佛山市萬(wàn)展活性炭科技有限公司
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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(qiáng);若水溫高達(dá)30℃以上時(shí),吸附能力達(dá)到極限,并有逐漸降低的可能。當(dāng)水質(zhì)呈酸性時(shí),活性炭對(duì)陰離子物質(zhì)的吸附能力便相對(duì)減弱;當(dāng)水質(zhì)呈堿性時(shí),活性炭對(duì)陽(yáng)離子物質(zhì)的吸附能力減弱。所以,水質(zhì)的PH不穩(wěn)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(jī)物質(zhì)雜質(zhì)吸附到活性炭顆粒內(nèi),使用初期的吸附效果很高。但時(shí)間一長(zhǎng),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(jī)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(yīng)定期清洗或更換?!?/p>
活性炭顆粒的大小對(duì)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(jī)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(qiáng),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(zhǎng),過(guò)濾后的水質(zhì)越佳。注意:過(guò)濾的水應(yīng)緩慢地流出過(guò)濾層。新的活性炭在第一次使用前應(yīng)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(yīng)在底部和頂部加鋪2~3厘米厚的海綿,作用是阻止藻類等大顆粒雜質(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(yīng)調(diào)換新的活性炭,海綿層也要定期更換。
二、影響粒狀活性炭應(yīng)用的主要性質(zhì)
應(yīng)用粒狀活性炭,尤其大量應(yīng)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(yīng)用較為大量的粒狀活性炭都裝在柱型設(shè)備中,就要講究壓降(壓頭損失)或床層膨脹,是設(shè)計(jì)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(yùn)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(píng)價(jià)活性炭的吸附能力
吸附分液相吸附和氣相吸附兩類,液相吸附能力常以吸附等溫線進(jìn)行評(píng)價(jià),氣相吸附能力以溶劑蒸氣吸附量評(píng)價(jià)。
吸附等溫線表示一定溫度下吸附系統(tǒng)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(dāng)保持溫度不變,可測(cè)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。
當(dāng)保持分壓或濃度不變,可測(cè)得平衡吸附量和溫度間的變化關(guān)系,繪出關(guān)系曲線,即吸附等壓線。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(cè)定為例,在規(guī)定的試驗(yàn)條件下,即規(guī)定的炭層高度、氣流比速、吸附溫度、測(cè)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(dāng)達(dá)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(yīng)用中對(duì)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(píng)價(jià)測(cè)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(dá)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(yùn)作,活性炭床層流出的流體中開(kāi)始出現(xiàn)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,就稱為活性炭的活性。是設(shè)計(jì)大量的、經(jīng)常的、重要的吸附系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)。
用液相等溫線法測(cè)定活性炭吸附能力的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用方法,可用于測(cè)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?dú)饣蚨⊥榈奈椒椒y(cè)出活性炭總表面積的應(yīng)用參數(shù)。按理BET越大,吸附力就越大??墒窃趯?shí)際應(yīng)用中這概念有局限性,因?yàn)榛钚蕴康目子写罂?、中孔和微孔的區(qū)別,有時(shí)僅有部分的孔適合于某類大小吸附物的進(jìn)入。
在液相應(yīng)用中,通常有機(jī)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(yīng)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(duì)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(yīng)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(zhǎng)內(nèi)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(zhǎng)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(diào)整香味,除去臭味的前軀物質(zhì),除去渾濁及可能導(dǎo)致渾濁的物質(zhì),除去起泡性物質(zhì),除去妨礙結(jié)晶的物質(zhì),除去膠體物質(zhì),除去對(duì)膠體有保護(hù)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(kuò)散速度比氣相小得多,為了在短時(shí)間內(nèi)獲得吸附效果,因此常常使用粒度很細(xì)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?yàn)槠洳僮鞣奖?,容易再生。?-6-4中列示了液相中使用活性炭的主要操作方式。
表3-6-4 液相中使用活性炭的主要操作方式。
活性炭種類 | 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(xù)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(xù)移動(dòng)式 間歇移動(dòng)層式 |
六、活性炭在精制氣體中的應(yīng)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以及要除去的雜質(zhì)成分。
表3-6-1 活性炭對(duì)原料氣體及工藝氣體的精制
氣體名稱 | 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 烴類的氯化物 烴類的氯化物 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、油、臭氣 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、高級(jí)炔烴、二烯烴、磷化氫、丙酮、聚合性物質(zhì) 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、乙炔、二烯烴 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、聚合性物質(zhì) 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、聚合性物質(zhì) 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、油 無(wú)機(jī)及有機(jī)硫化物、油 無(wú)機(jī)及有機(jī)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(yīng)用 --水處理
水處理 水處理是活性炭應(yīng)用廣,潛力最大的部門。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(duì)地球水環(huán)境有重大影響。發(fā)達(dá)國(guó)家活性炭用量的50%以上與水處理有關(guān);我對(duì)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、農(nóng)藥、洗滌劑等對(duì)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(yīng)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(nóng)藥及其他有機(jī)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)部門用活性炭處理鍋爐用水及鍋爐回流水的脫油;醫(yī)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(yùn)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(hù)離子交換樹(shù)脂,凈化工廠的循環(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(yīng)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(fù)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(jí)處理。經(jīng)過(guò)處理,可以除去顏色、農(nóng)藥、洗滌劑、臭味,以及BOD、COD、TOC等雜質(zhì),作為工農(nóng)業(yè)用水而再次利用或排放。
八、活性炭對(duì)各種蒸氣之吸附能力
活性炭對(duì)各種蒸氣之吸附能力 | |||||||||
指數(shù) | 品名 | 指數(shù) | 品名 | 指數(shù) | 品名 | 指數(shù) | 品名 | 指數(shù) | 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 | 脢 |
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 | 苯 | 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 | 魚臭 |
4 | 環(huán)己烷 | 4 | 肥料臭 | 4 | 碘氣 | 4 | 酚 | 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 | 車排氣 | 3 | 丁二烯 | 1 | 硫化氫 | 4 | 接著劑 | 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(rùn)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(duì)二氯笨 |
九、活性炭對(duì)各種有機(jī)物質(zhì)之吸附容量
活性炭對(duì)各種有機(jī)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 (%) |
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| 容量 (%) |
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(醇類) |
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| (芳香烴類) |
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乙醇 | 21 |
| 苯 | 23 | 溶劑 |
甲醇 | 10 | 木精 | 硝基(代)笨 | 20 |
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丁醇 | 34 | 溶劑 | 甲苯 | 25 | 溶劑 |
戊醇 | 35 | 雜醇油 | 二甲苯 | 26 | 溶劑 |
(有機(jī)酸) |
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|
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醋酸 (乙酸) | 37 | 藥品 | (脂肪類碳化氫) |
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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(jī)氣體) |
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| (醚) | 8 | 燃料 |
胺 | 一些 | 刺激臭 | 乙醚 |
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溴 | 40 |
| 二異丙醚 | 15 | 醫(yī)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 |
|
氣 | 15 | 顏料制造 | (酯) | 20 | 溶劑 |
溴化氫 | 12 | 藥品 | 醋酸戊酯 |
|
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氯化氣 | 12 | 燃燒氣體 | 醋酸丁酯 | 41 | 漆溶劑 |
氟化氫 | 10 | 氟 | 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 |
碘 | 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 |
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| 合成用劑 |
硫酸 | 30 | 藥品 | 甲醛 | 很少 | 燃燒排氣臭 |
(鹵化烴類) |
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| (其他化合物 ) |
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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(yī)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(jié)油 | 32 | 溶劑 |
二氯甲烷 | 25 |
| 吉草酸 | 35 | 體臭、腳臭 |
四氯代甲烷 | 60 |
|
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(硫醇) |
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| 蓋醇 | 20 |
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| 煙鹼 | 25 | 煙草 |
甲硫醇 | 20 | 黃蘿蔔鹼菜臭 | 茨酮 | 20 |
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乙硫醇 | 23 | 蒜、蔥、汙水 | (多成分臭) |
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丙硫醇 | 25 |
| 汙水臭 | 大 |
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(酮類) |
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| 廁所臭 | 大 |
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丙酮 | 10 | 溶劑 | 料理臭 | 大 |
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二乙基甲酮 | 30 | 溶劑 | 食物臭 | 大 |
|
丁酮 | 10 | 溶劑 | 包裝室臭 | 大 |
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甲基丁基酮 | 20 | 溶劑 | 體臭 | 大 |
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十、不適合使用活性炭吸附處理的VOCs
反應(yīng)性化合物
有機(jī)酸、醛類、某些酮類、某些聚合物單體
酚類
二醇類、胺類
高沸點(diǎn)物
可塑劑、樹(shù)脂14以上之長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔?/p>
十一、活性炭在液相吸附中的應(yīng)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(yī)藥、化工等許多部門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。
表3-6-5活性炭液相精制的用例
工業(yè)種類 | 工業(yè)部門 | 產(chǎn)品名稱 | 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(diào)味品、乳酸、檸檬酸、酒石酸、戊烯二酸、抗壞血酸 調(diào)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(yī)藥工業(yè) | 醫(yī)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、鹽類、胺類吸收液、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 紡線浴、溶劑及溶液 | A、F、防止副反應(yīng) A、B、F、J | |
染料 染色 | 染料中間體 洗滌液等 | H、防止副反應(yīng) A、防止?jié)B透 | |
無(wú)機(jī) | 磷酸、硼酸、鹽酸、明礬、堿、碳酸鹽 雙氧水 | A、 B 除去有機(jī)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(diào)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(jié)晶性;D:提高產(chǎn)品穩(wěn)定性;E:調(diào)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(jī)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。
表3-6-3 活性炭在其他氣相捕集或回收中的應(yīng)用
氣體名稱 | 捕集回收的組分 |
煤的干餾氣體 天然氣 裂化氣體之類 發(fā)酵氣體 煙道氣 汽車揮發(fā)的氣體 原子反應(yīng)堆排氣 各種工業(yè)性排氣 | 苯、汽油等C5以上的烴類 液化石油氣等 CH4、C2H6、C3H8、C4H10、C5H12等 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(yīng)用。該裝置的工作原理。汽車停止時(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(kuò)散到外界。當(dāng)汽車開(kāi)支行駛時(shí),通過(guò)吸氣管的負(fù)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(jié)約汽油,而且使用十分方便。
十三、分離氣體
利用活性炭對(duì)不同種類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物質(zhì)在內(nèi)的組分所飽和,但是隨著吸附時(shí)間的延長(zhǎng),由于活性炭具有對(duì)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(jí)烴類逐漸被分子量大的己烷、戊烷等置換出來(lái)。結(jié)果,活性炭中吸附保留的主要是汽油組分,而甲烷、乙 烷、丙烷之類分子量小的組分則穿過(guò)活性炭層,保存在氣相中,從而達(dá)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?dú)夥珠_(kāi);利用活性炭吸附法,能從煤氣中分離出苯,能從反應(yīng)產(chǎn)物中進(jìn)行同分異構(gòu)體的分離等等。
十四、活性炭應(yīng)用注意事項(xiàng)
1、運(yùn)輸與裝卸: 活性炭在運(yùn)輸過(guò)程中,不得用鐵鉤拖拽,應(yīng)防止與堅(jiān)硬物質(zhì)混裝,不可強(qiáng)烈振動(dòng)、磨擦、踩、砸,嚴(yán)禁拋擲,應(yīng)輕裝輕卸,以減少炭粒破碎,影響使用。
2、儲(chǔ)存:應(yīng)儲(chǔ)存于陰涼干燥處,防止內(nèi)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(yán)禁與有毒有害氣體或易揮發(fā)物質(zhì)混放,存放要遠(yuǎn)離污染源??
3、嚴(yán)禁水浸: 活性炭屬于多孔性吸附類物質(zhì),所以在運(yùn)輸、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中,都要絕對(duì)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(yán)重影響使用效果。
4、防止焦油類物質(zhì): 在使用過(guò)程中,應(yīng)禁止焦油類粘稠物質(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(yīng)用效果,如氣體中含有此類物質(zhì),應(yīng)在氣體進(jìn)入活性炭床前進(jìn)行清除(最好有除焦設(shè)備)以達(dá)到好的應(yīng)用效果。
5、防火: 活性炭在儲(chǔ)存或運(yùn)輸時(shí),防止與火源直接接觸,以防著火?;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(yīng)先篩去因搬運(yùn)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(jié)束,開(kāi)車前應(yīng)先吹空,吹出活性炭表面粘附粉塵,避免開(kāi)車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(nèi)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(nèi)適當(dāng)取樣或低含氧空間作業(yè),應(yīng)遵守國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及作業(yè)規(guī)范。
十五、活性炭再生
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