活性炭专业知识培训.docx

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活性炭专业知识培训

活性炭知识大全

成型的晶碳，不含有机或无机胶成份，几乎都是碳元素。

利用碳元素本身的粘接力定型为块状和蜂窝状。

极少含灰份，不造成二次污染。

特点是做为设备一部份，方便安装，不需要另外的包装物。

可以附载各式催化剂而实现功能化。

应用

石化行业

无碱脱臭（精制脱硫醇）——重催的精制装置

乙烯脱盐水（精制填料）——乙烯装置

催化剂载体（钯、铂、铑等）——苯乙烯、连续重整装置

水净化及污水处理——上水及下水的深度处理

电力行业

电厂水质处理及保护——锅炉装置

对NO、NOx等有害气体的吸附——锅炉尾部烟道

化工行业

化工催化剂及载体、气体净化、溶剂回收、及油脂等的脱色、精制

食品行业

饮料、酒类、味精母液及食品的精制、脱色、提纯、除臭

黄金行业

黄金提取——适用炭浆法、堆浸法提金工艺

尾液回收——金矿的废物利用及环境保护

环保行业

用于污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化

相关行业

香烟滤嘴、木地板防潮、吸味、汽车汽油蒸发污染控制，各种浸渍剂液的制备等，比如活性炭可以作为活性碳罐的填充物用来生产摩托车碳罐汽车碳罐等。

1、活性炭吸附法在水处理中的应用

活性炭吸附广泛应用于在城市污水处理、饮用水及工业废水处理。

颗粒活性炭常常应用于吸附分子，颗粒活性炭吸附性决定应用性，而吸附性和各种炭型的孔大小分布相关。

以水蒸气活化的泥煤基、褐煤基和椰壳基粉状活性炭为例：

泥煤基活性炭具有微孔和中孔，颗粒活性炭可供多种应用；褐煤基炭具中孔较多，颗粒活性炭而且还有较大的中孔，提供优良的可入性；椰壳基颗粒活性炭中主要是微孔，仅适用于低分子的去除。

利用化学品活化的颗粒活性炭是非常多孔的，多在微孔和中孔范围，但是，比较水蒸气活化的活性炭、化学品活化的活性炭的孔表面是较少疏水性和较多负电荷。

以挤压型和破碎型粒状活性炭为例：

泥煤基挤压型活性炭能制成各种不同孔大小分布的品种。

颗粒活性炭微孔为主的品种主要用于气相应用的黄金回收。

既有微孔又有中孔的品种大都用于液相应用，如水纯化中吸附小分子和大分子的杂质。

破碎型煤基颗粒活性炭兼有微孔和中孔，可供多种目的的应用。

褐煤基或椰壳基的粒状活性炭与粉状炭一样具有相同的微孔和中孔结构。

活性炭的技术指标非常重要：

活性炭产品的性能指标可分为物理性能指标、活性炭化学性能指标、颗粒活性炭吸附性能指标。

三种性能指标对活性炭的选择和应用都起到非常重要的作用。

活性炭主要物理性能指标有：

形状、外观、比表面积、孔容积、比重、目数、粒度、耐磨强度、漂浮率等。

颗粒活性炭主要化学性能指标有：

PH值、灰分、水分、着火点、未炭化物、硫化物、氯化物、氰化物、硫酸盐、酸溶物、醇溶物、铁含量、锌含量、铅含量、砷含量、钙镁含量、重金属含量、磷酸盐等。

活性炭主要吸附性能指标有：

亚甲蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值、四氯化碳吸附值、焦糖吸附值、硫酸奎宁吸附值、饱和硫容量、穿透硫容量、水容量、氯乙烷蒸汽防护时间、ABS值等。

1）城市污水处理

废水中的一些有机物是难于为微生物或一般氧化法所氧化分解的，如酚、苯、石油及其产品、杀虫剂、洗涤剂、合成染料、胺类化合物以及许多人工合成有机物，经生化处理后很难达到对排放要求较高的水体中排放的标准，也严重影响废水的回用，因此需要深度处理。

由于活性炭对有机物的吸附能力大，在废水深度处理中得到广泛的应用，具有以下优点：

①处理程度高，城市污水用活性炭进行深度处理后,BOD可降低99%,TOC可降到1～3mg/L。

②应用范围广，对废水中绝大多数有机物都有效，包括微生物难于降解的有机物。

③适应性强，对水量及有机物负荷的变动有较强的适应性能，可得到稳定的处理效果。

④粒状炭可进行再生重复使用，被吸附的有机物在再生过程中被烧掉，不产生污泥。

⑤可回收有用物质，例如用活性炭处理含酚废水，用碱再生吸附饱和的活性炭，可以回收酚钠盐。

⑥设备紧凑、管理方便。

2）饮用水深度处理中的应用

活性炭吸附是建立在常规给水处理基础上，一般设置在砂过滤之后，也可与砂滤料组成双层滤料过滤或以活性炭过滤代替砂过滤。

在利用活性炭吸附进行饮用水深度处理的过程中，发现在活性炭滤料上生长有大量的微生物，使出水水质提高且再生延长，于是发展了一种经济有效的去除水中的微污染物质的生物活性炭工艺，流程为原水—（加入混凝剂）—澄清—过滤（加入臭氧）再利用活性炭吸附，最后是出水。

2、家用

空气净化：

用活性炭摆放在室内有效的吸收空气中含有的甲醛\二甲苯等有害物质（特别是新装修的房子），家具去异味：

活性炭可适用于新买的家具放于橱柜\抽屉\冰箱中.也可放在鞋子里面除臭味.汽车除味：

新车一般都含有很多的有害物质\难闻刺鼻的气味，用活性炭可以有效的去除。

历史记载

活性炭应用的历史，记载如下：

⑴公元前1550年，埃及有作为医用的记载；

⑵公元前460～359年，希腊医生Hippocrate用以治羊癫疯；

⑶1518～1593年，中国李时珍的本草纲目中提及用于治病；

⑷1993年有外用于溃疡；

⑸1794年，英国有家糖厂用于加速脱色。

上述例证应用的都是木炭，不是活性炭。

活性炭作为人造材料，是在1900年和1901年才发明的，发明者RaphaelvonOstrejko,取得英国专利B.P.14224（1900）；英国专利B.P.18040（1900）德国专利Ger.P.136792（1901）。

他发明将金属氯化物炭化植物源原料或用二氧化碳或水蒸气与炭化材料反应制造活性炭。

1911年在维也纳附近的工厂首次用于工业生产，当时产品是粉状活性炭，商品名使Epomit；同年在荷兰有Norit上市；1912年在捷克斯洛伐克有Carboraffin出售。

（Ger.Pat.290656）。

历史阶段

回顾百年来世界活性炭应用的历史，不妨粗略划分为三个阶段：

⑴第一阶段，从20世纪初到约20世纪20年代为萌芽阶段；

⑵第二阶段，从约20世纪20年代中期为成长阶段；

⑶第三阶段，从20世纪中期到20世纪末期为发展阶段，发展成为环保大应用阶段。

这三个阶段可用活性炭应用历程中两件历史性大事。

作为划分的界限。

历史事件

第一件大事是活性炭防毒面具，在20世纪20年代在第一次世界大战中的应用。

可以以此作为划分活性炭应用历史的第一阶段和第二阶段的界限。

活性炭在初期主要应用是粉炭在糖业中逐步代替了原来的骨炭。

在20世纪20年代的第一次世界大战中出现的颗粒大量应用于防毒面具。

这是工业化学史上辉煌的一页。

当时荷兰的Norit和捷克斯洛伐克、德国、法国、瑞士等国的制造商和批发商曾成立一个联合公司，说明在欧洲萌芽的活性炭也是被广为看好的新兴产业。

通过防毒面具应用的推动，活性炭历史进入了第二阶段，活性炭市场不断扩大，活性炭的吸附和催化功能在众多行业的精制、回收、合成上的应用陆续开发，美国等的活性炭厂陆续开设。

在20世纪中叶不断拓展应用面的活性炭，被视为“万能吸附剂”。

第二件大事是活性炭除臭作用，在20世纪40年代数以百计的自来水厂中采用了活性炭除臭。

以此作为划分活性炭应用历史的第二阶段与第三阶段的界限。

1927年美国芝加哥自来水厂发生了广大居民难以接受的自来水恶臭事故，这是由于原水中的苯酚和消毒用的氯生成异臭所致。

德国等地的自来水厂也发生了同样的事故，这些事故都是用活性炭来解决的。

此后，随着环境保护日益受到重视，政府法令的日趋严格。

活性炭不仅在净水方面，而且在净气等方面的用量剧增，使得在20世纪的后半叶，环保产业成为活性炭应用的大户。

由此活性炭历史进入了第三阶段，即发展阶段。

中国活性炭在应用历史上简单分为三个阶段：

1、第一阶段是20世纪40年代以前，中国制药工业、化学工业中使用活性炭量大，都用进口货，例如用Carboraffin牌的活性炭。

2、第二阶段自20世纪50年代初开始，国产活性炭上市。

1951年沈阳和抚顺的单管炉厂、青岛的反射炉闷烧法厂、上海的电热活化法厂，接着有氯化锌活化法厂,1958年福建、杭州、广州、烟台、东北等地纷纷建厂,1966年太原开创斯列普活化法厂，随后中国陆续开设数以百计的斯列普炉厂。

此外，还有不少的转炉、粑式炉等工厂。

总生产能力从1951年的三五十吨猛增到20世纪80年代的近十万吨。

生产与应用相互促进，活性炭的应用范围被迅速开拓。

从原来单一的通用炭向多种的专用炭发展，例如净水炭、糖炭、味精炭、油脂炭、黄金炭、载体炭、药用炭、针剂炭、试剂炭等等，足见活性炭因国内经济蒸蒸日上而应用量速增，又因产量扩大、成本降低而使出口量上升。

中国活性炭的应用，不仅在国内市场发展，而且进入了国际市场。

3、第三阶段2003-至今；活性炭应用于装修污染治理，利用先进的造孔技术将活性炭，使其具备与室内有害气体分子大小相匹配的孔隙结构，专用于吸附甲醛、苯系物、氨、氡等所有对人体有害的气体及空气中的浮游细菌。

具有吸味、去毒、除臭、去湿、防霉、杀菌、净化等综合功能，有效清除室内环境污染成功应用于装修污染治理。

各大市场和超市的家用活性炭众多，活性炭已走进千家万户，成为健康时尚的环保产品。

原理

过滤原理

活性炭过滤器是将水中悬浮状态的污染物进行截留的过程，被截留的悬浮物充塞于活性炭间的空隙。

滤层孔隙尺度以及孔隙率的大小，随活性炭料粒度的加大而增大。

即活性炭粒度越粗，可容纳悬浮物的空间越大。

其表现为过滤能力增强，纳污能力增加，截污量增大。

同时，活性炭滤层孔隙越大，水中悬浮物越能被更深地输送至下一层活性炭滤层，在有足够保护厚度的条件下，悬浮物可以更多地被截留，使中下层滤层更好地发挥截留作用，机组截污量增加。

从严格的理论上讲，活性炭所具有的对悬浮物的截留能力来自活性炭所提供的表面积。

流速低时，机组的过滤能力主要地来自活性炭的筛除作用，而流速快时，过滤能力来自活性炭颗粒表面的吸附作用，在过滤过程中活性炭所提供的颗粒表面积越大，对水中悬浮物的附着力越强。

吸附原理

根据吸附过程中，活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同，可将吸附分为两大类：

物理吸附和化学吸附（又称活性吸附）。

在吸附过程中，当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力（或静电引力）时称为物理吸附；当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。

物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关，与活性炭的化学性质基本无关。

由于范德华力较弱，对污染物分子的结构影响不大，这种力与分子间内聚力一样，故可把物理吸附类比为凝聚现象。

物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。

由于化学键强，对污染物分子的结构影响较大，故可把化学吸附看做化学反应，是污染物与活性炭间化学作用的结果。

化学吸附一般包含电子对共享或电子转移，而不是简单的微扰或弱极化作用，是不可逆的化学反应过程。

物理吸附和化学吸附的根本区别在于产生吸附键的作用力。

吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。

由于物理吸附和化学吸附的作用力不同，它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。

活性炭吸附技术在国内用于医药、化工和食品等工业的精制和脱色已有多年历史。

70年代开始用于工业废水处理。

生产实践表明，活性炭对水中微量有机污染物具有卓越的吸附性，它对纺织印染、染料化工、食品加工和有机化工等工业废水都有良好的吸附效果。

一般情况下，对废水中以BOD、COD等综合指标表示的有机物，如合成染料、表面性剂、酚类、苯类、有机氯、农药和石油化工产品等，都有独特的去除能力。

所以，活性炭吸附法已逐步成为工业废水二级或三级处理的主要方法之一。

吸附是一种物质附着在另一种物质表面上的缓慢作用过程。

吸附是一种界面现象，其与表面张力、表面能的变化有关。

引起吸附的推动能力有两种，一种是溶剂水对疏水物质的排斥力，另一种是固体对溶质的亲和吸引力。

废水处理中的吸附，多数是这两种力综合作用的结果。

活性炭的比