點至500-1500規(guī)格可定做四氯化碳30-65未碳化物1水分5灰分5
褐煤活性炭酸堿藥劑再生
褐煤活性炭的吸附主要包括可逆吸附(又稱物理吸附)和不可逆吸附(又稱化學(xué)吸附)。化學(xué)吸附是指吸附質(zhì)分子與活性炭表面的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成圾為穩(wěn)定的化學(xué)鍵，因此吸附質(zhì)與活性炭結(jié)合牢固，不易脫除，使用酸堿再生的目的就是降低吸附質(zhì)與活性炭的親和力，增加吸附質(zhì)的溶解度從而達(dá)到良好的再生效果。酸堿再生法相較于熱再生法有許多優(yōu)點:①可在現(xiàn)場進(jìn)行。無需卸載、運輸、再包裝的操作;②由于不經(jīng)過熱解步驟，炭損失幾乎沒有:@可回收有價值的吸附質(zhì);④用適當(dāng)回收方法可將化學(xué)再生劑加以重復(fù)使用，酸堿再生法有針對性地選用酸、堿浸洗活性炭(同時輔以加溫，攪拌)。使之與吸附質(zhì)反應(yīng)生成可溶性鹽類，從炭表面脫附達(dá)到使炭再生的目的，就再生機(jī)理而言，一方面酸堿改變了溶液pH值，可增大活性炭中被脫除物的溶煉度，從而使吸附的物質(zhì)從炭中脫出;另一方面，酸堿可直接與吸附質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成易溶于水的鹽類。該法特別適用于吸附量受pH值影響很大的場合，再生處理后用水將活性炭洗凈即可重新投入吸附應(yīng)用。此法可直接在活性炭吸附裝置中進(jìn)行再生，設(shè)備和運行管理均較方便，而且再生，炭損失小。但由于活性炭的物理吸附和化學(xué)吸附同時存在，隨著再生次數(shù)增加，再生炭的吸附率仍會漸次降低。
褐煤活性炭的再生系統(tǒng)
水處理用褐煤活性炭經(jīng)過干燥、炭化(熱解)與活化這三個步驟使吸附質(zhì)轉(zhuǎn)化為固定碳后被除去，從而實現(xiàn)再生的目的。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，整個再生過程一般需要約30min，其中前15min為干燥時間，在這段時間內(nèi)炭中的水分或者一部分低沸點有機(jī)物將被脫除;之后5min是吸附質(zhì)的炭化(即高溫?zé)峤?階段，另有一部分揮發(fā)性吸附質(zhì)在這段時間內(nèi)亦將逸出;在后10min內(nèi)被吸附物質(zhì)產(chǎn)生的固定碳與活化氣體反應(yīng)，使活性炭的孔徑重新開放，從而使吸附性能得到恢復(fù)。
典型水處理廠褐煤活性炭的熱再生過程是從接觸器把呈漿狀的失效炭輸送到脫水排水箱，經(jīng)120℃干燥脫水后將其轉(zhuǎn)移至一個有空氣的氣壓控制的。
褐煤活性炭再生條件
干燥和炭化階段也在一定程度上影響了再生效果，特別是炭化階段若開溫速度過快則對活性炭的活化階段有非常不利的影響，回轉(zhuǎn)再生裝置所得的再生活性炭的性質(zhì)狀態(tài)的變化。
褐煤活性炭物理法工藝過程及生產(chǎn)裝置
一、物理法的基本工藝過程
物理法制造褐煤活性炭的基本工藝流程是粉狀活性發(fā)生產(chǎn)流程，是無定形活性炭和成型活性炭生產(chǎn)流程。
由此可看出，物理法活性炭生產(chǎn)工藝大致包括以下主要工段，原料處理工段、活化工段、后處理工段和成品工段。
二、物理法工藝過程及相應(yīng)生產(chǎn)裝置
1.原料預(yù)處理工段
由于制備褐煤活性炭的原料種類很多，有木質(zhì)原料、煤質(zhì)原料、人造材料和工業(yè)廢料等，不同原料有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，包括不同的粒徑、粒徑分布和灰分、揮發(fā)分含量等，因此針對不同原料也需要進(jìn)行不同的預(yù)處理。
預(yù)處理的目的有三個，是可以使得原料的外觀和粒度較適合炭化、活化設(shè)備，并滿足使用者對產(chǎn)品的要求;第二是可以除去大部分對活化反應(yīng)和產(chǎn)品性能不利的雜質(zhì);第三是可以盡可能減小原料發(fā)生石墨化的趨勢，從而有利于得到吸附性能優(yōu)良的活性炭產(chǎn)品。
為得到合適粒度的原料并除去雜質(zhì)，可采用破碎、篩分、揚析和除鐵等工藝過程，并根據(jù)不同原料的特性選用相應(yīng)的礦石、糧食或者飼料加工設(shè)備。
因此可以通過控制溫度來控制活性炭產(chǎn)品的孔隙分布，從而制備具有不同用途的活性炭產(chǎn)品。一般而言，水蒸氣活化法的活化溫度控制在800~950℃.煙道氣活化的溫度控制在900~950℃，空氣活化的溫度控制在600℃左右。此外，對于不同的原料，活化溫度的影響也有區(qū)別。例如有研究發(fā)現(xiàn)，以泥發(fā)為原料生產(chǎn)活性炭時，較高的活化溫度(1040℃)反而有利于提高微孔含量，低溫卻有利于中大孔的形成[28]。因此在生產(chǎn)過程中，應(yīng)根據(jù)原料、所制備活性炭的用途以及所采用的活化劑來確定活化溫度。
活化時間
在活化條件下，氣體活化按照造孔一擴(kuò)孔步驟進(jìn)行，即先開始在炭化料肉部形成大量的微孔，相鄰碳微晶之間原本閉塞的微孔也被打開，從而使活性發(fā)比表面積增大，吸附能力增強(qiáng)，而隨著反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，碳微晶層面上的碳開始被消耗，使微孔變大、塌陷，直到相鄰微孔之間的孔壁被完全燒蝕形成中大孔結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致活性炭比表面積降低。由于反應(yīng)速率隨溫度變化而變化，不同原料的活化難易程度也不一樣，因此若活化溫度較低或者原料活化反應(yīng)性較差時，活化時間應(yīng)適當(dāng)延長，反之亦然。
褐煤活性炭制造與應(yīng)用技術(shù)
1.孔分布結(jié)構(gòu)
褐煤活性炭，其孔隙結(jié)構(gòu)呈三分散系統(tǒng)，即它們的孔徑很不均勻，主要集中在三類尺寸范圍:大孔、中孔和微孔。
大孔又稱粗孔，是指半徑100~200nm的孔隙。在大孔中，蒸汽不會發(fā)生毛細(xì)管凝縮現(xiàn)象。大孔的內(nèi)表面與非孔型碳表面之間無本質(zhì)的區(qū)別，其所占比例又很小，可以忽略它對吸附量的影響。大孔在吸附過程中起吸附通道的作用。
中孔也稱介孔，是指蒸汽能在其中發(fā)生毛細(xì)管凝縮而使吸附等溫線出現(xiàn)后回環(huán)線的孔隙，其半徑常處于2~100nm。中孔的尺寸相對大孔小很多，厚管其內(nèi)表面與非孔性碳表面之間也無本質(zhì)的差異，但由于其比表面已占一定的比例，所以對吸附量存在一定的影響。但一般情況下，它主要起粗、細(xì)吸附通道的作用。
微孔有著與被吸附物質(zhì)的分子屬同一量級的有效半徑(小于2nm)，是活性炭重要的孔隙結(jié)構(gòu)，決定其吸附量的大小。微孔內(nèi)表面，因為其相對避免吸附力場重疊，致使它與非孔性碳表面之間出現(xiàn)本質(zhì)差異，因此影響其吸附機(jī)制。
物理吸附發(fā)生在尺寸小、勢能高的微孔中，然后逐漸擴(kuò)展到尺寸較大、勢能較低的微孔中。微孔的吸附并非沿著表面逐層進(jìn)行，而是按溶劑填充的方式實現(xiàn)，而大孔、中孔卻是表面吸附機(jī)制。所以，活性炭的吸附性能主要取決于它的孔隙結(jié)構(gòu)，特別是微孔結(jié)構(gòu)，存在著的大量中孔對吸附也有一定的影響。
物理形態(tài)
褐煤活性炭的粒度大小也會影響其吸附性能。例如，用同一種活性炭從溶液中吸附同量亞甲基藍(lán)的時間，因其粒度大小而快慢不同。例如，粒度325目(直徑 0.043mm)的活性炭的吸附速率為粒度20目(直徑為0.833mm)的吸附效果的 375 倍。
但是，不能認(rèn)為研細(xì)的活性炭其表面積要大于等量的粒度大的活性炭的表面積。因為表面積存在于廣大的、豐富的內(nèi)孔結(jié)構(gòu)中，研磨不影響活性炭的表面積，但影響其達(dá)到平衡吸附值的時間。
表面化學(xué)官能團(tuán)
褐煤活性炭的吸附特性不但取決于它的孔隙結(jié)構(gòu)，而且取決于其表面化學(xué)性質(zhì)，比表面積和孔結(jié)構(gòu)影響活性炭的吸附容量，而表面化學(xué)性質(zhì)影響活性炭同極性或非極性吸附質(zhì)之間的相互作用力[1]。活性炭的表面化學(xué)性質(zhì)主要由表面化學(xué)官能團(tuán)、表面雜原子和化合物確定，不同的表面官能團(tuán)、雜原子和化合物對不同的吸附質(zhì)有明顯的吸附差別。
褐煤活性炭在適當(dāng)?shù)臈l件下經(jīng)過強(qiáng)氧化劑處理，可以提高其表面酸性基團(tuán)的相對含量，增加表面極性，從而增強(qiáng)其對極性化合物的吸附能力。常用的氧化劑有 HNO?、H2O2等。實驗研究，通過對活性炭進(jìn)行強(qiáng)氧化表面處理后，對11種不同氣體和蒸汽進(jìn)行吸附，結(jié)果表明，改性活性炭對苯、乙胺等的吸附容量大大降低，主要是因為活性炭表面經(jīng)過強(qiáng)氧化后缺失了大量的微孔;而對氨水和水的吸附能力卻大大增強(qiáng)，這主要是因為活性炭表面氧化物的增加。因此，隨著活性炭表面氧化物的增加，其對極性分子的化學(xué)吸附也增強(qiáng)。
通過還原劑對活性炭進(jìn)行表面還原處理，可以提高活性炭表面堿性基團(tuán)的相對含量，增加表面的非極性，提高活性炭對非極性物質(zhì)的吸附能力。常用的還原劑有 H2、N2、NaOH等。表面還原后的活性炭，在對染料處理時表現(xiàn)出不一樣的特性。對于陰離子染料，活性炭表面堿度和吸附效果間有著密切的聯(lián)系，吸附機(jī)理是活性炭表面無氧Lewis堿位與被吸附染料的自由電子的交互作用。而對于陽離子染料，活性炭表面的含氧官能團(tuán)起到了積極的作用，可是經(jīng)過熱處理的活性炭依然對陽離子染料有良好的吸附效果，這說明靜電吸附和色散吸附是兩種相當(dāng)?shù)奈綑C(jī)制[32]
通過液相沉積的方法可以在活性炭表面引入特定的雜原子和化合物，利用這些物質(zhì)與吸附質(zhì)之間的結(jié)合作用，增加活性炭的吸附能力。在液相沉積時，浸漬劑的種類是影響活性炭吸附效果的主要因素。針對不同的吸附質(zhì)，可以采用不同的浸潰劑對活性炭進(jìn)行處理，以得到良好的吸附效果。
值得注意的是，在對活性炭進(jìn)行表面官能團(tuán)的改性時，也伴隨著活性炭表面化學(xué)性質(zhì)的變化。其表面積、孔容積以及孔徑分布都會有一定的變化，這也會影響活性炭的吸附。所以，在進(jìn)行表面官能團(tuán)的改性時，針對不同的吸附條件和吸附質(zhì)采取不同的改性，要綜合考慮物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)構(gòu)雙重變化引起的影響[33.34]。
活性炭的吸附效果跟吸附質(zhì)本身的性質(zhì)有著很大的關(guān)聯(lián)性。通常，在不考慮活性炭自身孔徑結(jié)構(gòu)對大分子的“篩濾”作用時，由于大分子物質(zhì)吸附能較高，所以大分子物質(zhì)更易被吸附。對于水體中的小分子有機(jī)物，分子量大的更易被活性炭吸附。
對于揮發(fā)性有機(jī)化合物，分子量越大，其去除率就越高，而可提取有機(jī)物則恰恰相反，其吸附效果是隨著分子量的減小而增強(qiáng)。這是由于揮發(fā)性有機(jī)化合物的極性較小，而可提取的有機(jī)化合物的極性比較大，由于活性炭本身的性質(zhì)，可以將其看做一個非極性吸附劑。
