活性炭的再生技术
(1)低热再生法常用于气相吸附用活性炭的再生,这些吸附质通常是知烧经,俑经,苯系物等沸点较低的低分子有机物,一般在吸附塔内经100~200℃蒸汽吹靓即可使饱和炭达到再生的目的,脱附后含有机物的蒸汽可经冷量后将有机物回收利用,蒸汽吹脱方法除常用于气相吸附活性炭的再生以外,也可用于啤酒。饮料行业工艺用水前级处理的饱和活性炭再生。
(2)高温热再生法 在水处理中,活性炭的吸附对象多为分子较大、挥发性低或无挥发性的有机物,因此蒸汽吹脱法已不适用,只能将饱和活性炭经过850℃左右高温加热,使吸附在活性炭上的有机物炭化分解,进一步活化后达到再生目的。此法具有吸附能力恢复率较高且再生效果稳定的优点。因此这是对用于本处理的活性炭进行再生普遍采用的方法,
Roncken等用热再生炭从饮用水中分离三氯乙烷,发现吸附效率降低,多次再生后吸附能力丧失的现象(**),Ferro和Moreno等研究了吸附酚类化合物的热再生炭,发现吸附效率和比表面积都有所降低,其原因可能是酚的热解残留物堵塞了孔隙(,0),Ledesma等也发现用热再生法处理吸附对硝基苯酚饱和的活性炭后可能是由于孔径变大,氮气吸附率降至原炭的70%),
热再生法是目前工艺成熟且应用多的再生方法,它的优点是再生效率离,再生时间短,工艺流程相对较简易而且应用范围广,但也存在再生过程中炭损失较大(一般在5%-10%),而且再生炭的机械强度也有所下降的不足之处(*),
近些年来,在对热再生充分认识的基础之上,又有一些新的热再生技术俩如高频脉冲再生技术,红外加热再生技术、直流电加热再生技术、弧放电加热再生技术,微波再生技术等应运而生,这些技术与传统的再生技术区别在于册采用的热源有所不同、由于设备以及防护问题,这些新技术目前仍处于试验阶段,
活性炭能吸附溶液中的四价钒离子和五价钒离子,溶液的pH值和活性炭表面性质对其吸附有一定影响。四价或五价钒离子的被吸附在一定pH值范围内都因pH值增加而增加,在pH值范围2.5~3之间达到大,此后降低;氧化处理后的活性炭对钒离子有较大的吸附率,从偏钒酸钠溶液中以氧化改性的粉状活性炭吸附钒,可从含量50mg/L的溶液中去除90%的钒。
当使用较大量的活性炭或较长吸附时间时,活性炭的吸附率有所提高、即溶液中更多的钒被吸附。例如:以0.5gC/100mL和5.0g C/100mL,同样吸附时间3h比较,溶液中钒的残留百分比:前者约40%,后者约9%。再以
5.0gC/100mL的吸附时间1h和3h比较溶液中钒的残留量百分比:前者约22%,后者约9%,
有人对水中痕量钒用活性炭进行预富集,研究了水中痕量钒的吸附和解吸条件以及活性炭对钒的吸附容量。50mg活性炭可对500mL的水中80μg以内的钒进行定量回收,回收率在93%~104%之间。本法对合成海水样品痕量钒量进行分析测试,结果满意。4 含磷废水废水中含有机磷农药,如对硫磷、甲基对硫磷等,可用活性炭吸附。
采用活性炭厌氧流化床处理含酚废水,可得到高达99.9%的去酚率和96.4%的CODo,去除率,因为活性炭对酚类的吸附作用与生物降解作用结合起来,发挥了两方面的活性,载体流态化也解决了气液分离及介质堵塞问题。用碳酸钾化学活化的煤矸石制得的活性炭,BET比表面积达1236m2/g.孔体积0.679cm/g、表面是疏水性的,对水溶液中酚类污染物有良好的吸附性能。活性炭对含苯酚的废水处理是一种实用的方法,优点是无另外的废物和毒物,无二次污染,又可以有效地再生。研究进口活性炭的饱和吸附容量等性能,提出生产脱苯酚的工艺条件及参数。在生产用于医药、染料等工业的对氨基苯酚过程中,会有大量高浓度有机废水,可以采用Fenton试剂法降解,此法具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和的特点,但其缺点是利用率偏低,成本较高,还需加入均相催化剂,易引起二次污染。
采用活性炭与双氧水协同作用(活性炭作催化剂,双氧水作氧化剂),对降解含有对氨基苯酚废水有良好的效果:在H:O:/COD=1.0,活性炭/H2O2=
0.5.pH=2的条件下,降解反应可在180min内结束,对氨基苯酚的去除率达74.0%,与Fenton试剂法相比较,COD去除率提高1.75倍。
处理含酚废水,以活性炭作催化剂,用湿空气催化氧化酚是有前途的方法。与r氧化铝上的氧化铜为催化剂作对比,经十天运作,用活性炭催化氧化酚的活性要高10倍。
以用过的茶叶制成的活性炭可从废水中吸附去除苯酚、磷甲酚、间甲酚、对硝基苯酚、对氯苯酚、2.4二硝基苯酚、2.4-二氯苯酚,并按以上序次增加吸附量。
山东临朐县海源活性炭厂,位于潍坊市临朐县冶源镇西圈村,建厂多年来,经不断发展,现已成为一家综合性滤料厂家,产品有:各种型号用途活性炭,广泛应用于污水处理、工业废气吸附、饮料水处理、净水过滤、电厂水预处理、废水回收前处理、生物法污水处理。 临朐县海源活性炭厂,是一家从事活性炭生产20年的生产厂家,产品20多个型号,覆盖不同领域的活性炭使用环境,产品营销全国,质量稳定如一,初心不改,一切为环保事业做出应有的贡献,始终将青山绿水作为自己产品质量的要求。
褐煤活性炭在电池和电能贮存方面的应用历史悠久,早在19世纪初(1802年),碳材料就成为电池的电极材料,1930年活性炭电极电池就已制作完成,活性炭电极被应用于双电层电容器、活性炭-空气电池、锂离子二次电池等。
1)双电层电容器:电极双电层电容器电有体积小、质量轻、单位质量(或体积)能量密度大、充电快、等性能,在电力、汽车、铁路、通讯等领域具有发展潜力。活性炭具有比表面积和比电容大、孔径分布窄、化学稳定性和导电性好等优点,是制备双电层电容器电极的材料。作双电层电容器的电极材料时,活性炭的中孔和孔径较大的微孔才是形成双电层作用的主要部分,所以有必要采取合适的工艺来调控高比表面积活性炭的孔结构,使其孔径分布主要集中在直径较小的中孔和直径较大的微孔范围内,以形成更大的双电层。
2)空气-锌电池:空气-锌电池的负极用锌,正极用空气中的氧气。活性炭作为空气电池的正极材料,负责将空气吸取到电池体系内。在活性炭上添加二氧化锰、铅、银等催化剂,可以促进氧气的活化与扩散,提高电池的能量密度,并长期保持高的电压。该类活性炭要求导电性好、比表面积大、填充密度高、孔径分布集中,化学稳定性好。
蜂窝活性炭中的微孔比表面积占活性炭比表面积的95%以上,在很大程度上决定了活性炭的吸附容量。中孔比表面积占蜂窝活性炭比表面积的5%左右,是不能进入微孔的较大分子的吸附位,在较高的相对压力下产生毛细管凝聚。大孔比表面积一般不超过0.5m2/g,仅仅是吸附质分子到达微孔和中孔的通道,对吸附过程影响不大。
蜂窝活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。蜂窝活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如、氮和等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。射线研究表明,这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘,产生含氧、含和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时,这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性 3 种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其衍生物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。 燕酸等酸性活化剂制备的活性炭表面以酸性基团为主 ,对碱性物质吸附较好;KOH、K2CO3等碱性活化剂制备的活性炭表面以碱性基团为主,适合于吸附酸性物质;而采用CO2、H2O等物理活化方法制备的活性炭表面官能团总体呈中性。
蜂窝活性炭吸附机理 特种活性炭吸附是指利用活性炭的固体表面对水中的一种或多种物质的吸附作用,以达到净化水质的目的。活性炭的吸附能力与活性炭的孔隙大小和结构有关。一般来说,颗粒越小,孔隙扩散速度越快,活性炭的吸附能力就越强。 吸附能力和吸附速度是衡量吸附过程的主要指标。吸附能力的大小是用吸附量来衡量的,吸附速度是指单位时间内单位重量的吸附剂所吸附的量。在水处理中,吸附速度决定了吸附剂与污水的接触时间。 活性炭发生的主要是物理吸附,大多数是单层分子吸附,其吸附量与被吸附物的浓度服从地负海涵单分子层吸附等温方程
大部分标准将活性炭按照两部分进行分类:一部分按制造使用的主要原材料,另一部分按制造使用的原材料及对应的产品形状组合分类。 活性炭按制造使用的主要原材料分为四类:煤质活性炭、木质活性炭、合成材料活性炭和其他类活性炭。按制造使用主要原材料及对应的产品形状组合分类分为16种类型。其中,煤质活性炭分为:柱状煤质颗粒活性炭、 破碎煤质颗粒活性炭、粉状煤质颗粒活性炭、球形煤质颗粒活性炭。木质颗粒活性炭分为:柱状木质颗粒活性炭、破碎状木质颗粒活性炭、粉状木质颗粒活性炭、球形木质颗粒活性炭。合成材料活性炭分为:柱状合成材料颗粒活性炭、破碎状合成材料颗粒活性炭、粉状合成材料颗粒活性炭、成形活性炭、球形合成材料颗粒活性炭、 布类合成材料活性炭(炭纤维布)、毡类合成材料活性炭(炭纤维毡)。其他类活性炭,指除上述三种类型活性炭外,由其他原材料(如、石油焦等)制备的活性炭,这类活性炭,在产品形状分类中,暂列了沥青基微球活性炭。
蜂窝活性炭产品形状分类 煤质活性炭 柱状煤质颗粒活性炭 破碎煤质颗粒活性炭 粉状煤质颗粒活性炭 球形煤质颗粒活性炭 木质活性炭 柱状木质颗粒活性炭 破碎状木质颗粒活性炭 粉状木质颗粒活性炭 球形木质颗粒活性炭 合成材料活性炭 柱状合成材料颗粒活性炭 破碎状合成材料颗粒活性炭 粉状合成材料颗粒活性炭 成形活性炭 球形合成材料颗粒活性炭 布类合成材料活性炭(炭纤维布) 毡类合成材料活性炭(炭纤维毡) 其他类活性炭 沥青基微球活性炭
蜂窝活性炭命名规则 活性炭按材料和形状命名。命名的方法则依据命名原则规定的内容进行,有二层内容:层表示活性炭制造主要原材料,用主要原材料英文单词的字母大写表示;第二层表示活性炭的形状,用形状英文单词的字母大写表示;活性碳的名称,由汉字组成。
蜂窝活性炭制造原材料命名的分类符号以材料名称英文单词的字母大写表示,若名称字母重复,则在英文单词字母后缀一个小写英文字母,该字母来源于材料名称的英文单词(辅音)。制造原材料分类符号中,由于类属于木质蜂窝活性炭的加工原材料种类较多,而木质原材料制造后的活性炭性能有一定的区别,因此,将木质活性炭的制造的原材料细分为四类:木屑类活性炭、果壳类活性炭、椰壳类活性炭、生物质类活性炭。这四类木质活性炭的分类符号,用原材料分类符号(和其具体的原料(木屑、果壳、椰壳、生物质)英文单词的字母大写用下脚标标注共同表示。
蜂窝活性炭形状分类符号 各类形状的活性炭的分类符号,以形状名称英文单词的字母大写表示,若形状名称字母重复,在英文单词字母后缀一个小写英文字母,该字母来源于该形状的英文单词(辅音)。对于破碎状活性炭来讲,除木质破碎状活性炭外,煤质破碎状活性炭现有三类,这三类破碎状煤质活性炭生产工艺不同,质量指标和应用领域也有较大差别,为方便厂商和应用客户对破碎状煤质活性炭加以区别, 标准对破碎状活性炭的形状命名分类符号做了如下规定:破碎状活性炭的形状分类符号由G和具体各类破碎状活性炭的名称英文单词的字母大写表示在 G 后下脚标处,共同表示,如:压块破碎活性炭(煤质)表示为GB [1]。 形状命名具体分类见2016年发布的中国标准GB/T 32560-2016 《活性炭分类与命名》