCs的濃度已很低,且顆?;钚蕴吭谖接袡C物的同時(shí)吸附等離子體,被吸附的有機物在活性炭纖維的孔隙內被等離子體分解,一定程度上延長(cháng)了活性炭吸附飽和的時(shí)間和使用壽命。

 

為保證處理效果,噴淋水循環(huán)使用一段時(shí)間后須更換,廢水中含有污染物質(zhì),需配套污水處理設備進(jìn)行處理。該工藝優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單,易于管理,投資造價(jià)較低。缺點(diǎn)是活性炭更換次數較頻繁,運行費用較高。

2、水噴淋+干式過(guò)濾器+活性炭吸附+催化燃燒

此工藝多用于噴漆、烘漆VOCs廢氣,主要污染物為苯、甲苯與二甲苯、總VOCs。

 

含有機物的廢氣經(jīng)風(fēng)機的作用,首先經(jīng)過(guò)水噴淋將大部分漆霧去除后進(jìn)入干式過(guò)濾器,干式過(guò)濾器一方面可以去除氣體中的水分,另一方面可以進(jìn)一步攔截部分顆粒物,保護后續活性炭處理設施。預處理后的氣體進(jìn)入活性炭吸附箱,通過(guò)吸附作用,有機物質(zhì)被截留在其內部,處理達標的氣體經(jīng)煙囪高空排放。

 

運行一段時(shí)間后,活性炭達到飽和狀態(tài),吸附作用失效,此時(shí)有機物已被濃縮在活性炭?jì)?。按照PLC自動(dòng)控制程序,

 

催化氧化設備自動(dòng)升溫將熱空氣通過(guò)風(fēng)機送入活性炭床使碳層升溫將有機物從活性炭中“蒸”出,脫附出來(lái)的廢氣屬于高濃度、小風(fēng)量、高溫度的有機廢氣。該部分氣體進(jìn)入催化燃燒室,在催化劑作用下燃燒后徹底凈化,完成脫附過(guò)程。再通過(guò)熱交換器將凈化后的氣體降溫,最后經(jīng)風(fēng)機引高空排放。

 

為了保證處理流程的連續性,該工藝中活性炭箱一般采用一用一備,當其中一個(gè)炭箱處于脫附狀態(tài)時(shí),另外一個(gè)處于吸附狀態(tài),通過(guò)控制程序自動(dòng)切換,交替使用。值得注意的是,脫附過(guò)程中要嚴格按照操作規范進(jìn)行,注意控制燃燒溫度,避免因操作不當導致火災或爆炸事故。

 

由于某些物質(zhì),如氯離子,對脫附所用催化劑具有毒害作用,會(huì )造成催化劑“中毒”而失去催化作用,因此活性炭吸附+催化燃燒工藝不適用于處理含氯離子等對催化劑有毒害作用成分的氣體。

該工藝特點(diǎn)為:

 

⑴有機廢氣具有起燃溫度低的特點(diǎn),因此不需要大量的能耗。而且當催化燃燒達到一定的起燃溫度后,依靠自身熱量便可以滿(mǎn)足要求,不再需要外界提供熱源;

 

⑵應用的范圍比較廣泛,對多種成分的廢氣都具有良好的處理效果;

 

⑶處理效率與其他工藝相比較高,凈化效率可以達到95%甚至以上,而且最終產(chǎn)物為二氧化碳和水,沒(méi)有二次污染物產(chǎn)生;且由于燃燒溫度低,能大量減少NO X 的生成,因此也大大減少了二次污染;

 

⑷活性炭可重復使用,延長(cháng)換炭周期,即減少危險廢物的產(chǎn)生量,對改善大氣環(huán)境具有重要意義;


⑸自動(dòng)化程度高,操作簡(jiǎn)單方便,運行安全穩定,有效減少了污染物對環(huán)境的影響。

 

⑹缺點(diǎn)是投資較大,對操作人員素質(zhì)要求較高。

吸附成本分析

為方便操作,活性炭飽和期限定為一個(gè)月,按每天8小時(shí)工作制,減去4個(gè)星期天,則總時(shí)間為208小時(shí)。

假設:廢氣總流量Q=10000m3/h

污染物甲苯的質(zhì)量流量為m=10000m3/h×2×10-5=0.2kg/h

則一個(gè)飽和期內所需吸附的甲苯量為:m1=208×0.2=51.6(kg)

所需活性炭量為:M≈0.14噸

按上述公式,活性炭吸附裝置所需的活性炭用量如下:Q為廢氣處理總流量

1、Q=20000m3/h   約0.28噸活性炭
2、Q=30000m3/h   約0.4噸活性炭
3、Q=40000m3/h   約0.56噸活性炭
4、Q=50000m3/h   約0.7噸活性炭
5、Q=60000m3/h   約0.84噸活性炭
6、Q=70000m3/h   約0.98噸活性炭
7、Q=80000m3/h   約1.12噸活性炭

按一個(gè)月(208小時(shí))運行計算,每噸中等品質(zhì)的活性炭以6000元/噸計,則活性炭吸附裝置的運行費用為:
1、Q=20000m3/h   0.28×6000=1680元
2、Q=30000m3/h   0.4×6000=2400元
3、Q=40000m3/h   0.56×6000=3360元
4、Q=50000m3/h   0.7×6000=4200元
5、Q=60000m3/h   0.84×6000=5040元
6、Q=70000m3/h   0.98×6000=5880元
7、Q=80000m3/h   1.12×6000=6720元

結 語(yǔ):活性炭吸附工藝是一種傳統的治理工藝,其因為投資小、處理效果穩定而被廣泛應用。在使用過(guò)程當中需要注意的是廢舊活性炭屬于危險固體廢物,應交由有資質(zhì)的第三方公司回收處理。有機廢氣處理的治理工藝還有很多種,應從使用的實(shí)際情況出發(fā),選用合理的工藝,以保證有良好的處理效果。

【詳情】
六大常見(jiàn)的有機廢氣(VOCs)及處理技術(shù)

                                                        六大常見(jiàn)的有機廢氣(VOCs)及處理技術(shù)


一、常見(jiàn)有機廢氣分類(lèi)

       VOCs(Volatile organic compounds)即揮發(fā)性有機化合物,是一類(lèi)常見(jiàn)的大氣污染物,產(chǎn)生于油漆生產(chǎn)、化纖行業(yè)、金屬涂裝、化學(xué)涂料、制鞋制革、膠合板制造、輪胎制造等行業(yè)。有害的揮發(fā)性有機化合物主要包括丙酮、甲苯、苯酚、二甲基苯胺、甲醛、正己烷、乙酸乙酯、乙醇等。

       工業(yè)企業(yè)中揮發(fā)性有機廢氣(VOCs)按產(chǎn)生來(lái)源劃分,主要有以下幾種:

       1. 噴漆廢氣:主要成分為丙酮、丁醇、二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等揮發(fā)性有機化合物,主要產(chǎn)生于油漆噴涂等表面處理企業(yè),常見(jiàn)的處理方法有油簾吸收、水簾吸收,再配合二三級的活性炭吸附等。

       2. 塑料、塑膠廢氣:主要成分為塑料、塑膠等粒子受熱加工過(guò)程中揮發(fā)出來(lái)的聚合物單體,因塑料、塑膠組成成分較為復雜,廢氣中主要含乙烯、丙烯、苯乙烯、丙烯晴和丁二烯等烯烴類(lèi)塑料聚合物單體,但濃度普遍較低、風(fēng)量大。涉及企業(yè)主要有塑料造粒企業(yè)、化纖生產(chǎn)企業(yè)、注塑企業(yè)、橡膠生產(chǎn)企業(yè)等,處理方法主要有活性炭吸收、等離子凈化等。

       3. 定型廢氣:主要成分為其主要成分為醛、酮、烴、脂肪酸、醇、酯、內酯、雜環(huán)化合物、芳香族化合物。涉及的企業(yè)主要為染整企業(yè)、化纖生產(chǎn)企業(yè),通常采用水噴淋處理工藝和靜電吸附式處理工藝。

       4. 化工有機廢氣:主要由化工企業(yè)排放產(chǎn)生,廢氣成分同化工企業(yè)設計生產(chǎn)的化工產(chǎn)品種類(lèi)有較大關(guān)系,普遍會(huì )采用冷凝回收及催化燃燒技術(shù)等凈化收集處理方法。

       5. 印刷廢氣:主要成分為油墨中揮發(fā)出來(lái)的甲苯、非甲烷類(lèi)總烴、乙酸乙酯、乙醇等。涉及的企業(yè)主要為含有油墨印刷工序的企業(yè),主要如包裝品、印花等公司,一般采用活性炭吸附。

二、常見(jiàn)VOC 有機廢氣凈化處理方法匯總

       優(yōu)先選擇成本低、能耗少、無(wú)二次污染的廢氣凈化處理方法,充分利用廢氣的余熱,實(shí)現資源的循環(huán)利用。一般情況下,石化企業(yè)由于其生產(chǎn)活動(dòng)的特殊性,排氣濃度高,多采用冷凝、吸收、燃燒等方法進(jìn)行廢氣的凈化處理。而印刷等行業(yè)的排氣濃度低,多采用吸附、催化燃燒等方法進(jìn)行廢氣凈化處理,       下面就這幾種方法進(jìn)行簡(jiǎn)單概述:

       1.冷凝回收法

       冷凝法就是將工業(yè)生產(chǎn)的廢氣直接引入到冷凝器中,經(jīng)過(guò)吸附、吸收、解析、分離等環(huán)節的作用和反應,回收有價(jià)值的有機物,回收廢氣的余熱,凈化廢氣,使廢氣達到排放標準。當有機廢氣濃度高、溫度低、風(fēng)量小時(shí),可采用冷凝法進(jìn)行凈化處理,一般應用于制藥、石化企業(yè)。通常還會(huì )在冷凝回收裝置后面再加裝一級或多級的其他有機廢氣凈化裝置,以做到達標排放。

       2.吸收法

       工業(yè)生產(chǎn)中多采用物理吸收法,就是將廢氣引入吸收液中進(jìn)行吸收凈化,吸收液飽和后進(jìn)行加熱、解析、冷凝等處理,回收余熱。在濃度低、溫度低、風(fēng)量大的情況下可踩踏吸收法,但需要配備加熱解析回收裝置,投資額大。涉及油漆涂裝作業(yè)企業(yè)常用的油簾、水簾吸收漆霧的方法,即常見(jiàn)的有機廢氣吸收法。

       3.直接燃燒法

       直接燃燒法就是利用燃氣等輔助性材料將廢氣點(diǎn)燃,促使其中的有害物質(zhì)在高溫燃燒下轉變成無(wú)害物質(zhì),該方法投資小,操作簡(jiǎn)單,適用于濃度高、風(fēng)量小的廢氣,但其安全技術(shù)要求較高。

       4.催化燃燒法

       催化然后就是將廢氣加熱經(jīng)催化燃燒后轉變成無(wú)害的二氧化碳和水。該方法適用于溫度高、濃度高的有機廢氣凈化處理中,其具有燃燒溫度低、節能、凈化率高、占地面積少等優(yōu)點(diǎn),但投資較大。

       5.吸附法

       吸附法又可分成三種:

        1. 直接吸附法,利用活性炭對有機廢氣進(jìn)行吸附凈化處理,凈化率可達95%以上,該方法設備簡(jiǎn)單、投資少,但需要經(jīng)常更換活性炭,頻繁的裝卸、更換等程序增加運行費用。

        2. 吸附-回收法。利用纖維活性炭吸附有機廢氣,使其在趨近飽和狀態(tài)下過(guò)熱蒸汽反吹,實(shí)現脫附再生。

        3. 新型吸附-催化燃燒法。該方法綜合吸附法與催化燃燒方法的優(yōu)點(diǎn),具有運行穩定、投資少、運行成本少、維修簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。其利用新型吸附材料對        有機廢氣進(jìn)行吸附處理,使其在接近飽和狀態(tài)下在熱空氣的作用下吸附、解析、脫附,接著(zhù)再將廢氣引入催化燃燒床進(jìn)行無(wú)焰燃燒處理,實(shí)現廢氣的徹底凈化處理。該方法適用于濃度低、風(fēng)力大的廢氣凈化處理中,是當前國內應用最多的一種廢氣凈化處理辦法。

       4.低溫等離子凈化法

       低溫等離子體是繼固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)之后的物質(zhì)第四態(tài),當外加電壓達到氣體的放電電壓時(shí),氣體被擊穿,產(chǎn)生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。

       放電過(guò)程中雖然電子溫度很高,但重粒子溫度很低,整個(gè)體系呈現低溫狀態(tài),所以稱(chēng)為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子使污染物分子在極短的時(shí)間內發(fā)生分解,并發(fā)生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。

       揮發(fā)性有機污染物(VOCs)傳統的處理方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒等,對于低濃度的VOCs很難實(shí)現,而光催化降解VOCs 又存在催化劑容易失活的問(wèn)題,利用低溫等離子體處理VOCs可以不受上述條件的限制,具有潛在的優(yōu)勢。

       但由于等離子體是一門(mén)包含放電物理學(xué)、放電化學(xué)、化學(xué)反應工程學(xué)及真空技術(shù)等基礎學(xué)科之上的交叉學(xué)科。因此,目前能成熟的掌握該技術(shù)的單位非常少,大部分宣傳采用低溫等離子技術(shù)處理廢氣的宣傳都不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理技術(shù)。

總結

       不同的有機廢氣成分、濃度適用不同的有機廢氣處理方式,目前綜合技術(shù)成熟性、經(jīng)濟性以及設備維護等多方面因素,應用最為廣泛的還是活性炭吸附法。但是活性炭吸附法存在適用期限到后廢活性炭洗脫回收成本大、存在污染轉移等缺點(diǎn),因此新型吸附-催化燃燒法已在技改中或新建項目中被普遍應用。

       而低溫等離子凈化法因其后期維護成本低等優(yōu)點(diǎn)正受到越來(lái)越多企業(yè)的青睞,但也存在設備投資成本高等問(wèn)題。相信隨著(zhù)技術(shù)和工業(yè)的發(fā)展,低溫等離子凈化技術(shù)會(huì )越來(lái)越成熟,設備投資也會(huì )隨之下降,屆時(shí)將會(huì )得到普遍應用。

【詳情】
活性炭的指標和選擇

碘值

碘值是指活性炭在0.02N12/KL水溶液中吸附的碘的量。碘值與直徑大于10A的孔隙表面積相關(guān)聯(lián),碘值可以理解為總孔容的一個(gè)指示其器。

糖蜜值

糖蜜值是測量活性炭在沸騰糖蜜溶液的相對脫色能力的方法。糖蜜值被解讀為孔直徑大于28A的表面積。因為糖蜜是多組分的混合物,必須嚴格按照說(shuō)明測試本參數。糖蜜值是用活性炭標樣和要測試的活性炭的樣品處理糖蜜液,通過(guò)計算過(guò)濾物的光學(xué)密度的比率而得。

堆積重

堆積重是測量特定量炭的質(zhì)量的方法。通過(guò)逐漸把活性炭添加一個(gè)有刻度圓桶內至100cc,并測量其質(zhì)量。該值被用于計算填充特定吸附裝置所需活性炭數量。簡(jiǎn)單地說(shuō),堆積重是活性炭每單位體積的重量。

顆粒密度

顆粒密度是每單位體積顆粒炭的重量,不包括顆粒以及大于0.1mm裂隙間的空間。顆粒密度是用水銀置換來(lái)測定的。

四氯化碳

四氯化碳值是總孔容的指示器,是用飽和的零攝氏度的CCI4氣流通過(guò)25度的炭床來(lái)測量的。在規定的時(shí)間間隔內,測量被吸附的CCI4的重量直到樣品的重量變化可以忽略不計為止。

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亞甲藍值是指1.0克炭與1.0 mg/升濃度的亞甲藍溶液達到平衡狀態(tài)時(shí)吸收的亞甲藍的毫克數。

硬度

硬度是測量活性炭機械強度的指標。重量的改變,用百分比表示。更確切地講,硬度值是指顆?;钚蕴吭赗O-TAP儀器中對鋼球衰變運動(dòng)的阻力。在炭與鋼球接觸過(guò)以后,通過(guò)利用篩子上的炭的重量來(lái)計算硬度值。

磨損值

磨損值是測量活性炭的耐磨阻力的指標。該實(shí)驗測量MPD的變化,通過(guò)百分比來(lái)表示。顆?;钚蕴康哪p值說(shuō)明顆粒在處理過(guò)程中降低顆粒的阻力。它是通過(guò)在RO_TAP機器中將炭樣品和鋼球接觸,測定最終的顆粒平均直徑與原始顆粒的平均直徑的比率來(lái)計算的。丁烷值

丁烷值是飽和空氣與丁烷在特溫度和特定的壓力下通過(guò)炭床后,每單位重量的活性炭吸附的丁烷的量。

灰分

活性炭中包含無(wú)機物,通常是鋁和硅?;曳质茄心コ煞蹱畹奶荚?54攝氏度時(shí)燃燒3個(gè)小時(shí)的剩余殘渣。從技術(shù)角度看,灰分是活性炭礦物氧化物的組分。通常定義為在一定量的樣品被氧化后的重量百分比。

水分

水分是測量碳所含水的多少。用Dean-Stark trap和冷凝器,在二甲苯溶液中煮沸活性炭來(lái)測量水分。為了測試水分,水被冷凝和截留在待測定臂狀容器內?;钚蕴康乃恳部梢酝ㄟ^(guò)在150攝氏度下烘干3小時(shí)后活性炭重量上改變來(lái)測定。水分是活性炭中被吸附的水的重量的百分比。

對于不同用途的活性炭,時(shí)常用不同的物質(zhì)和方法來(lái)檢驗它的吸附性能,如亞甲基藍吸附值、碘吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎寧吸附值等。其中亞甲基藍吸附值是最常用的。亞甲基藍是一種深藍色染料,對它的吸附量反映了活性炭吸附小分子物質(zhì)的能力;具有大量微孔的活性炭,此值較高。焦糖吸附值(或稱(chēng)焦糖脫色率、或糖蜜吸附率)是反映活性炭對具有較高分子量的有色物質(zhì)的吸附性能,性能良好的活性炭,此值達到100~110。

國內外制造的活性炭,都有一類(lèi)稱(chēng)為“糖用活性炭”的產(chǎn)品,它可用于糖廠(chǎng),也可以用在其他類(lèi)似的行業(yè),如葡萄糖溶液及味精溶液的精制脫色等。它的主要特點(diǎn)是具有較多的中孔,因而適于處理含有較多大分子有機物的溶液。這種活性炭的焦糖吸附值比較高。

我國“糖液脫色用活性炭”的國家標準(GB/T13803.3-1999)規定,活性炭產(chǎn)品分為優(yōu)級品、一級品和二級品三種。其水分都低于10%;焦糖脫色率分別高于

100、90和80,灰分分別低于3%、4%和5%(用磷酸法生產(chǎn)的活性炭可在7%~9%,不分等級),酸溶物分別低于1%、

1.5%和2%,還有鐵含量和氯含量的規定。它們的pH值都在3~5之間。

活性炭的比表面積(BET)反映了每一克活性炭的總表面積的數值m2。它是用氮氣或丁烷吸附法測出的。此值越大,活性炭的微孔越多,能夠吸附更多的小分子物質(zhì)。對于同一類(lèi)的有機物,分子量較大者,被吸附較強;但這以它的分子能夠進(jìn)入活性炭的吸附孔為前提。當需要吸附的物質(zhì)的分子量較高、分子尺寸較大時(shí),就要選用有較多中孔的活性炭。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔道,如果孔道過(guò)大,總表面積就減少。分子量在300~1000之間的物質(zhì),相應的吸附孔徑在0.5~4 nm之間。

活性炭具有芳香環(huán)式的結構,善于吸附芳香族有機物(糖汁中的有色物大部分屬于這類(lèi)),并善于吸附含有三個(gè)碳原子以上的其他有機物。它對不帶電物質(zhì)的吸附力較強,而對帶電物質(zhì)(如陰離子)的吸附較弱。對后者的吸附與溶液pH值有關(guān):

在酸性溶液中吸附較強,堿性溶液中較弱。因為弱酸性物質(zhì)在低pH下帶電較少以至不帶電,較易被吸附;高pH下電荷較強,不利于吸附。為避免蔗糖轉化,糖液用活性炭處理一般在中性下進(jìn)行?;钚蕴繉o(wú)機離子的吸附作用很弱,但用磷酸作活化劑的活性炭,及經(jīng)過(guò)適當羧基化處理的活性炭,也能吸附少量的金屬離子。

活性炭的吸附作用和溫度有關(guān)。對于多數的物理吸附作用,在低溫下能夠達到較大的吸附量,但吸附的速度較慢。在糖廠(chǎng)使用的多數情況下,活性炭和糖液接觸的時(shí)間不長(cháng),故要求吸附進(jìn)行得較快,就常用較高的溫度,例如70~85℃。在這個(gè)溫度下,一般經(jīng)過(guò)15~30分鐘(主要決定于糖液濃度),活性炭的吸附作用就接近其最大值。

活性炭的脫色效果與它的品種和處理的具體條件有極大的關(guān)系。在生產(chǎn)應用前要先通過(guò)實(shí)驗室試驗,選擇適宜的活性炭品種和適當的使用方法與技術(shù)條件。

粉狀活性炭的粒子大小是不均勻的,有些很微細的粒子可能穿過(guò)濾布。因此要選用適當的過(guò)濾方法,必要時(shí)可以并用助濾劑如硅藻土,將它們和活性炭加入糖液中攪拌適當時(shí)間后過(guò)濾。

過(guò)濾機中形成的活性炭濾餅,可以調制成粉漿后加入深色的糖液中再用一次。

顆?;钚蕴客ǔ2捎霉潭ù参椒绞?,即將顆?;钚蕴垦b入圓筒形吸附柱中,糖液從上而下連續通過(guò),與大量活性炭接觸,在底部出口處達到很高的脫色率。這種方法利于充分發(fā)揮活性炭的效能。近年又開(kāi)發(fā)了新的連續的移動(dòng)床系統?;钚蕴康脑偕话闶窃谙刺呛蠓湃朐偕鸂t中高溫加熱,將吸附的有機物分解,亦可以用堿處理再生。

飲用水處理中活性炭種類(lèi)選擇的方法探討

飲用水處理中活性炭種類(lèi)選擇的方法探討

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摘要:

本文通過(guò)分析常用的幾種活性炭評價(jià)方法特點(diǎn),綜合各個(gè)方法的利弊,提出了選擇飲用水中活性炭的具體方案,根據該方案篩選出了適應某市水質(zhì)條件的活性炭種類(lèi)。并運用通過(guò)活性炭性能指標和活性炭運行效果的數學(xué)分析,確定了在飲用水處理中活性

炭的主要性能指標及其推薦值,供各水廠(chǎng)在選用活性炭時(shí)參考。

關(guān)鍵詞:

飲用水;活性炭;炭種選擇;評價(jià)方法

近年來(lái),隨著(zhù)飲用水水源污染的日益嚴重,為了克服常規工藝的不足,滿(mǎn)足不斷提高的飲用水水質(zhì)標準的要求,在常規處理的基礎上,進(jìn)一步推廣應用以活性炭技術(shù)為核心的飲用水深度處理工藝,越來(lái)越有必要。但是在飲用水處理中使用的活性炭,因為品種繁多,性能不一,用途各異,價(jià)格昂貴,而所處理水質(zhì)各不相同,這就使得許多水廠(chǎng)在選用活性炭上存在盲目性,可能會(huì )因選型不適而出現活性炭使用周期縮短,更換頻繁,經(jīng)濟費用巨大的現象[2],所以用于飲用水處理的活性炭的選定,就顯得尤為重要。

在活性炭選擇中,重要的是如何對活性炭性能進(jìn)行全面而準確的評價(jià),從而選擇出適用水源水質(zhì)的活性炭。目前各類(lèi)表征活性炭性能的方式有很多,例如活性炭性能指標,活性炭表面的性狀分析,活性炭靜態(tài)吸附和動(dòng)態(tài)吸附試驗(柱子試驗)等等。本文分析了常見(jiàn)的幾種活性炭性能評價(jià)方法的特點(diǎn),提出了聯(lián)合應用幾種方法,從不同角度對活性炭性能進(jìn)行全面評價(jià)的活性炭選擇方案。根據該選炭方案,針對某市的水源特點(diǎn),確定了適合水源水質(zhì)的活性炭種類(lèi)。并根據試驗結果,運用數學(xué)分析手段,確定了影響活性

炭應用的主要性能指標及其推薦值,以供各水廠(chǎng)在選用活性炭時(shí)參考。

1.活性炭篩選方案確定

在水處理中,評價(jià)活性炭各種性能的方法有很多,常用評價(jià)方法的主要特征,見(jiàn)下表。

表1常用活性炭評價(jià)方法的主要特征

評價(jià)方法表征對象主要特點(diǎn)

性能指標活性炭各種特定性能活性炭性能指標種類(lèi)較多,各單項指標檢測可實(shí)現規范化、標準化,但各單項指標由于針對性不同,因此依靠其選擇時(shí)經(jīng)常與實(shí)際使用效果有很大出入

表面性狀分析化學(xué)分析表面化學(xué)特征根據活性炭表面各種官能團的組成和含量,推測活性炭對有機物的吸附特征,分析方法復雜,對官能團的精確分析十分困難

物理分析(電鏡)表面物理特征簡(jiǎn)單易行,可直觀(guān)、定性或定量的分析活性炭表面特征,確定活性炭性能的優(yōu)劣,實(shí)現快速、準

確選用活性炭的目的

靜態(tài)吸附試驗活性炭吸附能力簡(jiǎn)單、速度快、試驗費用低廉、應用范圍廣,但是其針對性也較差,與實(shí)際運行效果常有較大差別吸附能力評價(jià)活性炭吸附能力該方法較為簡(jiǎn)單,時(shí)間消耗短,針對性強,可實(shí)現動(dòng)態(tài)試驗的指標化,且具有一定準確性動(dòng)態(tài)吸附試驗全面評價(jià)活性炭?jì)羲阅苷鎸?shí)反映活性炭在實(shí)際應用的效果和使用壽命,實(shí)現了選擇即有效又經(jīng)濟活性炭種類(lèi)的目的,但是試驗所需時(shí)間長(cháng),工作量大,因此不能廣泛應用,只在較大型工程時(shí)應用該方法綜合評價(jià)指標全面評價(jià)活性炭各種性能能夠包含影響活性炭實(shí)際使用效果的多種因素,實(shí)現對活性炭全面而定量的評價(jià),但影響

因素和條件多種多樣,實(shí)現十分困難

活性炭的各種性能評價(jià)方法只是從不同的方面對活性炭的性能進(jìn)行了表征,都各具有局限性,因此可以綜合以上幾種方法,建立完善的活性炭篩選方法,其主要過(guò)程為:

首先要根據活性炭生產(chǎn)的煤質(zhì)、地域和生產(chǎn)工藝等的不同,從國內外的大型活性炭生產(chǎn)企業(yè)中選擇出備選炭種,然后從幾個(gè)方面著(zhù)手,即活性炭性能指標分析、電鏡微觀(guān)觀(guān)察、靜態(tài)吸附試驗、吸附能力評價(jià)試驗,以及活性

炭動(dòng)態(tài)運行試驗等,從不同的角度全面評價(jià)活性炭炭種的優(yōu)劣,從而篩選出一至兩種活性炭種進(jìn)行工程應用。具體見(jiàn)下圖1。

生產(chǎn)分析控制

煤質(zhì)

微觀(guān)表面性狀

地域服務(wù)

動(dòng)態(tài)吸附量化

生產(chǎn)工藝相似實(shí)際運行

指導分析確定

圖1活性炭篩選方案

活性炭選擇的重點(diǎn),是從不同角度對備選炭種的性能進(jìn)行全面的評價(jià),其中活性炭性能指標分析試驗,主要是從活性炭實(shí)際生產(chǎn)角度出發(fā),選取影響粒狀活性炭效果和成本的主要性質(zhì),尤其是大量應用時(shí)的主要指標進(jìn)行試驗對比,以指導活性炭實(shí)際生產(chǎn)中的分析和控制;電鏡微觀(guān)觀(guān)察試驗,主要是從微觀(guān)角度,分析研究活性炭作為吸附劑和微生物載體的固體表面性狀;吸附能力評價(jià)試驗,

主要是將活性炭的動(dòng)態(tài)試驗過(guò)程進(jìn)行相似化,實(shí)現對動(dòng)態(tài)吸附過(guò)程的指標化,從而評價(jià)活性炭種的性能優(yōu)劣;活性炭的動(dòng)態(tài)運行試驗,是為了克服靜態(tài)實(shí)驗結果與實(shí)際工程的運行效果差別較大的弊端,而進(jìn)行活性炭較長(cháng)期的運行考察,從而判斷幾種活性炭種的實(shí)際運行效果優(yōu)劣。這幾個(gè)方面的試驗,相互配合,能夠較為全面的評價(jià)出活性炭種各種性能的優(yōu)劣,達到確定最適用活性炭種的

目的。

2.活性炭篩選試驗

根據以上試驗方案,針對某市的水源水質(zhì)進(jìn)行了活性炭的篩選。根據煤質(zhì)活性炭生產(chǎn)工藝和地域差異,共選取了一種破碎炭和四種

柱狀炭進(jìn)行試驗,依次編號為

A、B、

C、D、E。

( 1 )活性炭性能指標分析

在飲用水處理中,影響活性炭處理效果和運行成本的主要性能指標為:

吸附量(主要為碘值、亞甲藍值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值、單寧酸值)、強度和摩擦系數,pH值、灰分、粒徑大小和粒度分布、水分和可溶物等。試驗中對這些性能指標分別進(jìn)行了檢

測,結果見(jiàn)下表。表2活性炭指標測定值

項目指標單位 A B C D E

破碎柱狀柱狀

摩擦系數wt% 83.5   89.3   85.5   90.2   88.9

強度     wt% 95.4   99.5   97.9   99.7   98.4

表觀(guān)密度 g/l 510    520    500    520   540

飄浮率wt% 0.0     1.4      0.0    0.0    0.0

pH值--     8.6     9.2      8.9    9.1   8.9

總灰分wt% 9.1      7.2     11.8    8.7   10.5

水溶物wt%  0.05   0.09    0.08   0.03   0.06

碘值mg/g  1001   997     938    958    860

亞甲蘭值mg/g 262  259     227    256    207

丁烷值wt%   24.2   24.2    23.4   23.7   20.3

四氯化碳wt% 62.19   62.19   60.14  60.91  52.17

糖蜜值     158      153     152    148   145

單寧酸值-  34.3     30.0    33.2    46.5   61.3

粒度分布

>2.50 0.1 0.0 0.1 0.0

1.25~2.50 3.8 94.7 96.7 94.7 97.3

1.00~1.25 65.3 4.71 2.30 4.4 2.0

<1.00 30.83 0.50 0.94 0.9 0.7

有效粒徑mm 0.60 1.44 1.48 1.44 1.49

均勻系數- 1.88 1.12 1.15 1.15 1.15

平均粒徑mm 1.068 1.585 1.652 1.618 1.668

從表中可以看出,就炭的吸附性能來(lái)說(shuō),A炭的碘值、亞甲蘭值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值都高于柱狀炭,達到或接近國家優(yōu)級活性炭的標準,且單寧酸值也較低,反映出A炭的孔隙結構發(fā)達,微孔、中孔及大孔的比例合理;B炭的碘值、亞甲蘭值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值是除破碎炭外最高的,單寧酸值也是最低的,反映出B炭活化過(guò)程控制較好,不僅具有發(fā)達的孔隙結構,炭強度也很好;C炭的碘值、亞甲蘭值、丁烷值、四氯化碳值雖然不是很高,但糖蜜值卻很高,單寧酸值也很低,反映出該炭的孔隙結構中,中孔和過(guò)渡孔所占比例高,微孔相對較少;D炭糖蜜值低,單寧酸值高,與

B、C炭差距明顯,顯示出D炭微孔所占比例高,中孔和過(guò)渡孔少,但微孔量少于B炭;E炭的碘值僅為860mg/g,只能滿(mǎn)足合格品的要求,且亞甲蘭值、丁烷值、四氯化碳值、糖蜜值都是最低的,單寧酸值也是較高的,反映出E炭的活化程度不高,孔隙結構不發(fā)達,吸附性能較差。

從表中還可以看出,破碎炭的強度要普遍低于柱狀炭。破碎炭A的強度和摩擦系數均低于柱狀炭。D炭和B炭強度和摩擦系數相近,均高于E炭和C炭,顯示其機械性能良好。E炭和C炭機械性能一般。其余各項指標,粒徑和粒度分布因為物理性狀的原因差別明顯,破碎炭A的粒徑明顯小于柱狀炭,均一系數大于柱狀炭,在應用中雖然效果好,但也帶來(lái)床層壓降大,床層膨脹小,造成炭量

損失和能量損失,影響了營(yíng)運成本。除此外,其余的各項指標差別較小,均在國標允許的范圍之內。

( 2 )電鏡觀(guān)察試驗

掃描電鏡和原子力顯微鏡是常用的兩種活性炭表觀(guān)物理性狀研究方法,試驗中對五種活性炭進(jìn)行了電鏡觀(guān)察試驗,所用電鏡型號為:

日本JEOL公司生產(chǎn)的JSM-5610LV型掃描電鏡和島津公司生產(chǎn)的SPM-9500J3原子力顯微鏡。

① 掃描電鏡

掃描電鏡全稱(chēng)為掃描電子顯微鏡,利用掃描電鏡,可以直觀(guān)的分析出活性炭的成炭顆粒大小、顆粒結合程度、孔洞分布情況、粗糙

程度等物理特征。五種炭的掃描電鏡結果見(jiàn)下圖。

A炭 B炭 C炭

D炭 E炭

圖2五種活性炭掃描電鏡照片(×1000)

對比以上圖片,可以分析出五種不同活性炭的表觀(guān)物理特征,具體分析結果見(jiàn)下表。

表3五種活性炭的表觀(guān)特征

炭種表觀(guān)特征

A 成炭顆粒均在10um以下,炭粒細小均勻,其中以2-3um左右的炭粒占多數,炭粒間結合蓬松,炭表面粗糙,孔洞數量多,大孔、中孔、微孔分布廣泛

B 成炭顆粒較小,以5um左右炭粒居多,10um以上的炭粒亦可見(jiàn),炭粒分布較均勻,炭粒間粘合緊密,表面粘合劑清晰可見(jiàn),炭表面粗糙,孔洞數量較多,并且微孔、中孔、大孔的分布合理

C 成炭顆粒存在較多1um以下的炭粉,炭粒間粘合不緊密,表面粗糙,孔洞分布中1um以下的大孔和中孔數量多,微孔相對較低D 成炭顆粒絕大部分在10um以下,以5um左右炭粒為主,炭粒分布均勻。炭粒粘合非常緊密,表面粗糙度較低,大孔和中孔數量少E 成炭顆粒大小不均,10um以上的炭粒較多,并存在幾十um以上的大炭粒,炭粒間粘合不夠緊密,炭的孔洞數量少,吸附能力不強

② 原子力xx

與掃描電鏡不同的是,原子力顯微鏡可以定量的表征出活性炭表面高低起伏的性狀,從而能夠直接反應活性炭表面粗糙程度,特別是在活性炭經(jīng)過(guò)長(cháng)期運行形成生物活性炭時(shí),該方法可以微觀(guān)的顯示出活性炭表面性狀對生物生長(cháng)的適用性,因此對評價(jià)活性炭的

性質(zhì)具有重要的作用。

下面是按照標準取樣方法,抽取的四種柱狀活性炭樣品進(jìn)行的原子力顯微鏡分析。針對四種炭表面的不同特點(diǎn),選取了7x7um的微觀(guān)區域進(jìn)行了性狀分析。顯微鏡掃描照片是活性炭表面高度的三維立體圖,立體圖右邊是反映活性炭表面高度起伏變化的柱狀圖。

B炭 C炭

D炭 E炭

圖3四種炭原子力xx掃描照片

從圖中可以看出,B和C的表面存在有較多的凸起,尤其是C炭凸起的數量最多,凸起能夠增加炭表面的粗糙程度,使得兩炭的表面粗糙程度相對較高;D炭的表面雖然也有相類(lèi)似的較高凸起,但該凸起長(cháng)度達6um,且凸起物表面平滑,因此對炭表面粗糙度造成的影響較小,該炭的粗糙程度相對較低;與D炭相類(lèi)似,E炭表面也是以高度大、體積大、表面光滑的凸起為主,因此炭表面粗糙

程度也低。

活性炭表面的粗糙度,特別是微觀(guān)凸起造成的粗糙度,對生物活性炭的形成過(guò)程有著(zhù)重要影響。微生物在活性炭表面的生存和生物掛膜,主要的影響因素是:

活性炭的物理和化學(xué)吸附作用、微生物自身分泌黏液的粘附作用、活性炭作為固體濾料的攔截保護作用。

活性炭表面的粗糙度對以上三種作用都有重要影響,因此能影響到微生物的生長(cháng)和生物膜的形成。根據以前生物活性炭技術(shù)的研究表明,應用于微污染水源水處理的生物活性炭,由于水中有機物很低,屬于貧營(yíng)養環(huán)境,因此生長(cháng)在生物活性炭表面的微生物是以長(cháng)1-3um的桿菌為主,而且所形成生物膜也是破裂分散的,可以認為在活性炭表面所存在的1um以上凸起對微生物的生長(cháng)是有益的。

凸起峰越多,則越有利于活性炭對水中有機物吸附,越有利于微生物的生長(cháng)和微生物膜形成。

生物活性炭去除有機物的作用,在運行初期是以活性炭吸附作用為主,但隨著(zhù)運行時(shí)間延長(cháng),微生物大量滋生并形成生物膜后,則微生物對有機物的生物吸附降解將起到主導作用。因此活性炭是否有利于微生物生長(cháng)和生物膜的形成,在選擇活性炭種時(shí)重要的考

慮因素。從原子力顯微鏡的照片中看出,B和C存在較多的凸起峰,尤其以C炭最多,有利于微生物生長(cháng)和生物膜的形成,因此可以預見(jiàn)在形成生物活性炭后,B和C會(huì )有較好的運行效果。

( 3 )活性炭吸附能力評價(jià)

活性炭吸附能力評價(jià)試驗,采用內徑25mm,總容積200ml的有機玻璃炭柱完成的,具體過(guò)程為:

炭樣體積100ml,經(jīng)煮沸后填充,進(jìn)水流量參照40~200L/min/m2,取100 L/min/m2,計算流量為50ml/min,每小時(shí)取樣檢測指標為UV254,取樣點(diǎn)為進(jìn)水和各柱出水,繪制出活性炭隨時(shí)間變化吸附去除UV254的工作曲線(xiàn)。

利用活性炭吸附UV254的工作曲線(xiàn),進(jìn)行分段積分,得出積分和INTE,然后利用公式,計算出單位重量活性炭吸附有機物的能力,完成活性炭工作能力的評價(jià)。

其計算公式如下:

說(shuō)明:

EVA―每克活性炭的工作能力(以UV254×水量計),單位為l(UV254)/g。

INTE-工作曲線(xiàn)的分段積分和。

W-所取活性炭的重量,單位g。

下表是根據這種方法,對五種不同活性炭進(jìn)行檢測的結果。

表4五種活性炭EVA計算值

炭種 A B C D E

EVAl(UV254)/g)0.0733 0.0454 0.0455 0.0415 0.0397

排序1 4 3 5 6

由評價(jià)指標EVA值,可以看出五種活性炭的工作能力,以炭A最好,遠遠高于其他幾種炭;炭F雖然工作能力仍比柱狀炭好,但與炭A相比差距明顯,只及炭A的89%。四種柱狀炭中,B和C最好,兩者工作能力非常相似,幾近相等, D與

B、C相比差距明顯,因此工作能力不強; E炭工作能力最差,而且是差距很明顯。從結果可以看出, EVA值計算結果與前面的試驗結論是一致的,表明該值具有較高的準確性。

( 4 )活性炭動(dòng)態(tài)運行試驗

活性炭的動(dòng)態(tài)運行試驗是在五個(gè)平行的有機玻璃凈水柱完成的,柱內徑100mm,高3000mm。柱內裝填承托層150mm,石英砂200mm,活性炭1500mm各柱運行條件均相同,空床濾速4.5m/h,過(guò)水流量0.6l/min,接觸時(shí)間20min。運行時(shí)上部進(jìn)水、下部出水,重力自流?;钚蕴恐策\行6個(gè)月,其試驗結果見(jiàn)下表:

表5五種活性炭?jì)羲Чy計表

A B C D E

濁度降低值(NTU)最大值0.162 0.146 0.161 0.152 0.152

平均值0.084 0.069 0.066 0.058 0.059

最小值0.015-0.004-0.024-0.016-0.020

UV254去除率(%)最大值95.7 86.4 100 65.2 72.7

平均值59.4 48.1 56.6 39.7 40.2

最小值17.5 16.3 17.5 15.0 16.3

CODMn去除率(%)最大值74.2 64.7 71.2 56.6 64.2

平均值43.0 36.3 41.6 32.2 33.8

最小值18.7 15.3 17.3 11.9 13.0

從表中可以看出,破碎炭A在控制濁度方面表現出明顯的效果,在整個(gè)運行過(guò)程中對濁度降低值較大;柱狀炭B和C對濁度的控制效果也較好,比D炭和E炭的效果明顯。從去除有機物方面來(lái)看,破碎炭A效果仍然最好,柱狀炭中C 炭的效果最好,與破碎炭A差別不大,這說(shuō)明C炭對水源水質(zhì)適應性較好,炭表面的微生物數量和活性較好;其次為B炭,D炭和E炭與上面三個(gè)炭差距明顯。

這個(gè)結果與其他試驗結果也是相一致的。不論什么炭質(zhì),活性炭對有機物都有較好的去除效果,對UV254的平均去除率在40%以上,對CODMn的平均去除率也在30%以上,并且一直都能將CODMn控制2.0mg/l以下,這顯示出活性炭對有機物吸附去除的高效性。

( 5 )最優(yōu)活性炭種的確定

根據以上試驗結果可以看出,破碎炭A與柱狀炭相比,在降低濁度、去除有機物方面都表現出了顯著(zhù)的效果,這與破碎炭的結構特性有著(zhù)直接的關(guān)系,但是此類(lèi)破碎炭在生產(chǎn)上成本較高,水廠(chǎng)的購買(mǎi)成本相應的也增高,而且由于其物理性能決定的,在水廠(chǎng)的實(shí)際運行中,也帶來(lái)了床層壓降增大,床層膨脹減小,造成炭量損失和能量損失,對生產(chǎn)運行成本產(chǎn)生了重要影響,使得營(yíng)運成本顯著(zhù)增加,因此在相同運行效果的情況下,成本較高是制約其進(jìn)一步應用的主要因素。與破碎炭A相比,柱狀炭B和C,特別是C炭,其實(shí)際運行效果很好,與破碎炭A的效果差別不大,充分顯示了其對水源水質(zhì)的適應性,其物理性能指標均能滿(mǎn)足國家標準,并且經(jīng)原子力顯微鏡試驗,其對微生物適應性很好,同時(shí),柱狀炭的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)成本與破碎炭A相比又能大幅下降,因此針對水源水質(zhì),C炭是推薦應用的炭種。

4.活性炭主要性能指標的確定

( 1 )活性炭性能指標與動(dòng)態(tài)運行效果相關(guān)分析

對活性炭性能指標與活性炭動(dòng)態(tài)運行效果,以相關(guān)系數表征兩者之間存在的聯(lián)系。下表列舉了不同性能指標,和代表活性炭運行效

果的濁度、UV

254、CODMn的相關(guān)系數計算結果。

表6活性炭性能指標與活性炭運行效果相關(guān)性計算結果

修正摩擦系數強度 pH值總灰分水溶物碘值亞甲蘭值

濁度降低-0.78095 -0.78516 -0.60115 -0.24919 0.201294 0.69197 0.547415UV254去除-0.90522 -0.74563 -0.58635 0.183611 0.398817 0.551863 0.301715CODMn去除-0.94309 -0.79101 -0.66295 0.322964 0.377961 0.42255 0.16634

續上表

四氯化碳丁烷值糖蜜值單寧酸值有效粒徑均勻系數平均粒徑

濁度降低0.554264 0.554648 0.945102 -0.65041 -0.8693 0.84727 -0.89189UV254去除0.545012 0.545107 0.890054 -0.76551 -0.62396 0.624792 -0.63306CODMn去除0.424794 0.424856 0.820696 -0.66772 -0.60459 0.6189 -0.60287從上表可以看出,對活性炭炭運行效果影響最大的性能指標為糖蜜值、修正摩擦系數、強度,其次有影響的指標為單寧酸值、平均粒徑、有效粒徑、均勻系數、pH值、碘值、四氯化碳值和丁烷值。在這些指標中,活性炭的物理機械性能是由其煤質(zhì)和生產(chǎn)工藝所決定的,因此實(shí)際生產(chǎn)中只能對粒徑和粒度分布進(jìn)行控制,滿(mǎn)足用戶(hù)需要,而摩擦系數、強度和pH值是與煤質(zhì)相關(guān)聯(lián)的,不便進(jìn)行生產(chǎn)調控;而活性炭的孔隙結構是由生產(chǎn)中活化條件控制的,可以根據需要進(jìn)行調整,因此對實(shí)際生產(chǎn)最有指導意義的活性炭指標為糖蜜值和單寧酸值,這兩個(gè)指標反映的是活性炭孔隙結構中大孔和中孔的數量,是活性炭對水中天然大分子有機物適宜的量度。

由于在活性炭指標之間也存在著(zhù)相互影響,使得相關(guān)分析會(huì )存在著(zhù)偏差,有時(shí)候會(huì )使主要因子的影響顯現不出來(lái)。下面進(jìn)行活性炭

運行效果與性能指標的協(xié)相關(guān)分析,用來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

( 2 )活性炭性能指標與動(dòng)態(tài)運行效果協(xié)相關(guān)分析

協(xié)相關(guān)分析的主要過(guò)程是,通過(guò)逐項剔除各個(gè)性能指標影響后,計算的活性炭性能指標和運行效果的協(xié)相關(guān)系數,然后將計算結果,與初始的相關(guān)系數進(jìn)行對比,計算其改變量,從而考查各個(gè)性能指標對運行效果的影響程度。下表是協(xié)相關(guān)分析的最終結果。表7活性炭性能指標與活性炭運行效果協(xié)相關(guān)計算結果

活性炭性能指標綜合位次濁度降低UV254去除 CODMn去除

改變量位次改變量位次

修正摩擦系數3 3.728819 9 9.008773 3 10.82644 1

強度2 4.677893 6 9.420259 2 9.957633 2

pH值8 2.518004 10 5.684937 5 6.51121 5

總灰分4 1.747506 13 1.816151 14 2.581235 14

水溶物2 1.566224 14 3.432379 11 3.022835 12

碘值7 6.513867 3 5.408567 8 4.869481 8

亞甲蘭值13 2.045423 12 2.284665 13 2.641608 13

四氯化碳值11 3.770127 8 3.066107 12 3.128214 11

丁烷值9 4.878036 5 4.154306 10 3.974821 10

糖蜜值1 7.390415 1 10.97783 1 9.923826 3

單寧酸值10 2.214169 11 5.281263 9 4.643596 9

有效粒徑6 4.951605 4 5.5594 6 5.440827 6

均勻系數4 3.962668 7 6.537102 4 6.692856 4

平均粒徑5 6.609574 2 5.494236 7 5.083132 7

從計算結果來(lái)看,在控制活性炭出水濁度降低方面,糖蜜值、平均粒徑、碘值、有效粒徑和丁烷值是主要的影響因素,與前一階段的結論不同的是,碘值和丁烷值的影響得到了體現;在去除以UV254和CODMn為代表的有機物方面,主要的影響因素為糖蜜值、pH值、均勻系數、修正摩擦系數和強度,與前一階段相比,pH值、有效粒徑的影響得到了強化。

( 3 )主要性能指標推薦值

根據試驗結果綜合考慮,可將活性炭的性能指標分為三類(lèi):

首要控制指標(即針對水源水質(zhì)特點(diǎn)的主要影響因素)、重要控制指標

(即對實(shí)際運行效果起重要作用的因素)和控制指標(即對實(shí)際運行效果影響較小的因素,只要能滿(mǎn)足國家標準即可)。

① 首要控制指標

糖蜜值和單寧酸值:

從試驗結果來(lái)看,糖蜜值和單寧酸值對活性炭的實(shí)際運行效果有著(zhù)顯著(zhù)的影響,因此選擇活性炭種時(shí)應該嚴格控制。糖蜜值是以大分子量的焦糖作為吸附質(zhì),活性炭作為吸附劑來(lái)測定的,它主要表征了活性炭對大分子有機物,特別是水源中的高分子量有機物的去除能力。由于焦糖分子量較大,因此難以進(jìn)入活性炭的微孔結構中,只是被活性炭的大孔、中孔等吸附,因

此可以反映出活性炭孔隙結構中大孔、中孔的比例。單寧酸(分子量為322)值表示吸附有機分子能力的指標,它是在濃度一定的單寧酸溶液中,加入活性炭的量使單寧酸溶液濃度低于某個(gè)確定值所需要活性炭的量,因此,此值越低表示活性炭吸附性能越好。

如果只是從分子大小上看,單寧酸值應該與亞甲蘭值的大小相似,反映活性炭吸附能力也應該相似,但實(shí)際情況并非如此,單寧酸的性質(zhì)與天然有機物(NOM)中的代表物質(zhì)腐殖酸十分相近,活性炭對單寧酸的吸附特性與腐殖酸相類(lèi)似,因此可以代表水中由腐爛植物所產(chǎn)生的有機物,表征活性炭對天然有機物的吸附能力。飲用水水源的地表水,其天然有機物的含量占有絕大部分比例,因此活性炭的大孔和中孔結構是影響活性炭處理效果的主要因素。而糖蜜值和單寧酸值,兩指標相互配合,能夠很好的判斷出活性炭孔隙結構中大孔、中孔的比例,較好的反映出活性炭對天然大分子有機物的去除能力。但目前國家標準為對兩值未作明確規定,從性能指標測定結果來(lái)看,運行好的三種炭糖蜜值都在150以上,單寧酸值在50以下,因此綜合試驗結果,建議糖蜜值標準定為為≥150,單寧酸值≤50。

強度和摩擦系數:

在飲用水的深度處理中,對炭后出水濁度控制很?chē)栏?,即要求在砂濾池出水濁度的基礎上不再升高。因為在粒狀活性炭實(shí)際應用中,要考慮其在運輸、反沖洗和再生時(shí)活性炭的破損情況,主要有三種力可使活性炭機械破裂而形成粉塵,造成出水濁度升高,即沖擊力、積壓力和磨損力,強度和摩擦系數便分別代表了沖擊積壓力和摩損力,反映出活性炭的耐破損能力,因此強度和摩擦系數作為選擇活性炭的首要控制指標,要盡量選取高強度和摩擦系數的活性炭。如果強度低,則炭的結構疏松,在反沖洗時(shí),炭粒易脫落,由于微生物能附著(zhù)在炭粒表面,會(huì )造成出水的生物安全性問(wèn)題?;钚蕴康膹姸群湍Σ料禂狄仓苯佑绊懙交钚蕴康氖褂脡勖?,國標對兩值作出明確規定,但從幾種炭實(shí)際測定結果來(lái)看,將該強度定位值定為≥90%,摩擦系數≤90%是比較合適

的。

② 重要控制指標

碘值:

從試驗結果來(lái)看,它與活性炭運行效果有關(guān),但是相關(guān)性不太明顯。碘值與活性炭對小分子物質(zhì)的吸附能力密切相關(guān)?,F行

的活性炭檢測標準GB方法以及一些權威機構(如AWWA)的方法中,均將活性炭樣品粉碎至能通過(guò)200目篩,這樣能將活性炭孔隙盡可能暴露出來(lái),從而達到最大的碘吸附值。它可以用于估算活性炭的比表面積,和相對表征活性炭的孔隙結構。在實(shí)際應用中,

對于以碘(分子量為254)為代表的分子量大約250左右、非極性和分子對稱(chēng)的物質(zhì)來(lái)說(shuō),碘值可以表征活性炭對這部分物質(zhì)的吸附能力。碘值作為常用的活性炭質(zhì)量控制標準指標也是必須進(jìn)行控制的。綜合考慮將碘值設定為≥900mg/g。

xx值和四氯化碳值:

這兩值在活性炭對有機物去除效果也存在著(zhù)相關(guān)性。丁烷值與四氯化碳值存在著(zhù)很好的相關(guān)性,美國ASTM標準中顯示:

四氯化碳活性=2.57×丁烷活性,R2=0.934(均按照ASTM-D5228-92)。兩值可表征出活性炭樣品的微孔容積,是活性炭孔隙結構的量度值,常表征活性炭的活化程度。兩值對表征活性炭對小分子量、非極性有機物去處能力,具有重要意義。在國家

標準中,沒(méi)有規定這兩值的大小。根據ASTM標準方法的檢測結果,可將丁烷值標準定為≥20%,四氯化碳值定為≥60%。

有效粒徑、平均粒徑與均勻系數:

這三項指標是活性炭物理性質(zhì)的重要表征,從試驗結果來(lái)看,與實(shí)際的運行效果均具有較好的相

關(guān)性,特別是對濁度的控制作用明顯。由于國家標準中未對此值作規定,綜合試驗結果,推薦有效粒徑在1~1.5mm,平均粒徑在1.5~2.0mm,

在A(yíng)WWA標準中,對均勻系數規定為≤2.1,考慮到實(shí)際的影響,將均勻系數設定為≤2.0。

pH值:

從試驗結果來(lái)看,pH值也與實(shí)際運行效果存在相關(guān)性。pH值是活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的重要表征。在活性炭活化過(guò)程中,活性炭的基本結構產(chǎn)生缺陷和不飽和價(jià),使氧和其它雜原子吸著(zhù)在這些缺陷上,因而使活性炭產(chǎn)生了各種各樣的吸附特性。對活性炭性質(zhì)產(chǎn)生重要影響的化學(xué)基團主要是含氧官能團(羧基、酸酐、脂基、羰基等)和含氮官能團(氨基、酰亞胺等)。這些官能團的存在使得活性炭表現出兩性性質(zhì),甚至會(huì )帶電。如果這些帶電基團在活性炭表面分布均勻,那么在表面曲率不同的部位,電荷密度是不同的,微生物生長(cháng)可能會(huì )選擇它能夠忍受的電場(chǎng)強度處“居住”?;钚蕴康谋砻婊瘜W(xué)性質(zhì)對其吸附性能起到重要作用,表面酸性被認為是控制吸附的重要因素,增加表面酸性,或者說(shuō)增加極性的氧分子或含氧官能團的數量可增加活性炭的表面極性,從而有

利于其對水分子的吸附。對水分子的吸附有可能因占據活性炭孔而降低了活性炭對疏水性化合物的吸附。NOM為中性條件下帶負電荷的有機物,如果活性炭的表面帶有中性條件下可水解的強堿性基團的量大于羧基等強酸性基團的量,也就是說(shuō)pH大于7時(shí),在中性的水體中活性炭表面就會(huì )帶有正電荷,這將有利于它對NOM的吸附。一般來(lái)說(shuō),較高的pH有利于活性炭對NOM的吸附,但不是越高越好,pH過(guò)高預示著(zhù)活性炭表面存在較多的強堿性基團,從而導致活性炭表面親水性增加,不利于對疏水性有機物的吸附。國標

中規定活性炭pH在6~10,考慮pH值的重要作用,該值定在8~10是比較合適的。

③ 控制指標

xx值:

亞甲蘭值與實(shí)際的運行效果沒(méi)有多大關(guān)系。亞甲蘭值在表示活性炭液相吸附性能時(shí),主要反映活性炭的脫色能力,一般

此值越高,表示活性炭吸附性能越好。相對應的,對以亞甲蘭分子(分子量為374)為代表的分子量大約370左右、極性和線(xiàn)性結構的顯色物質(zhì)來(lái)說(shuō),亞甲蘭值可以表征活性炭對此類(lèi)物質(zhì)的吸附能力。亞甲蘭值與碘值相類(lèi)似,也反映了活性炭的孔隙結構,特別

是微孔的數量。國家標準對該值進(jìn)行了規定,因此亞甲蘭值標準仍采用國家標準,定為≥180mg/g。

總灰分和xx物:

這兩值是活性炭中雜質(zhì)成分的表征,雖然試驗結果顯示與出水效果沒(méi)有相關(guān)性,但是考慮到生產(chǎn)成本,也要進(jìn)行

控制。參考國家標準和實(shí)際的檢測結果,將總灰分定為≤10%,水溶物定為≤0.1%。

表觀(guān)密度和飄浮率:

表觀(guān)密度直接影響到購買(mǎi)成本,表觀(guān)密度越小,單位體積的質(zhì)量越低,成本越低,但是單位體積的去除有機物能力也必然降低,因此綜合考慮,參照國標和AWWA標準,將該值定為≥400g/l。飄浮率能夠影響反沖洗過(guò)程中炭量的損失,因此也要進(jìn)行控制。國標規定該值小于2%,因此采用國家標準,該值定為≤2.0%。

根據以上分析,活性炭主要性能指標推薦值綜合起來(lái)見(jiàn)下表。

表8活性炭主要性能指標推薦值

項目國家標準xx標準(AWWA)推薦值

吸附性能碘值(mg/g) ≥1050 ≥500 ≥900

亞甲蘭值(mg/g) ≥180 ≥180

糖蜜值≥150

單寧酸值≤50

xx值(wt%) ≥20

四氯化碳值(wt%) ≥60

化學(xué)性能 PH值6~10 8~10

機械性能xx摩擦系數(wt%) ≤90

強度(wt%) ≥85 ≥70 ≥90

有效粒徑(mm) 1~1.5

均勻系數≤2.1 ≤2.0

平均粒徑(mm) 1.5~2.0

經(jīng)濟性指標總灰分(wt%) ≤10 ≤10

xx物(wt%) ≤0.1

表觀(guān)密度(g/l) 380~500 >250 ≥400

漂浮率(wt%) ≤2 ≤2

5.結論

(1)根據各種活性炭性能評價(jià)方法的特點(diǎn),可以建立完善的活性炭篩選方法,其主要過(guò)程為:

首先要根據活性炭生產(chǎn)的煤質(zhì)、地域和生產(chǎn)工藝等的不同,從國內外的大型活性炭生產(chǎn)企業(yè)中選擇出備選炭種,然后從幾個(gè)方面著(zhù)手,即活性炭性能指標分析、電鏡微觀(guān)觀(guān)察、靜態(tài)吸附試驗、吸附能力評價(jià)試驗,以及活性炭動(dòng)態(tài)運行試驗等,從不同角度全面評價(jià)活性炭炭種的優(yōu)劣,篩選出一至兩

種活性炭種進(jìn)行工程應用。

(2)利用活性炭篩選方法篩選出了適應某市水質(zhì)特點(diǎn)的活性炭。在五種活性炭中,在相同的水質(zhì)和運行條件下,破碎炭A出水效果最佳。但由于其物理性能,在長(cháng)期運行中可能會(huì )出現炭量損失和能量損失,造成營(yíng)運成本增加的現象?;钚蕴緾的出水效果與破碎炭相近,其物理性能指標均能滿(mǎn)足國家標準,并且經(jīng)原子力顯微鏡試驗,其對微生物適應性很好,因此認為該炭種對于水源水

質(zhì)是最適合的。

(3)通過(guò)活性炭性能指標和活性炭運行效果的數學(xué)分析,確定了在飲用水處理中活性炭的主要性能指標,包括首要控制指標糖蜜值和單寧酸值、強度和摩擦系數,重要控制指標碘值、丁烷值和四氯化碳值、有效粒徑、平均粒徑與均勻系數,控制指標亞甲蘭值、

總灰分和水溶物、表觀(guān)密度和飄浮率,根據活性炭性能指標檢測結果和實(shí)際運行效果,對以上各項指標確定了推薦值。

【詳情】
活性炭手冊

一、活性炭過(guò)濾原理 


   活性炭的吸附能力與水溫的高低、水質(zhì)的好壞等有一定關(guān)系。水溫越高,活性炭的吸附能力就越強;若水溫高達30℃以上時(shí),吸附能力達到極限,并有逐漸降低的可能。當水質(zhì)呈酸性時(shí),活性炭對陰離子物質(zhì)的吸附能力便相對減弱;當水質(zhì)呈堿性時(shí),活性炭對陽(yáng)離子物質(zhì)的吸附能力減弱。所以,水質(zhì)的PH不穩定,也會(huì )影響到活性炭的吸附能力?! ?nbsp;

    活性炭的吸附原理是:在其顆粒表面形成一層平衡的表面濃度,再把有機物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內,使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長(cháng),活性炭的吸附能力會(huì )不同程度地減弱,吸附效果也隨之下降。如果水族箱中水質(zhì)混濁,水中有機物含量高,活性炭很快就會(huì )喪失過(guò)濾功能。所以,活性炭應定期清洗或更換?!?/p>

  

    活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。一般來(lái)說(shuō),活性炭顆粒越小,過(guò)濾面積就越大。所以,粉末狀的活性炭總面積最大,吸附效果最佳,但粉末狀的活性炭很容易隨水流入水族箱中,難以控制,很少采用。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動(dòng),水中有機物等雜質(zhì)在活性炭過(guò)濾層中也不易阻塞,其吸附能力強,攜帶更換方便?! ?nbsp;

活性炭的吸附能力和與水接觸的時(shí)間成正比,接觸時(shí)間越長(cháng),過(guò)濾后的水質(zhì)越佳。注意:過(guò)濾的水應緩慢地流出過(guò)濾層。新的活性炭在第一次使用前應洗滌潔凈,否則有墨黑色水流出?;钚蕴吭谘b入過(guò)濾器前,應在底部和頂部加鋪2~3厘米厚的海綿,作用是阻止藻類(lèi)等大顆粒雜質(zhì)滲透進(jìn)去,活性炭使用2~3個(gè)月后,如果過(guò)濾效果下降就應調換新的活性炭,海綿層也要定期更換。 

二、影響粒狀活性炭應用的主要性質(zhì)  


     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(zhì)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(shí),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。

三、評價(jià)活性炭的吸附能力 


      吸附分液相吸附和氣相吸附兩類(lèi),液相吸附能力常以吸附等溫線(xiàn)進(jìn)行評價(jià),氣相吸附能力以溶劑蒸氣吸附量評價(jià)。


  吸附等溫線(xiàn)表示一定溫度下吸附系統中被吸附物質(zhì)的分壓或濃度與吸附量之間的關(guān)系,即當保持溫度不變,可測得平衡吸附量和分壓或濃度間的變化關(guān)系。以剩余濃度為橫軸,以活性炭單質(zhì)量的吸附量為縱軸可繪出關(guān)系曲線(xiàn)。


  當保持分壓或濃度不變,可測得平衡吸附量和溫度間的變化關(guān)系,繪出關(guān)系曲線(xiàn),即吸附等壓線(xiàn)。由于在工業(yè)裝置中少量成分吸附大致在等溫狀態(tài)下進(jìn)行,所以吸附等溫線(xiàn)最為重要和常用。


  溶劑蒸氣吸附量表示氣相吸附性能,可用顆?;钚蕴康乃穆然嘉铰实臏y定為例,在規定的試驗條件下,即規定的炭層高度、氣流比速、吸附溫度、測定管截面積、四氯化碳蒸氣濃度的條件下,持含有一定四氯化碳蒸氣濃度的混合空氣流不斷地通過(guò)活性炭,當達到吸附飽和時(shí),活性炭試樣所吸附的四氯化碳的質(zhì)量與試樣質(zhì)量之百分比作為四氯化碳的吸附率。

  活性炭應用中對于吸附能力,最好用實(shí)際擬用的活性炭、操作的條件、具體的處理物進(jìn)行評價(jià)測試。


  活性炭的吸附量,即單位活性炭所吸附的吸附質(zhì)的量,工業(yè)上也有稱(chēng)為活性炭的活性,活性有兩種表示方法:


  靜活性-----即通常所指的吸附劑達到平衡的吸附量。


  動(dòng)活性----是指流體混合物通過(guò)活性炭床層,其中吸附質(zhì)被吸附,經(jīng)一些時(shí)間的運作,活性炭床層流出的流體中開(kāi)始出現含有一定的吸附質(zhì),說(shuō)明活性炭床層失去吸附能力,此時(shí)活性炭上已吸附的吸附質(zhì)的量,就稱(chēng)為活性炭的活性。是設計大量的、經(jīng)常的、重要的吸附系統所需的數據。


  用液相等溫線(xiàn)法測定活性炭吸附能力的標準實(shí)用方法,可用于測定原始的和再活化的和粉狀活性炭的吸什能力。

四、活性炭比表面積和吸附能力的關(guān)系  

   一般來(lái)說(shuō)活性炭的比表面積(BET)越大,吸附力也越大,但是有時(shí)候卻不一定。


  BET是用氮氣或丁烷的吸附方法測出活性炭總表面積的應用參數。按理BET越大,吸附力就越大??墒窃趯?shí)際應用中這概念有局限性,因為活性炭的孔有大孔、中孔和微孔的區別,有時(shí)僅有部分的孔適合于某類(lèi)大小吸附物的進(jìn)入。


  在液相應用中,通常有機物的吸附值隨分子量(分子大?。┑奶岣叨岣?。直到分子大到不能進(jìn)孔為止。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔??滋?,吸附物進(jìn)不了;孔太大,使單位體積的表面積減少。


  在氣相應用中,小分子被吸附進(jìn)入微孔。這時(shí)總表面積的概念是合用的。至于活性炭對金屬絡(luò )合物的吸附,涉及化學(xué)鍵的形成,也不是BET越大越好。

五、活性炭在液相吸附中的應用 

活性炭在液相中主要用于脫色精制,有時(shí)也用于捕集回收或分離。 

液體用活性炭進(jìn)行脫色精制時(shí),除了脫色(即吸附除去在可見(jiàn)光波長(cháng)內具有吸光性的物質(zhì))以外,同時(shí)還能夠除去在可見(jiàn)光波長(cháng)以外具有吸光性的物質(zhì),除去顏色的前軀物質(zhì),除去有臭味的物質(zhì)或調整香味,除去臭味的前軀物質(zhì),除去渾濁及可能導致渾濁的物質(zhì),除去起泡性物質(zhì),除去妨礙結晶的物質(zhì),除去膠體物質(zhì),除去對膠體有保護性的物質(zhì),除去生理性有害物質(zhì),以及除去促進(jìn)產(chǎn)品變質(zhì)的物質(zhì)等,具有多種綜合性的精制作用。 

液相擴散速度比氣相小得多,為了在短時(shí)間內獲得吸附效果,因此常常使用粒度很細小的粉末狀活性炭。但是,在處理量很大的場(chǎng)合,顆粒狀活性的用例不斷增加。因為其操作方便,容易再生。表3-6-4中列示了液相中使用活性炭的主要操作方式。

3-6-4  液相中使用活性炭的主要操作方式。

活性炭種類(lèi)

采用方法

操作方式

粉末狀活性炭

間歇接觸法

成層過(guò)濾法

連續接觸法

一段接觸式

多段分批添加式

多段逆流接觸式

顆粒狀活性炭

滲濾法

固定層式

連續移動(dòng)式

間歇移動(dòng)層式

六、活性炭在精制氣體中的應用 


精制工業(yè)用原料氣體或工藝氣體 活性炭用于精制多種工業(yè)用原料氣體或工藝氣體,以除去它們中所含有的各種雜質(zhì),提高純度和使用價(jià)值。表3-6-1中列示了用活性炭精制的一些氣體名稱(chēng)以及要除去的雜質(zhì)成分。

3-6-1  活性炭對原料氣體及工藝氣體的精制 


氣體名稱(chēng) 

要除去的成分 

氫氣 

氦氣 

氯氣 

氯化氫 

二氧化碳 

乙炔 

乙烯 

水煤氣 

裂化氣 

煙道氣 

情性氣體 

原料用空氣 

Hg、CO2、CH4、H2S、N2、NH3 

H2、N2、Ar、Ne、O2、CO2 

烴類(lèi)的氯化物 

烴類(lèi)的氯化物 

無(wú)機及有機硫化物、油、臭氣 

無(wú)機及有機硫化物、高級炔烴、二烯烴、磷化氫、丙酮、聚合性物質(zhì) 

無(wú)機及有機硫化物、乙炔、二烯烴 

無(wú)機及有機硫化物、聚合性物質(zhì) 

無(wú)機及有機硫化物、聚合性物質(zhì) 

無(wú)機及有機硫化物、油 

無(wú)機及有機硫化物、油 

無(wú)機及有機硫化物、油、臭氣 


    由表3-6-1可見(jiàn),用活性炭精制氣體是將小分子、低沸點(diǎn)氣體中的少量大分子、高沸點(diǎn)的氣體除去。

七、活性炭在液相吸附中的應用 --水處理


    水處理 水處理是活性炭應用廣,潛力最大的部門(mén)。飲用水的質(zhì)量直接關(guān)系人體健康;排水及廢水處理與否對地球水環(huán)境有重大影響。發(fā)達國家活性炭用量的50%以上與水處理有關(guān);我對水質(zhì)重視程度也逐漸增加。

(1)處理上水(自來(lái)水):上水用活性炭處理的目的是提高水質(zhì),除去臭氣、臭味、腐殖質(zhì)、油類(lèi)、農藥、洗滌劑等對人體有害的物質(zhì)。

(2)處理生產(chǎn)用水:活性炭在處理各種生產(chǎn)用水中獲得廣泛應用。如在釀造業(yè)、清涼飲料業(yè)及制冰業(yè),使用活性炭除去地下水中的顏色、臭味、膠體物質(zhì)、洗滌劑、農藥及其他有機物質(zhì),或者除去自來(lái)水中的游離氯氣、臭味等;電力、化學(xué)等工業(yè)部門(mén)用活性炭處理鍋爐用水及鍋爐回流水的脫油;醫藥工業(yè)用活性炭除去水中的致熱源;電子工業(yè)使用活性炭制取超純水;海運業(yè)使用活性炭制造飲用水;水族館中用活性炭除去自來(lái)水中的氯氣等。

此外,活性炭還用于保護離子交換樹(shù)脂,凈化工廠(chǎng)的循環(huán)用水等。

(3)處理生產(chǎn)廢水:各種生產(chǎn)過(guò)程中排出的廢水,含有不同的雜質(zhì),但比較單純,易于進(jìn)行處理。因此,應該處理以后再排放或者循環(huán)使用。

  (4)處理下水(污水):下水是各種廢水匯集成的污水,成分極其復雜。進(jìn)行處理時(shí),通常將凝聚沉淀法(物理法)、活性炭泥法(生物法)與活性炭吸附法配合使用,以提高處理效果,降低處理成本?;钚蕴刻幚硗ǔ:蜕锓ㄅ浜鲜褂?,或置于其后作為終級處理。經(jīng)過(guò)處理,可以除去顏色、農藥、洗滌劑、臭味,以及BOD、COD、TOC等雜質(zhì),作為工農業(yè)用水而再次利用或排放。

八、活性炭對各種蒸氣之吸附能力 

活性炭對各種蒸氣之吸附能力

指數

品名

指數

品名

指數

品名

指數

品名

指數

品名

4

硝基甲烷

3

硝酸

2

丙烷

3

乙醚

4

家具臭

3

甲醇

4

消毒劑

4

丙酸

1

乙烯

4

果實(shí)臭

3

甲醚

4

樟腦

4

丙醇

3

環(huán)氧乙烷

4

氣油

4

油加利油

4

食品芳香

2

丙烯

4

二氣乙醇

3

4

肉臭

1

氫氣

4

塗料臭

3

氯化烷

4

辛酸

4

浴室臭

4

苯乙稀

3

己烷

2

鹽酸

3

花粉

4

醋酸丙酯

3

光氣

4

庚烷

3

氯化甲烷

4

癌腫臭

3

醋酸甲酯

3

麻醉劑

4

3

氯化稀

4

罐頭工場(chǎng)臭

3

三氧化硫

4

酸酐

3

放射性物質(zhì)

4

丙基氯

4

蟻酸

4

四氯乙烯

1

沼氣

4

防臭劑

3

氯氣

3

甲酸乙酯

4

四氯化碳

4

M.E.K

4

防腐劑

4

辛烷

3

甲酸甲酯

4

二乙胺

3

漂白液

4

防蟲(chóng)劑

3

青酸

4

二甲苯

4

二氧雜環(huán)乙烷

4

比啶

3

碘化氫

4

精油

4

魚(yú)臭

4

環(huán)己烷

4

肥料臭

4

碘氣

4

4

雜酚

3

二甲基苯

3

病毒

4

碘仿

3

煤煙

4

巴豆醛

4

硫酸二甲脂

3

不完全燃燒氣

4

酪酸

4

肥皂臭

4

氯丁二烯

3

車(chē)排氣

3

丁二烯

1

硫化氫

4

接著(zhù)劑

4

氯苯

4

樹(shù)脂臭

2

丁烷

4

硫酸

4

體臭

4

乳酸

4

臭化乙烷

4

丁醇

1

一氧化氮

4

香煙

4

尿酸

4

臭素

4

丁酮

1

壞疽臭

4

焦油

4

尿素

2

臭化氫

2

氟化氫

1

己烷

1

二氧化碳

3

二硫化碳

3

臭化甲烷

4

腐敗臭

3

己胺

4

臭氧氣

3

燃燒氣

4

潤滑油

4

塑料臭

4

酒精

4

家畜臭

4

糊臭

4

病院臭

4

殘留酸

4

戊酸

4

棕櫚酸

3

對二氯笨

九、活性炭對各種有機物質(zhì)之吸附容量 

活性炭對各種有機物質(zhì)之吸附容量

成 分

飽合吸附

摘要

成分

飽合吸附

摘要

 

容量 (%)

 

 

容量 (%)

 

(醇類(lèi))

 

 

(芳香烴類(lèi))

 

 

乙醇

21

 

23

溶劑

甲醇

10

木精

硝基(代)笨

20

 

丁醇

34

溶劑

甲苯

25

溶劑

戊醇

35

雜醇油

二甲苯

26

溶劑

 (有機酸)

 

 

 

 

 

醋酸 (乙酸)

37

藥品

(脂肪類(lèi)碳化氫)

 

 

酪酸

35

體臭

丙烷

5

燃料

甲酸

7

藥品

丙烯

5

煤氣

棕櫚酸

35

棕櫚油

癸烷

35

燈油成分

丙酸

30

 

庚烷

20

汽油成分

丙烯酸

20

 

己烯

10

汽油成分

辛酸

35

動(dòng)物臭

壬烷

30

燈油成分

 (無(wú)機氣體)

 

 

(醚)

8

燃料

一些

刺激臭

乙醚

 

 

40

 

二異丙醚

15

醫藥品

二硫化碳

15

粘膠

甲醚

18

溶劑

四氯化碳

45

溶劑滅火用

丁醚

10

 

15

顏料制造

(酯)

20

溶劑

溴化氫

12

藥品

醋酸戊酯

 

 

氯化氣

12

燃燒氣體

醋酸丁酯

41

漆溶劑

氟化氫

10

醋酸乙酯

28

漆溶劑

碘化氣

15

 

醋酸丙酯

19

漆溶劑

硫化氣

3

腐蛋臭

醋酸甲酯

23

漆溶劑

40

 

(醛)

16

溶劑

硝酸

20

藥品

 

 

 

二氧化氨

10

燃燒氣體

乙醛

7

藥品燃燒排氣

臭氧

分解氧

放電管

丙醛

15

 

二氧化硫

10

燃燒排氣

丁醛

20

柴油廢氣

三氧化硫

15

燃燒排氣

 

 

合成用劑

硫酸

30

藥品

甲醛

很少

燃燒排氣臭

(鹵化烴類(lèi))

 

 

(其他化合物 )

 

 

三氯乙烯

13

乾洗用

石碳

30

苯酚燒脂

三氯甲烷

40

麻醉藥

甲酚

30

醫院消毒液臭

三碘甲烷

30

防腐用

皮啶

25

煙草臭

 異丙基氯

20

 

糞臭素

25

排泄物

氯化甲烷

5

冷煤

松節油

32

溶劑

二氯甲烷

25

 

吉草酸

35

體臭、腳臭

四氯代甲烷

60

 

 

 

 

(硫醇)

 

 

蓋醇

20

 

 

 

 

煙鹼

25

煙草 

甲硫醇

20

黃蘿蔔鹼菜臭

茨酮

20

 

乙硫醇

23

蒜、蔥、汙水

(多成分臭)

 

 

丙硫醇

25

 

汙水臭

 

(酮類(lèi))

 

 

廁所臭

 

丙酮

10

溶劑

料理臭

 

二乙基甲酮

30

溶劑

食物臭

 

丁酮

10

溶劑

包裝室臭

 

甲基丁基酮

20

溶劑

體臭

  

十、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(lèi)、某些酮類(lèi)、某些聚合物單體 

酚類(lèi) 

二醇類(lèi)、胺類(lèi) 

高沸點(diǎn)物 

可塑劑、樹(shù)脂14以上之長(cháng)鏈碳氫化合物

十一、活性炭在液相吸附中的應用 

其他液相精制 除了水處理以外,活性炭還在制糖、食品、釀造、醫藥、化工等許多部門(mén)的液相精制中具有廣泛的用途。表3-6-5中列舉了一些覺(jué)見(jiàn)的用例。

3-6-5活性炭液相精制的用例

工業(yè)種類(lèi) 

工業(yè)部門(mén) 

產(chǎn)品名稱(chēng) 

活性炭精制效果 

食品工業(yè) 

精制糖 

甘蔗糖 

甜菜糖 

糖蜜 

A、B、C、D

A、B、C

A、B、C、J、捕集甜菜堿及谷氨酸

淀粉 

葡萄糖 

水飴糖 

A、B、C、D、F

A、B、D、F

乳制品 

乳糖 

A、B、D、F

食品工業(yè) 

釀 造

清酒 

啤酒 

葡萄酒、果酒、醬油 

威士忌、朗姆、白蘭地、伏特加、食用醋 

A、E、D、防止火落菌A、E、D(防止冷霧)A、 E

油脂 

食用油 

人造奶油、可可脂、豬油 

A、B、F、G

A、F、G

食品添加劑 

味精、核酸調味品、乳酸、檸檬酸、酒石酸、戊烯二酸、抗壞血酸 

調味液 

瓊脂、果膠、明膠 

A、B、D、F 

A、E、F

A、F

其他 

糖漿、果汁 

糖果屑 

A、 F

A、F、J

醫藥工業(yè) 

醫藥品 

  

注射劑 

抗菌性物質(zhì)、磺胺制劑、生物堿、縱他命、荷爾蒙 

針劑、注射用水 

A、B、D、F、H

除去致熱源

化學(xué)工業(yè) 

橡膠 

再生橡膠 

防止藥劑滲透 

石油 

液體石油餾份 

酸類(lèi)、鹽類(lèi)、胺類(lèi)吸收液、廢油 

A、F、脫硫

A、B、I、J

高分子 

合成樹(shù)脂、合成纖維原料及間體 

紡線(xiàn)浴、溶劑及溶液 

A、F、防止副反應

A、B、F、J

染料 

染色 

染料中間體 

洗滌液等 

H、防止副反應

A、防止滲透

無(wú)機 

磷酸、硼酸、鹽酸、明礬、堿、碳酸鹽 

雙氧水 

A、 B

除去有機雜質(zhì) 

其他工業(yè) 

金屬加工 

礦物油、油劑 

蠟 

界面活性劑 

可塑劑、羊毛脂、硬化油、蓖麻油、甘油 

A、B、F、J

A、B、F

A、 F

A、B、F、I

干洗 

干洗液 

除去油脂及分解產(chǎn)物、J

B、除去油脂、J

采礦 

浮選選礦液 

除去浮選選礦液、調整 

分析 

色譜分析 

分析試樣 

除去生物化學(xué)試樣中妨礙分析的成分 

注:A:脫色;B:除去膠體物質(zhì);C:提高結晶性;D:提高產(chǎn)品穩定性;E:調整香料;F:脫臭;G:去除白土臭;H:提高純度和得率;I:除去起泡性物質(zhì);J:再利用。

十二、氣相回收及捕集 

其他氣相成分的捕集或回收 活性炭除用于從空氣中回收有機溶劑以外,還廣泛地用于從其他氣相成分中捕集和回收各種有關(guān)物質(zhì)。表3-6-3中列舉了這方面的一些用例。 

3-6-3  活性炭在其他氣相捕集或回收中的應用 

氣體名稱(chēng)

捕集回收的組分

煤的干餾氣體

天然氣

裂化氣體之類(lèi)

發(fā)酵氣體

煙道氣

汽車(chē)揮發(fā)的氣體

原子反應堆排氣

各種工業(yè)性排氣

苯、汽油等C5以上的烴類(lèi)

液化石油氣等

CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H12

酒精、丙酮等

二氧化硫

汽油

放射性碘、氪、氙

苯、甲苯、二甲苯、戊烷、己烷、二硫化碳、氯乙烯、環(huán)己烷、甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、丁酮、醋酸酯、環(huán)氧乙烷、氧化丙烯、香料成分、四氯化鈦、二氯化鈦、氧化氮等

下面以防止汽車(chē)中汽油揮發(fā)裝置為例,說(shuō)明活性炭在捕集回收方面的具體應用。該裝置的工作原理。汽車(chē)停止時(shí),由于氣溫升高、太陽(yáng)照射等原因,使油箱、化油器、氣缸等處汽油揮發(fā)。揮發(fā)出去的氣體通過(guò)裝置中的活性炭層(過(guò)濾器)吸附,防止擴散到外界。當汽車(chē)開(kāi)支行駛時(shí),通過(guò)吸氣管的負壓和排氣管的壓力,使壓力動(dòng)作閥動(dòng)作,讓濾氣器中一部分空氣經(jīng)過(guò)活性炭層以后再進(jìn)入吸氣管中。此時(shí),活性炭層所吸附的汽油脫附,隨空氣進(jìn)入氣缸中燃燒;同時(shí),活性炭獲得再生。這種裝置中只充填了幾百克顆粒狀活性炭,就不僅能防止汽油揮發(fā)到外界污染空氣,還能夠節約汽油,而且使用十分方便。

十三、分離氣體  


      利用活性炭對不同種類(lèi)的氣體具有不一樣的吸附能力這一性質(zhì),活性炭吸附法常用于分離氣體。
    用活性炭從天然氣中分離汽油組分時(shí),初期,活性炭逐漸被包括甲烷等分子量小的烴類(lèi)物質(zhì)在內的組分所飽和,但是隨著(zhù)吸附時(shí)間的延長(cháng),由于活性炭具有對分子量大的同族化合物吸附能力大的特性,所吸附的甲烷等低級烴類(lèi)逐漸被分子量大的己烷、戊烷等置換出來(lái)。結果,活性炭中吸附保留的主要是汽油組分,而甲烷、乙 烷、丙烷之類(lèi)分子量小的組分則穿過(guò)活性炭層,保存在氣相中,從而達到分離的目的。


    又如,利用壓力循環(huán)吸附法,可以使用活性炭將空氣中的氧氣和氮氣分開(kāi);利用活性炭吸附法,能從煤氣中分離出苯,能從反應產(chǎn)物中進(jìn)行同分異構體的分離等等。

十四、活性炭應用注意事項 

   1、運輸與裝卸: 活性炭在運輸過(guò)程中,不得用鐵鉤拖拽,應防止與堅硬物質(zhì)混裝,不可強烈振動(dòng)、磨擦、踩、砸,嚴禁拋擲,應輕裝輕卸,以減少炭粒破碎,影響使用。

    2、儲存:應儲存于陰涼干燥處,防止內外包裝袋破裂,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: 活性炭屬于多孔性吸附類(lèi)物質(zhì),所以在運輸、儲存和使用過(guò)程中,都要絕對防止水浸,因水浸后,水填充了活性孔隙,減少了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(lèi)物質(zhì): 在使用過(guò)程中,應禁止焦油類(lèi)粘稠物質(zhì)進(jìn)入活性炭床,以免堵塞活性炭孔隙或遮蓋了活性炭展開(kāi)表面,使氣體不能與活性炭展開(kāi)表面接觸,失去應用效果,如氣體中含有此類(lèi)物質(zhì),應在氣體進(jìn)入活性炭床前進(jìn)行清除(最好有除焦設備)以達到好的應用效果。

    5、防火: 活性炭在儲存或運輸時(shí),防止與火源直接接觸,以防著(zhù)火?;钚蕴吭偕鷷r(shí)避免進(jìn)氧并再生徹底,再生后必須用蒸氣冷卻降至800℃以下,否則溫度高,遇氧,活性 炭自燃。

    6、使用: 裝填時(shí)應先篩去因搬運產(chǎn)生的碎粒與粉塵。然后層層均勻鋪開(kāi),不得從進(jìn)料孔處直接倒入,以免使大小顆粒裝填不均,最終造成氣體偏流,影響使用效果。裝填結束,開(kāi)車(chē)前應先吹空,吹出活性炭表面粘附粉塵,避免開(kāi)車(chē)后粉塵帶入后工段而影響正常生產(chǎn)。 

    7、安全需知: 濕的活性炭需要從空氣中除去氧,在安全密閉的容器內氧的消耗會(huì )造成有毒的環(huán)境,假如工人進(jìn)到含有活性炭的容器內適當取樣或低含氧空間作業(yè),應遵守國家相關(guān)標準及作業(yè)規范。

十五、活性炭再生 

【詳情】
活性炭安全技術(shù)說(shuō)明(MSDS)

第一部分 化學(xué)品及企業(yè)標識

化學(xué)品中文名稱(chēng):活性炭

英文名:Charcoa activated granular

 

第二部分 成分/組成信息

化學(xué)品名稱(chēng):活性炭

化學(xué)品分子式:C

組成成分:100%活性炭

CAS號:7440-44-0

 

第三部分 危險性概述

危險性類(lèi)別:

侵入途徑:吸入、食入、經(jīng)皮吸收

健康危害:無(wú)資料

環(huán)境危害:

爆炸危險:

第四部分  急救措施

皮膚接觸:用肥皂水洗掉即可,如有疼痛,及時(shí)就醫。

眼睛接觸:立即提起眼瞼,用大量流動(dòng)清水沖洗至少10分鐘。如有疼痛,就醫。

吸  入:  迅速轉移至空氣新鮮處,呼吸新鮮空氣;如有咳嗽或呼吸不適,及時(shí)就醫。

食  入:  讓受害者飲足量清水,如胃腸不適感加重,及時(shí)就醫。 

第五部分  消防措施

危險特性:可燃,高濃度粉塵可引起爆炸。

有害燃燒產(chǎn)物:

滅火方法及滅火劑:十粉,泡沫,噴水,二氧化碳。

滅火注意事項:沒(méi)有配備花謝防護衣和供氧設備請不要呆在危險區。 

第六部分  泄漏應急處理

個(gè)人防護:避免產(chǎn)生和吸入其粉塵。當粉塵濃度過(guò)高時(shí),應急處理人員須穿戴安全防護用具進(jìn)入現場(chǎng)。

環(huán)境保護措施:未經(jīng)處理不允許進(jìn)入排水系統。

清潔/吸收措施:采用安全的方法將泄漏物收集回收或運至廢物處理場(chǎng)所處理,根據化學(xué)品性質(zhì)進(jìn)一步處置。 

第七部分  操作處置與儲存

操作注意事項:無(wú)特殊要求

儲存注意事項:干燥,密封。常溫儲存。 

第八部分  暴露控制/個(gè)體防護

工程控制:密閉操作,局部排風(fēng)。提供安全淋浴和洗眼設備。

呼吸系統防護:當空氣中粉塵濃度過(guò)高時(shí),建議佩戴過(guò)濾式防塵呼吸器。必要時(shí),佩戴空氣呼吸器。

眼睛防護:呼吸系統防護中已作防護。

身體防護:穿方化學(xué)品工作服。

手防護:戴防化學(xué)品手套。

其他防護:工作畢,洗手。淋浴更衣。

 

部分 理化特性

外觀(guān)與形狀:黑色粒狀或粉狀、無(wú)味。

溶解性:水(20℃)不溶

顆粒尺寸:≤150m

PH值(50g/l  水溶液,20℃): 6

升華點(diǎn):3700℃

密度:散裝密度:250-350kg/m3

閃點(diǎn):無(wú)資料

 

部分    穩定性和反應活性

穩定性:穩定

避免接觸條件:強加熱

禁忌物:強氧化劑

危險分解產(chǎn)物:碳氧化合物

聚合危害:不發(fā)生

 

十一部分 毒理學(xué)資料

活性炭無(wú)毒

急性毒性:無(wú)資料

其他資料:小心合理使用產(chǎn)品不會(huì )出現有害性。

 

 

第十部分 生態(tài)學(xué)資料

生態(tài)效應:無(wú)資料

其他生態(tài)數據:小心合理使用產(chǎn)品不會(huì )出現生態(tài)問(wèn)題。

 

第十部分    廢氣處置

廢氣方法:對化學(xué)品殘存物的處置沒(méi)有統一的國家法規,化學(xué)殘存物一般作特殊廢物。處置前應參閱國家和地方有關(guān)法規。我們建議您聯(lián)系掌管的當局或認可的廢物處置公司,他們會(huì )建議您如何處置特殊廢物。

包裝物:處置前應參閱國家和地方有關(guān)法規。用外埋污染物的方法來(lái)處理污染的包裝物。如過(guò)沒(méi)有特別規定,未受到污染的包裝物可作家庭廢物對待或再循環(huán)使用。

 

第十部分 運輸信息

危險貨物編號:

包裝標志:

包裝類(lèi)別:

包裝方法:編織袋包裝或桶包裝,每包或桶為25公斤。 

【詳情】

友情鏈接links

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