1.1.1 VOC專用再生蜂窩活性炭的工作原理
活性炭是由含炭為主的物質(zhì)作原料,經(jīng)高溫炭化和活化制得的疏水性吸附劑。活性炭含有大量微孔,具有巨大的比表面積,能有效地去除色度、臭味,可去除二級(jí)出水中大多數(shù)有機(jī)污染物和某些無(wú)機(jī)物,包含某些有毒的重金屬。影響活性炭吸附的因素有:活性炭的特性;被吸附物的特性和濃度;廢水的PH值;懸浮固體含量等特性;接觸系統(tǒng)及運(yùn)行方式等?;钚蕴课绞浅鞘形鬯呒?jí)處理中重要的處理技術(shù),得到廣泛的應(yīng)用。
活性炭能有效吸附氯代烴、有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑,還能吸附苯醚、正硝基氯苯、萘、乙烯、二甲*、*、DDT、烷基苯磺酸及許多酯類和芳烴化合物。二級(jí)出水中也含有不被活性炭吸附的有機(jī)物,如蛋白質(zhì)的中間降解物質(zhì),比原有的有機(jī)物更難被活性炭吸附,活性炭對(duì)THMS的去除能力較低,僅達(dá)到23~60%?;钚蕴课椒ㄅc其他處理方法聯(lián)用,出現(xiàn)了臭氧-活性炭法、混凝-吸附活性炭法、Habberer工藝、活性炭-硅藻土法等,使活性炭的吸附周期明顯延長(zhǎng),用量減少,處理效果和范圍大幅度提高。
活性炭吸附技術(shù),誕生于世界大戰(zhàn)時(shí)期,在殘酷的毒氣戰(zhàn)中官兵們佩帶防毒面具保護(hù)自己。2003年非典時(shí)期,醫(yī)生護(hù)士們乃至眾多普通百姓都用活性炭過(guò)濾作為自己最后的防線!這些足以證明,活性炭吸附技術(shù)成為目前成熟的有害氣體吸附治理技術(shù)?;钚蕴渴?/p>
一種多孔的含碳物質(zhì),其發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)使它具有很大的表面積,所以很容易與空氣中的有毒有害氣體充分接觸,活性炭孔周圍強(qiáng)大的吸附力場(chǎng)會(huì)立即將有毒氣體分子吸入孔內(nèi)。
活性炭吸附技術(shù)利用碳的吸收異味、吸附有害氣體的原理,很早以前就開始使用,因此比較成熟、穩(wěn)定,而且成本低廉,無(wú)毒,對(duì)硫化氫、氨氣、甲醛、苯、揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的吸附效果很好,不會(huì)產(chǎn)生二次污染。
1.1.2 VOC專用再生蜂窩活性炭的分類
1) 椰殼炭——椰殼活性炭以海南、東南亞等地的優(yōu)質(zhì)椰子殼為原料,原料經(jīng)過(guò)篩選、水蒸氣碳化后精制處理,然后再經(jīng)除雜、活化篩分等系列工藝制作而成。椰殼活性炭為黑色顆粒狀,具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、吸附能力高、強(qiáng)度大、化學(xué)性能穩(wěn)定、經(jīng)久耐用。廣泛應(yīng)用于冶金化工、石油電力、食品飲料、飲用水、純凈水、工業(yè)用水的深度凈化以及貴重金屬的提煉,具有脫色除臭、吸附除濁之功效,和沸石、分子篩配用效果更佳,深受用戶歡迎。
2) 果殼炭——果殼活性炭主要以果殼和木屑為原料,經(jīng)炭化、活化、精制加工而成。具有比表面積大、強(qiáng)度高、粒度均勻、孔隙節(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、吸附性能強(qiáng)等特點(diǎn)。并能有效吸附水中的游離氯、酚、硫、油、膠質(zhì)、農(nóng)藥殘留物和其他有機(jī)污染以及有機(jī)溶劑的回收等。適用于制藥、石油化工、制糖、飲料、酒類凈化行業(yè),對(duì)有機(jī)物溶劑的脫色、精制、提純和污水處理等方面。
3) 木質(zhì)炭——是以優(yōu)質(zhì)木材為原料,外形為粉末狀,經(jīng)高溫炭化、活化及多種工序精制而成木質(zhì)活性炭,具有比表面積大,活性高,微孔發(fā)達(dá),脫色力強(qiáng),孔隙結(jié)構(gòu)較大等特點(diǎn),孔隙結(jié)構(gòu)大,能有較吸附液體中的顏色等較大的各種物質(zhì)、雜質(zhì)。主要用于食品、酒類、油類、飲料、染料、化工、自來(lái)水凈化、污水處理、降COD、藥用活性炭等各種用途脫色。
4) 柱狀炭——①特點(diǎn):采用優(yōu)質(zhì)木屑、椰殼等為原料,經(jīng)粉碎、混合、擠壓、成型、干燥、炭化、活化而制成。②創(chuàng)造性:采用非粘結(jié)成型活性炭專有技術(shù)。改變傳統(tǒng)用煤焦油、淀粉等傳統(tǒng)粘結(jié)劑成型的辦法。不含粘結(jié)劑成份,*靠炭分子之間的親和力和原料本身的特殊性質(zhì)??茖W(xué)配方,制作而成,有效避免炭孔堵塞,充分發(fā)揮豐富發(fā)達(dá)炭孔的吸附功能。③*性:由于采用優(yōu)質(zhì)木屑、椰殼為原料,制成的柱狀活性炭比傳統(tǒng)的煤質(zhì)柱狀炭灰份低、雜質(zhì)少、氣相吸附值、CTC占優(yōu)勢(shì)。產(chǎn)品孔徑分布合理,達(dá)到較大吸附與脫附,從而大大提高產(chǎn)品的使用壽命(平均2~3年),是普通煤質(zhì)炭的1.4倍。有柱狀和球形顆粒等規(guī)格。④適用性:氣相吸附、有機(jī)溶劑回收(苯系氣體甲苯、二甲苯、醋酸纖維行業(yè)中的丙酮回收)、雜質(zhì)和有害氣體去除與廢氣回收 、煉油廠、加油站、油庫(kù)過(guò)量汽油回收。
5) 煤質(zhì)炭——煤質(zhì)柱狀活性炭選用優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤為原料,采用*工藝精制加工而成,外觀呈黑色圓柱狀顆粒;具有合理的孔隙結(jié)構(gòu),良好的吸附性能,機(jī)械強(qiáng)度高,易反復(fù)再生,造價(jià)低等特點(diǎn);用于有毒氣體的凈化,廢氣處理,工業(yè)和生活用水的凈化處理,溶劑回收等方面。
1.1.3 活性炭的挑選
1) 碘值——碘值是活性炭的一個(gè)性能差數(shù),果殼、竹炭、煤制的碘值都在幾百,活性炭原料碘值從800、850、900、950、1000、1100mg/g等多種,吸附能力也不同!成本價(jià)格也不同!同碘值的活性炭也只有椰殼的效果較好。
2) 用手掂重量——要想提高活性炭的吸附性能,只有盡可能多地在活性炭上制造孔隙結(jié)構(gòu),孔隙越多,活性炭越酥松,相對(duì)密度也就會(huì)越輕,因此好的活性炭手感上會(huì)比較輕,在同等重量包裝的情況下,性能好的活性炭會(huì)比劣質(zhì)活性炭體積大許多。
3) 看氣泡——將一小把活性炭投入水中,由于水的滲透作用,水會(huì)逐漸浸入活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)中,迫使孔隙中的空氣排出,從而產(chǎn)生一連串的極為細(xì)小的氣泡,在水中拉出一條細(xì)小的氣泡線,同時(shí)會(huì)發(fā)出絲絲的氣泡聲,十分有趣。這種現(xiàn)象發(fā)生得越劇烈,持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng),活性炭的吸附性就越好。
4) 看脫色能力——活性炭吸附能力的另一個(gè)表現(xiàn)就是脫色能力,活性炭具有能將有色液體變成淺色或無(wú)色的神奇能力,這其實(shí)就是因?yàn)榛钚蕴课搅擞猩后w里的色素分子的原因造成的。正因?yàn)榛钚蕴康倪@種特性,被廣泛應(yīng)用于制糖工業(yè)領(lǐng)域中紅糖變白糖的生產(chǎn)過(guò)程中。取兩只透明杯子,在一只杯子里放入純凈水,然后滴入一滴紅墨水(這里可以用任何一種便于觀察但不改變水的性質(zhì)的色素都可以,例如藍(lán)墨水、打印機(jī)彩色墨水,但不能使用墨汁和碳素墨水),攪拌均勻后將一半有色水倒入另一個(gè)杯子中留作對(duì)比樣。將活性炭放入有色水中,數(shù)量應(yīng)達(dá)到水的一半或更多,這樣效果會(huì)比較明顯,靜置10~20分鐘后與對(duì)比水樣進(jìn)行對(duì)照,在同等條件下,脫色效果越強(qiáng)說(shuō)明活性炭吸附性越好。
活性炭雖然在外型和用途方面可以有許多品種,但活性炭有一個(gè)共同的特性,那就是“吸附性”?;钚蕴慨a(chǎn)生吸附性的原因就是因?yàn)樗邪l(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu),就象我們所見(jiàn)到的海綿一樣,在同等重量的條件下,海綿比其他物體能吸收更多的水,原因也是因?yàn)樗哂邪l(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)。但活性炭的這種孔隙結(jié)構(gòu)是肉眼無(wú)法看見(jiàn)的,因?yàn)樗麄冎挥?×10-12mm―10-5mm之間,比一個(gè)分子大不了多少?;钚蕴靠紫栋l(fā)達(dá)的程度是難以想象的,若取1克活性炭,將里面所有的孔壁都展開成一個(gè)平面,這個(gè)面積將達(dá)到1000平方米(既比表面積為1000g/m2)。影響活性炭吸附性的主要因素就取決于內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)的發(fā)達(dá)程度。
只有具備大量孔徑略大于有毒有害氣體分子直徑的活性炭,才有*的吸附能力。而要達(dá)到這一要求,對(duì)活性炭的材料選擇和加工(造孔、活化)要求就極為嚴(yán)格?;钚蕴?符合氣相吸附,顆粒大小在20~40目,比表面積極大,內(nèi)部空隙發(fā)達(dá),密度小,手感輕,氣泡現(xiàn)象劇烈,同樣重量體積更大,可有效凈化室內(nèi)空氣。能夠吸附空氣中的有味、有毒及各種有害氣體,特別是對(duì)空氣中的甲醛、苯系物、TVOC、CO、NH3、O3和Cl2等有*的吸附凈化及催化的能力,廣泛用于裝修污染去除、過(guò)慮器和空調(diào)等設(shè)備中。
重要提示:消費(fèi)者對(duì)活性炭認(rèn)識(shí)還不夠,往往把沒(méi)有活化過(guò)的竹炭、木炭、椰殼炭等炭化料誤認(rèn)為是活性炭;其次把低吸附值的炭雕、普通活性炭看成是優(yōu)質(zhì)活性炭。所以選購(gòu)時(shí)請(qǐng)加以區(qū)分,不要上當(dāng)受騙。
1.1.4 活性炭的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍
化工、油品、石油化工、制藥、農(nóng)藥、汽車部件、涂裝、電氣、電子元件、印刷、電鍍、罐裝車、橡膠、感光材料、纖維、塑膠、人造革、干洗等行業(yè)。適用有機(jī)物種類:
1) 烴類:苯、甲苯、正己烷、石腦油、環(huán)己烷、甲基環(huán)己烷、二氧雜環(huán)己烷、稀釋劑、汽油等;
2) 烯類:三氯乙烯、全氯乙烯、三氯乙烷、二氯甲烷、三氯苯、二氯乙烷、氟立昂等;
3) 醛酮類:甲醛、糠醛、丙酮、MEK(甲乙酮)、MIBK(甲基異丁[基甲]酮)、環(huán)己酮等;
4) 酯類:醋酸乙酯、醋酸丁酯、油酸乙酯等;
5) 醚類:甲醚、甲、THF(四氫呋喃)等;
6) 醇類:甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇等;
7) 聚合用單體:氯乙烯、丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯等;
8) 酰胺類:二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺等;
1.1.5 活性炭裝置特性
更換活性炭方便、快捷;
活性炭吸附效率高;
活性炭吸附飽和率高;
合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),減少占地面積;
有效的防止和減少活性炭出現(xiàn)。
1.1.6 活性炭的常規(guī)技術(shù)參數(shù)
1) 溫度不可以高于80度;
2) 吸附飽和度26~33%;
3) 普通活性炭的比表面積在500~1700m2/g;
4) 充填密度0.45~0.55g/cm3;
5) 水分≤10%;
6) 顆粒狀活性炭的著火點(diǎn)大約是170℃左右;
7) 每1公斤活性炭吸附0.2公斤有機(jī)廢氣,不過(guò)按照0.15公斤/公斤活性炭估計(jì)比較保險(xiǎn)點(diǎn)。
1.1.7 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)之吸附容量實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)計(jì)表
成 分 | 飽和吸附 容量(%) | 摘要 | 成分 | 飽和吸附 容量(%) | 摘要 | |
(醇類) | (芳香烴類) | |||||
乙醇 | 21 | 酒精 | 苯 | 23 | 溶劑 | |
甲醇 | 10 | 木精 | 硝基(代)笨 | 20 | 光澤劑 | |
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) | ||||||
醋酸 (乙酸) | 37 | 藥品 | (脂肪類碳化氫) | |||
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(jī)氣體類) | (醚類) | |||||
胺 | 一些 | 刺激臭 | ||||
溴 | 40 | 二異丙醚 | 15 | 醫(yī)藥品 | ||
二硫化碳 | 15 | 粘膠 | 甲醚 | 18 | 溶劑 | |
丁醚 | 10 | |||||
氣 | 15 | 顏料制造 | (酯類) | |||
溴化氫 | 12 | 藥品 | 醋酸戊酯 | 20 | 溶劑 | |
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 | (醛類) | ||||
硝酸 | 20 | 藥品 | 乙醛 | 7 | 藥品燃燒排氣 | |
二氧化氨 | 10 | 燃燒氣體 | 丙醛 | 15 | 柴油廢氣 | |
臭氧 | 分解氧 | 放電管 | 丁醛 | 20 | 合成用劑 | |
二氧化硫 | 10 | 燃燒排氣 | 甲醛 | 很少 | 燃燒排氣臭 | |
三氧化硫 | 15 | 燃燒排氣 | ||||
硫酸 | 30 | 藥品 | ||||
(鹵化烴類) | (其他化合物 ) | |||||
三氯乙烯 | 13 | 乾洗用 | 石碳 | 30 | *燒脂 | |
甲酚 | 30 | 醫(yī)院消毒液臭 | ||||
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 | * | 32 | 溶劑 | |
二氯甲烷 | 25 | 吉草酸 | 35 | 體臭、腳臭 | ||
四氯代甲烷 | 60 | 蓋醇 | 20 | |||
(硫醇類) | 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 | 大 | |||
(酮類) | 廁所臭 | 大 | ||||
丙酮 | 10 | 溶劑 | 料理臭 | 大 | ||
二乙基甲酮 | 30 | 溶劑 | 食物臭 | 大 | ||
丁酮 | 10 | 溶劑 | 包裝室臭 | 大 | ||
甲基丁基酮 | 20 | 溶劑 | 體臭 | 大 |