活性炭知识
molv
molv Lv.12
2005年12月22日 21:49:27
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什么是活性炭?   活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料,如煤、木材、果壳等。这些含碳材料在活化炉中,在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中,巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成,而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的。根据IUPAC的定义,活性炭的孔隙的半径大小可分为:大孔 半径>20 000nm 过渡孔 半径150 ~20 000nm 微孔 半径< 150nm

什么是活性炭?

  活性炭的主要原料几乎可以是所有富含碳的有机材料,如煤、木材、果壳等。这些含碳材料在活化炉中,在高温和一定压力下通过热解作用被转换成活性炭。在此活化过程中,巨大的表面积和复杂的孔隙结构逐渐形成,而所谓的吸附过程正是在这些孔隙中和表面上进行的。根据IUPAC的定义,活性炭的孔隙的半径大小可分为:
大孔 半径>20 000nm
过渡孔 半径150 ~20 000nm
微孔 半径< 150nm
  活性炭的表面积主要是由微孔提供的,微孔的孔隙容积一般为0.25~0.9vml/g, 孔隙数量约为1020个/g,全部微孔表面积约为500~1500m2/g,通常以BET法计算。
活性炭从表观上分主要有两种:
粉状活性炭: 粒度在1-150微米之间
粒状活性炭: 有不定型颗粒状和挤压成型柱状颗粒两种,粒度在0.5-4mm之间


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molv
2005年12月22日 21:53:17
12楼
影响吸附有哪些因素
影响吸附的因素有三方面:
A、活性炭方面
理想的活性炭要具有在多孔中能容纳最大重量的吸附质的内表面和大孔容。微孔多的活性炭倾向于吸附小分子,大孔多的活性炭倾向于吸附较大的分子。因此总表面和孔容的数据不能用来评估活性炭的可能有效性。
B、吸附质方面
一般有机物的吸附随着分子量的增加而增加,直至分子太大进不了炭孔。非极性有机物较极性有机物更易从水溶液中被吸附,有其他有机物混存时会影响吸附,一般无机物不易被吸附。易液化或高沸点的气体较易吸附。混合气体中,纯净状态下易被吸附的气体优先被吸附。
C条件方面
温度影响扩散速率和吸附平衡,扩散速率与黏率有关,提高温度会提高扩散速率,而达到平衡加快,但是最终的吸附量也较低。压力增高,气体的吸附量增大,尤其常压下吸附性较小的气体,这是变压吸附的基础。
PH值会影响溶液中有色物的吸附。许多有色化合物在不同PH值下会改变结构和色泽,在不同的PH值下会改变结构和色泽,在不同的PH值下用同样的活性炭处理同样的溶液,一般在较代PH值下有较佳的吸附。
由于活性炭制造时活化条件的不同而PH有异,为配合应用,活性炭PH值可在制造时调整。

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molv
2005年12月22日 21:53:39
13楼
怎样评价活性炭的吸附能力
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,所以吸附等温线最为重要和常用。
  溶剂蒸气吸附量表示气相吸附性能,可用颗粒活性炭的四氯化碳吸附率的测定为例,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、四氯化碳蒸气浓度的条件下,持含有一定四氯化碳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四氯化碳的质量与试样质量之百分比作为四氯化碳的吸附率。
  活性炭应用中对于吸附能力,最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,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。
  用液相等温线法测定活性炭吸附能力的标准实用方法,可用于测定原始的和再活化的和粉状活性炭的吸什能力。
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molv
2005年12月22日 21:53:55
14楼
活性炭在液相中有哪些除杂作用
活性炭在液相工艺中应用大都涉及去除杂质一类的精制或净化,其主要作用有:
  脱色、去除着色及其前体等杂质;脱臭、去除呈臭及其前体等杂质;脱异味杂质;脱硫类杂质;去除胶体类杂质;去除油类杂质;去除起泡类杂质;去除放射性类杂质;去除溶液中防碍过滤;结晶和纯度的杂质;去除水中三氯甲烷、氯等杂质;去除致浑浊杂质;去除热源杂质;去除废水中有害的杂质。
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molv
2005年12月22日 21:54:10
15楼
活性炭的比表面积越大、吸附力一定越大吗?
一般来说活性炭的比表面积(BET)越大,吸附力也越大,但是有时候却不一定。
  BET是用氮气或丁烷的吸附方法测出活性炭总表面积的一种广用的参数。按理BET越大,吸附力就越大。可是在实际应用中这概念有局限性,因为活性炭的孔有大孔、中孔和微孔的区别,有时仅有部分的孔适合于某类大小吸附物的进入。
  在液相应用中,通常有机物的吸附值分子量(分子大小)的提高而提高。直到分子大到不能进孔为止。最理想的活性炭是具有大量恰好稍大于吸附物分子的孔。孔太小,吸附物进不了;孔太大,使单位体积的表面积减少。
  在气相应用中,小分子被吸附进入微孔。这时总表面积的概念是合用的。至于活性炭对金属络合物的吸附,涉及化学键的形成,也不是BET越大越好。

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molv
2005年12月22日 21:54:24
16楼
影响粒状活性炭应用的主要性质是什么
应用粒状活性炭,尤其大量应用,最影响效果和成本的活性炭主要性质是:吸附量;压降或床层膨胀;抗磨性;大小、水分、灰分、pH值和可溶物。
  应用较为大量的粒状活性炭都装在柱型设备中,就要讲究压降(压头损失)或床层膨胀,是设计炭柱的必要因素。压降由微粒大小和大小分布所决定。床层膨胀由微粒大小、形状和大小分布以及微粒密度所决定。
  大量使用粒状活性炭时,常加水以泵输送和以运输带脱水,因此要重视活性炭的损失量,讲求活性炭的抗磨性。
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molv
2005年12月22日 21:54:43
17楼
选用粉状活性炭还是粒状活性炭
要根据具体工艺目的结合两种活性炭的各自优点而选用。
粉状活性炭通常在液相应用,加入液体后经搅拌混合、过滤或沉降,而得所要的液体。以粉状活性炭处理的优点是:适用于间歇工艺;易控制加入量;可利用现成过滤设备;价格较低。
粒状活性炭可用于液相,也可用于气相。一般将要处理的液体或气体连续通过活性炭柱。以粒状活性炭处理的特点是:适用于连续工艺与自动控制;较少活性炭耗量,使用的炭/液比高;较易清洁操作;因价较高大量使用时应予再生,且较易再生。


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molv
2005年12月22日 21:55:07
18楼
谈谈活性炭过滤原理
活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。水温越高,活性炭的吸附能力就越强;若水温高达30℃以上时,吸附能力达到极限,并有逐渐降低的可能。当水质呈酸性时,活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱;当水质呈碱性时,活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。所以,水质的PH不稳定,也会影响到活性炭的吸附能力。  
活性炭的吸附原理是:在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度,再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内,使用初期的吸附效果很高。但时间一长,活性炭的吸附能力会不同程度地减弱,吸附效果也随之下降。如果水族箱中水质混浊,水中有机物含量高,活性炭很快就会丧失过滤功能。所以,活性炭应定期清洗或更换。  
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。一般来说,活性炭颗粒越小,过滤面积就越大。所以,粉末状的活性炭总面积最大,吸附效果最佳,但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中,难以控制,很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动,水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞,其吸附能力强,携带更换方便。  
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比,接触时间越长,过滤后的水质越佳。注意:过滤的水应缓慢地流出过滤层。新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净,否则有墨黑色水流出。活性炭在装入过滤器前,应在底部和顶部加铺2~3厘米厚的海绵,作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去,活性炭使用2~3个月后,如果过滤效果下降就应调换新的活性炭,海绵层也要定期更换。
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molv
2005年12月22日 21:56:28
19楼
活性炭质量标准
活性炭标准国际化趋同发展趋势
活性炭的液相吸附评价与单宁酸值的测定
俄罗斯活性炭质量标准(破碎木质活性炭Roct 6217-74,1992更改实施)
美国粉状活性炭国家标准、美国自来水工程协会质量标准ANSI/AWWA 13600-90
活性炭美国药典规格项目
俄罗斯活性炭质量标准(煤粉和焦油制活性炭Roct 23998---80,1986更改实施)
俄罗斯活性炭质量标准(回收用煤制活性炭(Roct 8703-74,1992更改实施)
欧洲药典活性炭规格项目
美国粒状活性炭国家标准、美国自来水工程协会质量标准ANSI/AWWA B604-90
日本药典药用炭规格
中华人民共和国国家标准:木质味精精制用颗粒活性炭
日本水道协会活性炭规格(JWWA)试验项目
中华人民共和国化工行业标准 : 化学试剂活性炭
中国主要活性炭品种的质量指标和质量试验方法标准
中国活性炭产品命名法标准
中华人民共和国国家标准:木质活性炭试验方法
中华人民共和国国家军用标准 : 浸渍活性炭通用规范
中华人民共和国国家标准: 煤质颗粒活性炭试验方法
中华人民共和国国家标准:糖液脱色用活性炭
中华人民共和国国家标准:木质净水用活性炭
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molv
2005年12月22日 21:56:46
20楼
活性炭生产制造
活性炭是一种非常优良的吸附剂,它是利用木炭、各种果壳和优质煤等作为原料,通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重特性,可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质,以达到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按照中国国标GB,或按照其他国家标准,如:美国ASTM,日本JIS,德国DIN标准等。
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molv
2005年12月22日 21:57:23
21楼
活性炭应用
  活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面,如石化行业的无碱脱臭(精制脱硫醇)、乙烯脱盐水(精制填料)、催化剂载体(钯、铂、铑等)、水净化及污水处理;电力行业的电厂水质处理及保护;化工行业的化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、精制;食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色;黄金行业的黄金提取、尾液回收;环保行业的污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化;以及相关行业的香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制,各种浸渍剂液的制备等。活性炭在未来将会有极好的发展前景和广阔的销售市场。

活性炭的用途及种类
1、空气净化 2、污水处理场排气吸附 3、饮料水处理 4、电厂水预处理
5、废水回收前处理 6、生物法污水处理 7、有毒废水处理 8、石化无碱脱硫醇
9、溶剂回收 10、化工催化剂载体 11、滤毒罐 12、黄金提取
13、化工品储存排气净化 14、制糖、酒类、味精医药、食品精制、脱色
15、乙烯脱盐水填料 16、汽车尾气净化 17、PTA氧化装置净化气体

活性炭产品的应用方向及领域
◎石化行业
无碱脱臭(精制脱硫醇)——重催的精制装置
乙烯脱盐水(精制填料)——乙烯装置
催化剂载体(钯、铂、铑等)——苯乙烯、连续重整装置
水净化及污水处理——上水及下水的深度处理
◎电力行业
电厂水质处理及保护——锅炉装置
◎化工行业
化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制
◎食品行业
饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色
◎黄金行业
黄金提取——适用炭浆法、堆浸法提金工艺
尾液回收——金矿的废物利用及环境保护
◎环保行业
用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化
◎相关行业
香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制,各种浸
渍剂液的制备等。
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