污水廢氣活性炭用于“三苯”廢氣吸附凈化,有三種工藝:
一是污水廢氣活性炭吸附脫附回收?;钚蕴课揭欢课廴疚锖螅盟魵膺M(jìn)行脫附,并進(jìn)行冷凝分離,回收溶劑。該工藝適合處理單一組分廢氣,但投資較大,不適于小廠使用。
二是污水廢氣活性炭吸附催化燃燒。活性炭吸附污染物后,用熱風(fēng)解吸,解吸下來的污染物采取催化燃燒。該工藝適合處理大風(fēng)量有機(jī)廢氣,無二次污染,自動控制能力高。但由于活性炭層厚,容易因?yàn)闊崃慷逊e引發(fā)自燃,安全性差。
三是污水廢氣活性炭分散吸附、集中再生。適用于廢氣排放點(diǎn)多、面廣、規(guī)模小、資金少的廠家。吸附器結(jié)構(gòu)設(shè)計是關(guān)鍵,該設(shè)備外形是環(huán)形,占地面積小,主要是考慮到顆粒活性炭層厚度、氣流分布、阻力處理能力、活性炭的裝卸更換。再生全過程是在活化爐內(nèi)預(yù)熱、脫附、煅燒活化和爐內(nèi)廢氣燃燒及冷卻出料。這種活性炭凈化廢氣裝置已有許多小型廠投入使用。
活性炭吸附法工藝過程包括:活性炭吸附廢氣中的“三苯”溶劑;吸附飽和后的活性炭脫附和溶劑回收;活性炭活化再生。用活性炭回收苯類溶劑,一般在常溫下吸附,以蒸汽在110℃以下解吸,冷凝分離回收。例如,天津石油化纖廠回收對二甲苯,西安石棉制品廠回收汽油和苯。合成纖維廠的廢氣中有對苯二甲酸二甲酯裝置的氧化尾氣主要含對二甲苯,采用活性炭立式吸附器,將氧化尾氣通過后經(jīng)冷卻分離,回收對二甲苯。污水廢氣活性炭飽和后用熱空氣再生。脫附的有機(jī)物送入焚燒爐焚燃,效果好。成本高。
工業(yè)生產(chǎn)排放的二氧化硫廢氣可分為兩類,有色冶煉廠等排放的高濃度廢氣,都以低.5%,如不于治理排放,嚴(yán)重污染空氣。接觸氧化法回收硫酸:火電廠等鍋爐煙氣量大、濃度低煙氣脫硫技術(shù)有兩百多種,目前火電廠應(yīng)用的僅約十種,常用的有濕式石灰石-石膏工藝、噴霧干燥工藝、爐內(nèi)噴鈣扣爐后增濕工藝,循環(huán)流化床工藝等,應(yīng)用活性炭治理工藝也在不斷開發(fā),已有較成熟的工業(yè)應(yīng)用,活性炭中的二氧化硫吸附,在低溫(20~100℃)主要是物理吸附:在中溫(100~150℃)主要是化學(xué)吸附,活性炭表面對二氧化硫和氧的反應(yīng)具有催化作用,生成三氧化硫,從而與水生成硫酸;在高溫(>250℃)幾乎全是化學(xué)吸附。活性炭吸附二氧化硫而生成硫酸,回取、濃縮成70%硫酸,再可制磷肥,
國外煙氣脫硫的吸附床型有多種:例如日立工藝用固定床,Westvco 工藝用沸騰床,住友BF工藝用移動床,其中以移動床工藝較為成熟,這種方法在再生時產(chǎn)生大量稀硫酸,產(chǎn)出高濃度的二氧化硫,可通過現(xiàn)有的成熟工藝轉(zhuǎn)變?yōu)榱螯S或濃硫酸等化工產(chǎn)品,變害為利,是一種除塵和脫硫率高的不產(chǎn)生二次污染的技術(shù);松木坪電廠采用活性炭吸附塔,入口二氧化硫濃度3200mL/m.效率>90%,100g活性炭吸附量>12.3g。脫除廢氣中的二氧化硫也可應(yīng)用裝填活性炭的滴流反應(yīng)器。影響反應(yīng)器性能的主要操作參數(shù)是氣體空速、床層溫度、操作周期、液體噴淋時間占整個周期的百分比以及噴淋液中的硫酸濃度,在較低的床層溫度下,升高溫度有利于二氧化硫的脫除,而在較高溫度下由于氣體溶解度的下降和床層過快失水,使溫度的影響不顯著。
活性炭浸清含碘物作為催化劑,用于煙氣脫硫的優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)過程中的碘能將二氧化硫催化氧化為硫酸,碘還原為碘化氫,碘化氫在活性炭上氧化為碘,從而循環(huán)反應(yīng),大大提高了活性炭對二氧化硫的吸附量,炭表面形成了活性中心,從而促進(jìn)催化氧化的進(jìn)行。通過測定不同時間活性炭上三氧化硫的蓄積量的研究,發(fā)現(xiàn)整個過程可分為兩個不同反應(yīng)機(jī)理的階段,在三氧化硫蓄積量小的情況下,三氧化硫?qū)Χ趸蚝脱醯奈讲划a(chǎn)生影響;在三氧化硫蓄積量達(dá)到一定程度后,則成為一種阻抑物。2治理含氮氧化物廢氣
氮氧化物(NO,)種類很多,主要的是一氧化氮和二氧化氮,也是形成酸雨和光化學(xué)煙霧前體的污染物。污染源來自燃料的燃燒、機(jī)動車和硝酸氮肥等化工廠,大部分燃燒方式中排放物的主要成分為NO,占NO,總量的90%
以上
山東 臨朐縣海源活性炭廠,位于濰坊市臨朐縣冶源鎮(zhèn)西圈村,老龍灣畔,建廠多年來,經(jīng)不斷發(fā)展,現(xiàn)已成為一家綜合性濾料廠家,產(chǎn)品有:各種型號用途活性炭、蜂窩、柱狀、顆粒、粉末活性炭,石英砂.錳沙.無煙煤,廣泛應(yīng)用于污水處理、工業(yè)廢氣吸附、污水處理、飲料純凈水處理、電廠水預(yù)處理、廢水回收前處理、生物法污水處理、廢水處理、石化無堿脫醇、溶劑回收(因?yàn)榛钚蕴靠晌接袡C(jī)溶劑)、化工催化劑載體黃金提取、化工品儲存排氣凈化、制糖、酒類、味精、食品精制、脫色、乙烯脫鹽水填料、汽車尾氣凈化、PTA氧化裝置凈化氣體、印刷油墨的除雜、空氣凈化、新房裝修、氣體分離。
污水廢氣活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu),活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)。山東 臨朐縣海源活性炭廠,位于濰坊市臨朐縣冶源鎮(zhèn)西圈村,老龍灣畔,建廠多年來,經(jīng)不斷發(fā)展,現(xiàn)已成為一家綜合性濾料廠家,產(chǎn)品有:各種型號用途活性炭、蜂窩、柱狀、顆粒、粉末活性炭,石英砂.錳沙.無煙煤,廣泛應(yīng)用于污水處理、工業(yè)廢氣吸附、污水處理、飲料純凈水處理、電廠水預(yù)處理、廢水回收前處理、生物法污水處理、廢水處理、石化無堿脫醇、溶劑回收(因?yàn)榛钚蕴靠晌接袡C(jī)溶劑)、化工催化劑載體黃金提取、化工品儲存排氣凈化、制糖、酒類、味精、食品精制、脫色、乙烯脫鹽水填料、汽車尾氣凈化、PTA氧化裝置凈化氣體、印刷油墨的除雜、空氣凈化、新房裝修、氣體分離。
污水廢氣活性炭內(nèi)部具有晶體結(jié)構(gòu)和孔隙結(jié)構(gòu),活性炭表面也有一定的化學(xué)結(jié)構(gòu)?;钚蕴课叫阅懿粌H取決于活性炭的物理(孔隙)結(jié)構(gòu),而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中,炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵,能與諸如、氮和等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團(tuán),這些表面基團(tuán)的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。射線研究表明,這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣,產(chǎn)生含氧、含和含氮表面化合物。當(dāng)這些邊緣成為主要的吸附表面時,這些表面化合物就改變了活性炭的表面特征和表面性質(zhì)。活性炭表面基團(tuán)分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團(tuán)有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、等,可促進(jìn)活性炭對堿性物質(zhì)的吸附;堿性表面官能團(tuán)主要有吡喃酮(環(huán)酮)及其衍生物,可促進(jìn)活性炭對酸性物質(zhì)的吸附。 燕酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團(tuán)為主 ,對堿性物質(zhì)吸附較好;KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團(tuán)為主,適合于吸附酸性物質(zhì);而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團(tuán)總體呈中性?;钚蕴课叫阅懿粌H取決于活性炭的物理(孔隙)結(jié)構(gòu),而且還取決于活性炭表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)。在活性炭制備過程中,炭化階段形成的芳香片的邊緣化學(xué)鍵斷裂形成具有未成對電子的邊緣碳原子。這些邊緣碳原子具有未飽和的化學(xué)鍵,能與諸如、氮和等雜環(huán)原子反應(yīng)形成不同的表面基團(tuán),這些表面基團(tuán)的存在毫無疑問地影響到活性炭的吸附性能。射線研究表明,這些雜環(huán)原子與碳原子結(jié)合在芳香片的邊緣,產(chǎn)生含氧、含和含氮表面化合物。當(dāng)這些邊緣成為主要的吸附表面時,這些表面化合物就改變了活性炭的表面特征和表面性質(zhì)?;钚蕴勘砻婊鶊F(tuán)分為酸性、堿性和中性 3 種。酸性表面官能團(tuán)有羰基、羧基、內(nèi)酯基、羥基、醚、等,可促進(jìn)活性炭對堿性物質(zhì)的吸附;堿性表面官能團(tuán)主要有吡喃酮(環(huán)酮)及其衍生物,可促進(jìn)活性炭對酸性物質(zhì)的吸附。 燕酸等酸性活化劑制備的活性炭表面以酸性基團(tuán)為主 ,對堿性物質(zhì)吸附較好;KOH、K2CO3等堿性活化劑制備的活性炭表面以堿性基團(tuán)為主,適合于吸附酸性物質(zhì);而采用CO2、H2O等物理活化方法制備的活性炭表面官能團(tuán)總體呈中性。
污水廢氣活性炭的基本晶體結(jié)構(gòu)活性炭是以碳為主要成分的吸附材料、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,既不像石墨,金剛石那樣具有碳原子按一定規(guī)律排列的分子結(jié)構(gòu),又不像一般炭化物那樣具有復(fù)雜的大分子結(jié)構(gòu),一般認(rèn)為活性炭是由類似石墨的碳。
污水廢氣活性炭基本上是非結(jié)晶性碳,它由微細(xì)的石墨狀微晶和將它們連接在一起的碳?xì)浠衔锊糠纸M成。活性炭初的原料如木材、煤等,經(jīng)炭化、活化等過程后,活性炭中部分碳原子之間已形成了微晶碳(活性炭的基本結(jié)晶),但是其面網(wǎng)結(jié)構(gòu)卻沒有采取石墨那樣規(guī)則性的積層結(jié)構(gòu),而是形成圖1-1(b)那樣的亂層結(jié)構(gòu)。除微晶碳外,活性炭前驅(qū)體經(jīng)炭化、活化等過程后仍然有部分未晶化的碳,活性炭被認(rèn)為是由微晶群和其他未組成平行層的單個網(wǎng)狀平面以及無規(guī)則碳組成的多相物質(zhì)。
目前,在X射線衍射分析的基礎(chǔ)上,已發(fā)現(xiàn)活性炭的微晶碳有兩種不同的結(jié)構(gòu),一種是類石墨結(jié)構(gòu)的微晶碳,其大小隨炭化溫度而變化,大小約由三個平行的石墨層所組成,其寬度約為一個碳六角形的九倍,它與石墨相比,微晶碳中平面面網(wǎng)之間排列不整齊,稱為“亂層結(jié)構(gòu)”,與石墨結(jié)構(gòu)的比較如圖1-1所示;另外一種微晶碳是由于石墨網(wǎng)結(jié)構(gòu)之間的軸向不同,面網(wǎng)之間的間距也不整齊,或石墨層間扭曲,可能因雜原子(如氧、氮等)的進(jìn)入而穩(wěn)定,碳六面網(wǎng)被空間交聯(lián)而形成無序的結(jié)構(gòu)。Riley認(rèn)為,在大部分碳材料中(包括活性炭)均含有這兩種結(jié)構(gòu)類型,而活性炭的終特性則取決于它是以哪種類型的結(jié)構(gòu)為主。
富蘭克林把除金剛石以外的碳素物質(zhì)分為容易石墨化的易石墨化碳素和難
活性炭的孔隙結(jié)構(gòu)
①孔隙結(jié)構(gòu)的形態(tài)。活性炭的孔隙是在活化過程中,基本微晶之間清除了各種含碳化合物和無序碳(有時也從基本微晶的石墨層中除去部分碳)之后產(chǎn)生的孔隙,孔隙的大小、形狀和分布等因制備活性炭的原料、炭化及活化的過程和方法等不同而有所差異,不同的孔隙結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮出相應(yīng)的功能。1960年杜比寧把活性炭的孔分為大孔(孔徑大于50nm)、中孔(或稱過渡孔,孔徑2~ 微孔 50nm)和微孔(孔徑小于2nm)三類,這個方案已被國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(International Union of Pure and Applied ,中孔 Chemistry,IUPAC)所接受。在活性炭中這三類大小不同的孔隙是互通的,呈樹 -大孔狀結(jié)構(gòu)。
活性炭的孔道結(jié)構(gòu) 通過高分辨透射電子顯微鏡研究表明,活性炭中的微孔是活性炭微晶結(jié)構(gòu)中彎曲和變形的芳環(huán)層或帶之間的具有分子尺寸大小的間隙??紫兜男螤钍切螒B(tài)各異的,使用不同的研究方法發(fā)現(xiàn):有些是一端封閉的毛細(xì)管孔或兩端敞開的毛細(xì)管孔,有些孔隙具有縮小的入口(瓶狀孔),還有一些是兩平面之間或多或少比較規(guī)則的狹縫狀孔、V形孔等。
杜比寧分類中大孔的內(nèi)表面能發(fā)生多層吸附,但在活性炭中,由于它的比例很小,所以大部分作為通路供吸附質(zhì)分子進(jìn)入吸附部位,但它可以決定吸附速率,因此在實(shí)際應(yīng)用中也是很重要的。過渡孔在很多情況下和大孔相同,也是作為吸附質(zhì)的通路從而支配吸附速率,但是過渡孔的作用卻不是單純的,它還可以作為不能進(jìn)入微孔的大分子的吸附部位?;钚蕴康奈阶饔么蟛糠质峭?br />
活性炭比表面積吸附現(xiàn)象發(fā)生在固體的表面,物體吸附能力的強(qiáng)弱很大程度上取決于比表面積的大小。有很多分析方法可以用來測定比表面積,其中常用的是BET法。此外還有流通法、液相吸附法、潤濕熱法。除此之外,通過置射線小角散射也能測定比表面積,但是BET法還是在測定活性炭比表面積方法中常用的。應(yīng)用此法測定的活性炭的比表面積一般為1000m2/g。
活性炭的分類
根據(jù)制造方法、外觀形狀、用途功能以及孔經(jīng)大小的不同,可以將活性炭分為不同種類。從形態(tài)來看,可以分為顆?;钚蕴亢头蹱罨钚蕴?,而顆?;钚运岵婵煞譃闊o定形和定形兩大類;依據(jù)原料的不同,可以將活性炭分為焦木質(zhì)、石油、煤質(zhì)和樹脂活性炭;根據(jù)使用功能的不同又可以分為液體吸附、催化性能、氣體吸附活性炭;從制造方法來劃分,又分為物理法、化學(xué)法和物理化學(xué)生活性炭。