活性炭的基本知识.doc

活性炭的基本知识一、活性炭的概述活性炭是一种黑色粉状，粒状或丸状的无定形具有多孔的碳，主要成分为碳，还含少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层间不规则堆积。具有较大的表面积(5001000米2/克)，有很强的吸附性能，能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体;对于气体、液体，吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。其吸附作用具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压强越大温度越低浓度越大，吸附量越大。反之，减压，升温有利于气体的解吸。常用于气体的吸附、分离和提纯，溶剂的回收，糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水及冰箱的除臭剂，防毒面具中的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨，后来主要采用煤，经干馏、活化处理后得到活性碳生产方法有：蒸汽、气体活化法。利用水蒸气或二氧化碳在850900将碳活化。化学活化法。利用活化剂放出的气体，或用活化剂浸渍原料，在高温处理后都可得到活性炭。活性炭具有微晶结构，微晶排列完全不规则，晶体中有微孔(半径小于20埃=10-10米)、过渡孔(半径201000)、大孔(半径1000100000)，使它具有很大的内表面，比表面积为5001700米2/克。这决定了活性炭具有良好的吸附性，可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好，它的结构力求稳定，吸附所需能量小，以有利于再生。活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味，气体分离、溶剂回收和空气调节，用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。二、活性炭的产生活性炭按生产方法可分物理水蒸气法和化学法生产。物理水蒸气法的生产，一般生产分为两个过程，第一步，炭化，将原料在170 至600的温度下干燥，同量将其80%r有机组织炭化。第二步，活化，将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中，与活化剂和水蒸气反应，完成其活化过程，制成成品。在吸热反应过程中，主要产生CO及H2组合气体，用以将炭化料加热至适当的温度(800至1000度)，除去其所有可分解物，产生丰富的孔隙结构及巨大的比表面积，使活性炭具有很强的吸附力。不同的原料生产的活性炭具有不同的孔径，其中以椰壳为原料的活性炭的孔径最小，木质活性炭的也孔径一般较大，煤质活性炭的孔径介于两者间。活性炭孔径一般分为三类：大孔：1000-1000000A过渡孔：20-1000A微孔：20A。根据以上特性可以看出，针对不同的吸附对象，需选用相应的活性炭，以做到最好的性价比，因此，一般在液相吸附中，应选用较多过渡孔径及平均孔径较大的活性炭。粒状活性炭吸附容量耗尽后再生，常用的方法是加热法，废炭烘干后在850C左右的再生炉内焙烧。颗粒活性炭每次再生约损耗510%，且吸附容量逐次减少。再生效率对活性炭滤池的运行费用(也就是对水处理成本)影响极大。三、活性炭的工作原理活性炭过滤器的工作是通过炭床来完成的。组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力。水通过炭床，水中有机污染物被活性炭有效地吸附。此外活性炭表面非结晶部分上有一些含氧管能团，使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭有效地吸附。活性炭过滤器是一种较常用的水处理设备，作为水处理脱盐系统前处理可有效保证后级设备使用寿命，提高出水水质，防止污染，特别是防止后级反渗透膜，离子交换树脂等的游离态余氧中毒污染。在水质预处理系统中，活性炭过滤器能够吸附前级过滤中无法去除的余氯以防止后级反渗透膜受其氧化降解，同时还吸附从前级泄漏过来的小分子有机物等污染性物质，对水中异味、胶体及色素、重金属离子、COD等有较明显的吸附去除作用。可以进一步降低RO进水的SDI值，保证SDI5，TOC2.Oppm。四、活性炭的作用活性炭具有良好的物理特性，是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用藉物理及化学的吸咐力而成的,其外观色泽呈黑色。其成份除了主要的炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构则外形似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多也体枳及高表面积的特点，每克的活性炭所具的有比表面相当于1000个平方米之多。活性炭吸附装置就是以活性炭作为介质，利用活性炭自身具有的吸附和脱色能力,去除液体中的杂质，使水质得到净化。其吸附和脱色能力主要体现在以下几方面：1、能吸附水中的有机物、细菌、胶体微粒、微生物。2、可吸附氯、氨、溴、碘等非金属物质。3、可吸附金属离子，如：银、砷、铋、钴、六价铬、汞、锑、锡等离子。4、可有效去除色度和气味。活性炭其主要是以含炭量较高的物质制成，如木材、煤、果壳、骨、石油残渣等。而以椰子壳为最常用的原料，在同等条件下，椰壳活性的活性质量及特其它特性是最好的，因其有最大的比表面。活性炭的成本如果按原料计算，最贵的属椰壳，其次是木质量和煤质，但活性炭的深加工层次可以很多，相同产品的深加工不同也会造成成本的很大差异，客户主要还是要根据自己的实际应用情况选择相对应的活性炭产品。五、活性炭的应用根据活性炭的吸附特点,活性炭主要用于除去水中的污染物、脱色、过滤净化液体、气体，还用于