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活性炭的品质判断及评价检验方法

发布日期:2012-07-18  来源:大禹网
活性炭具有较大的表面积(500~1000米2/克),有很强的吸附性能,能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体;对于气体、液体,吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。其吸附作用具有选择性,非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中,沸点越高的物质越容易被吸附,压强越大温度越低浓度越大,吸附量越大。

  活性炭的品质判断及评价检验方法

  活性炭的质量好坏影响活性炭的更换周期和使用效果,选择耐磨强度高、比表面积大、吸附碘值高的活性炭可以延长活性炭的更换周期,降低设备维护成本。

  活性炭一般吸附性指标(国标GB/TB804-1990)

  炭品种果壳核桃壳及杏壳椰子壳

  比表面积(m2/g)682.6738.31024.9

  碘吸附质(ml)833.4895.71111.6

  亚甲基蓝吸附值(mg/g)99.512.5

  CCl4吸附值(%)41.0845.1164.78

  球磨强度(%)949492

  灰分(%)2.02.02.5

  作为反渗透预处理的活性炭过滤器,反渗透系统的水源一般为天然水,而天然水中的有机物含量复杂,研究认为,活性炭对分子量在500~3000的有机物有很好的去处效果,对于分子量小于500和大于3000的有机物没有去除效果。上述活性炭的吸附指标的分子量在200以下,而天然水中有机物主要包括腐植酸、富维酸等物质,其分子量远远大于200,故其吸附值不能代表对天然水中有机物的吸附能力。所以在选择以天然水作为活性炭的进水时,其滤料的选择与活性炭的吸附碘值的高低等参数没有多大关系,而与活性炭的过渡孔(过渡孔半径一般在10~100nm)有多少有关,应选择过渡孔较高的活性炭,上述三种材质的活性炭以核桃壳和杏壳的过渡孔最多,应选择核桃壳或杏壳。

  活性炭的更换周期与进水水质有关,判断活性炭是否完全失效应根据活性炭进出口有机物含量来决定,在正常反洗后如测得的出口有机物含量大于进口有机物含量,意味着活性炭已经失效,需进行再生或更换,活性炭更换周期一般为一年到两年时间(具体时间应根据进水水质、活性炭装填体积及运行累计时间确定)

  活性炭法液化石油气脱硫:

  气体脱硫的方法很多,在工业上应用的主要有干法和湿法两大类,气体干法脱硫其原理主要是利用固体吸附剂与气体中所含H2S,COS,CS2,小分子硫醇和硫醚发生物理吸附和化学反应,从而达到脱除硫的目的。常用固体吸附剂有铁系氧化物、锌系氧化物、锰系氧化物、活性炭、分子筛和离子交换树脂等。

  脱硫活性炭是用优质煤为原料,以先进的工艺设备精制而成。广泛应用于热力电厂、炼油、石油化工、化纤工业中的烟气脱硫,化肥工业中原料气脱硫,煤气、天然气脱硫及其它化学工业的气体脱硫,是制作二氧化碳的最佳添加剂。

  在氧存在条件下,活性炭表面的醒酚基将HIS催化氧化为单体硫从而打破了吸附平衡,使活性炭脱HIS的能力提高数十倍。据报道:用RH-1型活性炭可将HIS降至0.12ppm。另外可在活性炭表面添加活性物质如碱金属(Na2O. K2CO3,).碘、澳等低温催化H2S与空气中的氧气反应从而生成硫及硫酸盐。

  由于活性炭有很发达的比表面与微孔结构,又是非极性表面,因此基于吸附与毛细凝聚,它们对高沸点的有机物有较大的吸附量,即有好的脱除能力,而CO2。CS2的沸点低,吸附很小,开始时吸附可达95%以上,但随时间的延长急速降低。

  椰壳活性炭性能对EDLC容量的影响:

  椰壳活性炭试验表明,在水溶液和水银电极界面形成的双层比容量为20

  30/iF/cm2,在?洁的石墨表面双层电容量为2CuF/cm2,如果用表面积为1000m2/g的椰壳活性炭(ACs)作电极,则其理论容量应为200F/g左右,但实际往往要低得多,这主要是由于电解质中离子难以进人对表面积有较大贡献的微孔(<2nm)引起的。这说明椰壳活性炭比表面积并不是影响双电层电容器的惟一因素,研究表明椰壳活性炭的孔分布、导电性、结晶性及表面官能团对电容量均有影响。通常依撺法拉第反应产生准电容来增强椰壳活性炭材料的电容容量,除表面处理方法外,还有用合适的单体(如苯胺、吡咯)在椰壳活性炭表面通过电化学聚合包覆导电聚合物;在炭材料表面引人具有电化学活性的过渡金属氧化物微粒,如Ru02、Ti02 、 Mn02等。

  椰壳活性炭的导电性是影响电化学电容器充放电性能的重要因素。在制备电极时,通常需要添加石墨粉、碳纤维、金属纤维等增大炭电极的导电能力.椰壳活性炭材料的结晶性越好(石墨化度高、微晶尺寸大),双电

  椰壳活性炭层电容器的容量就越高。为了研制优质的EDLC的电极材料,系统地进行了中间相沥青椰壳活性炭微球比电容与孔结构相关性的研究。

  活性炭应用模拟评价检验方法及策略:

  活性炭具有较大的表面积(500~1000米2/克),有很强的吸附性能,能在它的表面上吸附气体、液体或胶态固体;对于气体、液体,吸附物质的质量可接近于活性炭本身的质量。其吸附作用具有选择性,非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中,沸点越高的物质越容易被吸附,压强越大温度越低浓度越大,吸附量越大。

  反之,减压,升温有利于气体的解吸。常用于气体的吸附、分离和提纯,溶剂的回收,糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂,饮用水及冰箱的除臭剂,防毒面具中的滤毒剂,还可用作催化剂或金属盐催化剂的载体。

  早期生产活性炭的原料为木材、硬果壳或兽骨,后来主要采用煤,经干馏、活化处理后得到活性碳生产方法有:

  ①活性炭蒸汽、气体活化法。利用水蒸气或二氧化碳在850~900℃将碳活化。

  ②活性炭化学活化法。利用活化剂放出的气体,或用活化剂浸渍原料,在高温处理后都可得到活性炭。

  活性炭具有微晶结构,微晶排列完全不规则,晶体中有微孔(半径小于20[埃]=10-10米)、过渡孔(半径20~1000)、大孔(半径1000~100000),使它具有很大的内表面,比表面积为500~1700米2/克。这决定了活性炭具有良好的吸附性,可以吸附废水和废气中的金属离子、有害气体、有机污染物、色素等。

  工业上应用活性炭还要求机械强度大、耐磨性能好,它的结构力求稳定,吸附所需能量小,以有利于再生。活性炭用于油脂、饮料、食品、饮用水的脱色、脱味,气体分离、溶剂回收和空气调节,用作催化剂载体和防毒面具的吸附剂。

  为了准确评价活性炭在实际应用中的使用效果,需进行实验室模拟吸附试验,这种模拟大多采用动态试验方法来进行.对于液相模拟修复试验,一般采用吸附柱方法,使用待处理工作态原液,有

  时根据液相中已知的主要成分进行配液,选择不同的工艺条件进行试验,然后经数据处理得到最佳工艺条件,用于指导活性炭的实际应用。对于活性炭气相吸附试脸,情况较为复杂。当采用动态摸拟实验时,多气法摸拟实际气体,选用合适的吸附管(亦可视为更小型一些的吸附柱),调整试验条件以不同工艺的条件下的吸附穿透曲线等,进而指导活性炭吸附装置的设计和运行条件的选择。当采用静态模拟试验时,采用向已加入活性炭的定容积吸附器中加注被吸附气体的方法?行试验。静态模拟法试验结果的准确性不如动态法。
 

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