活性炭手册教材.docx
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活性炭手册教材
活性炭手册
一、活性炭过滤原理活性炭的吸附能力与水温的高低、水质的好坏等有一定关系。
水温越高，活性炭的吸附能力就越强；若水温高达３０℃以上时，吸附能力达到极限，并有逐渐降低的可能。
当水质呈酸性时，活性炭对阴离子物质的吸附能力便相对减弱；当水质呈碱性时，活性炭对阳离子物质的吸附能力减弱。
所以，水质的ＰＨ不稳定，也会影响到活性炭的吸附能力。
活性炭的吸附原理是：
在其颗粒表面形成一层平衡的表面浓度，再把有机物质杂质吸附到活性炭颗粒内，使用初期的吸附效果很高。
但时间一长，活性炭的吸附能力会不同程度地减弱，吸附效果也随之下降。
如果水族箱中水质混浊，水中有机物含量高，活性炭很快就会丧失过滤功能。
所以，活性炭应定期清洗或更换。
活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。
一般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。
所以，粉末状的活性炭总面积最大，吸附效果最佳，但粉末状的活性炭很容易随水流入水族箱中，难以控制，很少采用。
颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。
活性炭的吸附能力和与水接触的时间成正比，接触时间越长，过滤后的水质越佳。
注意：
过滤的水应缓慢地流出过滤层。
新的活性炭在第一次使用前应洗涤洁净，否则有墨黑色水流出。
活性炭在装入过滤器前，应在底部和顶部加铺２～３厘米厚的海绵，作用是阻止藻类等大颗粒杂质渗透进去，活性炭使用２～３个月后，如果过滤效果下降就应调换新的活性炭，海绵层也要定期更换。
二、影响粒状活性炭应用的主要性质
pH值和可溶物。
应用粒状活性炭，尤其大量应用，最影响效果和成本的活性炭主要性质是：
吸附量；压降或床层膨胀；抗磨性；大小、水分、灰分、
应用较为大量的粒状活性炭都装在柱型设备中，就要讲究压降（压头损失）或
床层膨胀，是设计炭柱的必要因素。
压降由微粒大小和大小分布所决定。
床层膨胀由微粒大小、形状和大小分布以及微粒密度所决定。
大量使用粒状活性炭时，常加水以泵输送和以运输带脱水，因此要重视活性
炭的损失量，讲求活性炭的抗磨性。
三、评价活性炭的吸附能力
吸附分液相吸附和气相吸附两类，液相吸附能力常以吸附等温线进行评价，气相吸附能力以溶剂蒸气吸附量评价。
吸附等温线表示一定温度下吸附系统中被吸附物质的分压或浓度与吸附量之间的关系，即当保持温度不变，可测得平衡吸附量和分压或浓度间的变化关系。
以剩余浓度为横轴，以活性炭单质量的吸附量为纵轴可绘出关系曲线。
当保持分压或浓度不变，可测得平衡吸附量和温度间的变化关系，绘出关系曲线，即吸附等压线。
由于在工业装置中少量成分吸附大致在等温状态下进行，所以吸附等温线最为重要和常用。
溶剂蒸气吸附量表示气相吸附性能，可用颗粒活性炭的四氯化碳吸附率的测定为例，在规定的试验条件下，即规定的炭层高度、气流比速、吸附温度、测定管截面积、四氯化碳蒸气浓度的条件下，持含有一定四氯化碳蒸气浓度的混合空气流不断地通过活性炭，当达到吸附饱和时，活性炭试样所吸附的四氯化碳的质量与试样质量之百分比作为四氯化碳的吸附率。
活性炭应用中对于吸附能力，最好用实际拟用的活性炭、操作的条件、具体的处理物进行评价测试。
活性炭的吸附量，即单位活性炭所吸附的吸附质的量，工业上也有称为活性炭的活性，活性有两种表示方法：
静活性即通常所指的吸附剂达到平衡的吸附量。
动活性是指流体混合物通过活性炭床层，其中吸附质被吸附，
经一些时间的运作，活性炭床层流出的流体中开始出现含有一定的吸附质，说明活性炭床层失去吸附能力，此时活性炭上已吸附的吸附质的量，就称为活性炭的活性。
是设计大量的、经常的、重要的吸附系统所需的数据。
用液相等温线法测定活性炭吸附能力的标准实用方法，可用于测定原始的和再活化的和粉状活性炭的吸什能力。
四、活性炭比表面积和吸附能力的关系一般来说活性炭的比表面积（BET）越大，吸附力也越大，但是有时候却不一定。
BET是用氮气或丁烷的吸附方法测出活性炭总表面积的应用参数。
按理BET越大，
吸附力就越大。
可是在实际应用中这概念有局限性，因为活性炭的孔有大孔、中孔和微孔的区别，有时仅有部分的孔适合于某类大小吸附物的进入
炭对金属络合物的吸附，涉及化学键的形成，也不是BET越大越好
液相扩散速度比气相小得多，为了在短时间内获得吸附效果，因
此常常使用粒度很细小的粉末状活性炭。
但是，在处理量很大的场合，
颗粒状活性的用例不断增加。
因为其操作方便，容易再生。
表3-6-4
中列示了液相中使用活性炭的主要操作方式
表3-6-4液相中使用活性炭的主要操作方式
活性炭种类
采用方法
操作方式
间歇接触法
一段接触式
粉末状活性炭
成层过滤法
多段分批添加式
连续接触法
多段逆流接触式
固定层式
颗粒状活性炭
渗滤法
连续移动式
间歇移动层式
六、活性炭在精制气体中的应用
精制工业用原料气体或工艺气体活性炭用于精制多种工业用原料气体或工艺气体，以除去它们中所含有的各种杂质，提高纯度和使用价值。
表3-6-1中列示了用活性炭精制的一些气体名称以及要除去的杂质成分。
表3-6-1活性炭对原料气体及工艺气体的精制
气体名称
要除去的成分
氢气
Hg、CO2、CH4、H2S、N2、NH3
氦气
H2、N2、Ar、Ne、O2、CO2
氯气
烃类的氯化物
氯化氢
烃类的氯化物
二氧化碳
无机及有机硫化物、油、臭气
乙炔
无机及有机硫化物、高级炔烃、二烯烃、磷化氢、丙酮、聚合性
乙烯
物质
水煤气
无机及有机硫化物、乙炔、二烯烃
裂化气
无机及有机硫化物、聚合性物质
烟道气
无机及有机硫化物、聚合性物质
情性气体
无机及有机硫化物、油
原料用空气
无机及有机硫化物、油
无机及有机硫化物、油、臭气
由表3-6-1可见，用活性炭精制气体是将小分子、低沸点气体中的少量大分子、高沸点的气体除去。
七、活性炭在液相吸附中的应用--水处理
水处理水处理是活性炭应用广，潜力最大的部门。
饮用水的质量直接关系人体健康；排水及废水处理与否对地球水环境有重大影响。
发达国家活性炭用量的50%以上与水处理有关；我对水质重视程度也逐渐增加。
（1）处理上水（自来水）：
上水用活性炭处理的目的是提高水质，除去臭气、臭味、腐殖质、油类、农药、洗涤剂等对人体有害的物质。
（2）处理生产用水：
活性炭在处理各种生产用水中获得广泛应用。
如在酿造业、清凉饮料业及制冰业，使用活性炭除去地下水中的颜色、臭味、胶体物质、洗涤剂、农药及其他有机物质，或者除去自来水中的游离氯气、臭味等；电力、化学等工业部门用活性炭处理锅炉用水及锅炉回流水的脱油；医药工业用活性炭除去水中的致热源；电子工业使用活性炭制取超纯水；海运业使用活性炭制造饮用水；水族馆中用活性炭除去自来水中的氯气等。
此外，活性炭还用于保护离子交换树脂，净化工厂的循环用水等。
（3）处理生产废水：
各种生产过程中排出的废水，含有不同的杂质，但比较单纯，易于进行处理。
因此，应该处理以后再排放或者循环使用。
（4）处理下水（污水）：
下水是各种废水汇集成的污水，成分极其复杂。
进行处理时，通常将凝聚沉淀法（物理法）、活性炭泥法（生物法）与活性炭吸附法配合使用，以提高处理效果，降低处理成本。
活性炭处理通常和生物法配合使用，或置于其后作为终级处理。
经过处理，可以除去颜色、农药、洗涤剂、臭味，以及BOD、COD、TOC等杂质，作为工农业用水而再次利用或排放。
八、活性炭对各种蒸气之吸附能力
活性炭对各种蒸气之吸附能力
指數
品名
指數
品名
指數
品名
指數
品名
指數
品名
4
硝基甲烷
3
硝酸
2
丙烷
3
乙醚
4
家具臭
3
甲醇
4
消毒剂
4
丙酸
1
乙烯
4
果实臭
3
甲醚
4
樟脑
4
丙醇
3
环氧乙烷
4
气油
4
油加利油
4
食品芳香
2
丙烯
4
二气乙醇
3
脢
4
肉臭
1
氢气
4
塗料臭
3
氯化烷
4
辛酸
4
浴室臭
4
苯乙稀
3
己烷
2
盐酸
3
花粉
4
醋酸丙酯
3
光气
4
庚烷
3
氯化甲烷
4
癌肿臭
3
醋酸甲酯
3
麻醉劑
4
苯
3
氯化稀
4
罐头工場
3
三氧化硫
4
酸酐
3
放射性物
4
丙基氯
4
蚁酸
4
四氯乙烯
1
沼气
4
防臭剂
3
氯气
3
甲酸乙酯
4
四氯化碳
4
M.E.K
4
防腐剂
4
辛烷
3
甲酸甲酯
4
二乙胺
3
漂白液
4
防虫剂
3
青酸
4
二甲苯
4
二氧雜环
4
比啶
3
碘化氢
4
精油
4
鱼臭
4
环己烷
4
肥料臭
4
碘气
4
酚
4
杂酚
3
二甲基苯
3
病毒
4
碘仿
3
煤烟
4
巴豆醛
4
硫酸二甲
3
不完全燃
4
酪酸
4
肥皂臭
4
氯丁二烯
3
车排气
3
丁二烯
1
硫化氢
4
接著剂
4
氯苯
4
树脂臭
2
丁烷
4
硫酸
4
体臭
4
乳酸
4
臭化乙烷
4
丁醇
1
一氧化氮
4
香烟
4
尿酸
4
臭素
4
丁酮
1
坏疽臭
4
焦油
4
尿素
2
臭化氢
2
氟化氢
1
己烷
1
二氧化碳
3
二硫化碳
3
臭化甲烷
4
腐败臭
3
己胺
4
臭氧气
3
燃烧气
4
润滑油
4
塑料臭
4
酒精
4
家畜臭
4
糊臭
4
病院臭
4
残留酸
4
戊酸
4
棕榈酸
3
对二氯笨
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