灰分5点至500-1500规格可定做四氯化碳30-65未碳化物1水分5
褐煤活性炭因其发达的孔隙结构、的比表面积和的吸附性能,在工业废气处理中被广泛应用。以下是其主要应用场景及技术要点:
1. 吸附挥发性有机物(VOCs)
- 应用场景:化工、喷涂、印刷、制药等行业产生的苯、甲苯、甲醛等有机废气。
- 技术形式:
- 直接吸附:废气通过活性炭床层,VOCs被吸附富集,净化后的气体排放。
- 吸附浓缩+脱附再生**:结合催化燃烧(RCO)或蓄热燃烧(RTO),活性炭吸附低浓度VOCs后,通过热脱附将高浓度废气送入燃烧系统处理,提高能效。
2. 去除恶臭气体
目标污染物:硫化氢(H₂S)、氨气(NH₃)、硫醇类等。
应用领域:污水处理厂、垃圾填埋场、食品加工厂等。
改性褐煤活性炭:通过浸渍氧化剂(如高锰酸钾)或碱性物质(如氢氧化钠),增强对特定恶臭气体的化学吸附能力。
3. 处理酸性气体(SO₂、NOx等)
协同技术:与湿法脱硫或SCR(选择性催化还原)结合,活性炭作为吸附剂或催化剂载体。
改性应用:负载金属氧化物(如氧化铜、氧化铁)的活性炭可催化还原NOx为氮气(N₂)。
4. 重金属蒸气捕集
典型场景:汞(Hg)、铅(Pb)等重金属蒸气,常见于燃煤电厂、金属冶炼、电子制造。
-浸渍活性炭:通过硫、碘等化学物质改性,增强对汞蒸气的化学吸附能力。
5. 二噁英与多环芳烃(PAHs)处理
应用领域:垃圾焚烧、焦化厂废气。
吸附特性:活性炭对痕量剧毒物质(如二噁英)吸附,常与布袋除尘器联用。技术优势
灵活:适用于中低浓度、成分复杂的废气。
-成本可控:设备简单,投资较低,尤其适合小型企业。
协同处理:可与其他技术(如催化燃烧、生物过滤)组合,提升整体效率。
局限性与注意事项
1. 温度敏感:高温废气需先冷却,否则吸附效率下降。
2. 湿度影响:高湿度环境可能降低吸附能力,需预处理除湿。
3. 安全风险:
吸附有机废气时可能放热,需防爆设计。
饱和活性炭属于危险废物,需合规处置。
褐煤活性炭是工业废气治理的“多面手”,尤其擅长处理低浓度、多组分的污染物。实际应用中需根据废气特性(浓度、温度、成分)选择活性炭类型(颗粒、蜂窝、纤维)和配套工艺,同时关注再生成本与安全规范,以实现经济的污染控制。
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褐煤活性炭制备
褐煤活性炭是以褐煤前驱体,通过不同方法制得的一种新型活性炭,其具有成型性好,耐酸、碱,电导性与化学稳定性好等特点,褐煤活性炭不仅比表面积大,孔经适中,分布均匀、吸附速度快,而且具有多种形态。活性碳纤维在催化、吸附方面表现出特的性能特征,加之本身所具有的孔幼构、孔分布、微孔表面积以及表面化学等特征,使之具有的开发价值,
褐煤活性炭是由不规则的结构与碳基组成的体系,由于其特性,与被吸附物的接触面积大且均匀,吸附材料可以得到充分利用,褐煤活性炭吸附,且具有纤维、毡、布和纸等各种纤细的表态,孔隙直接开口在纤维表面,缩短了吸附质到达吸附位的扩散路径,且该材料本身的外表面积较内表面积高出两个数量级。纳米活性碳纤维具有微孔形结构,孔径分布窄,特殊的细孔呈单分散分布,由不同尺寸的微细孔隙组成其结构,中孔、小孔扩散呈现出多分散型分布,在各细孔结构中的差别较大,其主要原因是由于原料的不同。在褐煤活性炭中无大孔,只有少量的过渡孔,微孔分布在纤维表面,因此吸附速率较快,褐煤活性炭的空间起大孔作用,可以对气相与液相物质进行较好的吸附作用,褐煤活性炭外比表面积大,吸脱速度快,为粒径活性炭10~100倍。细孔的平均孔径和细孔容积随着比表面积增大而增加,吸附容量也随之增大。
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褐煤活性炭制造与应用技术
1.孔分布结构
褐煤活性炭,其孔隙结构呈三分散系统,即它们的孔径很不均匀,主要集中在三类尺寸范围:大孔、中孔和微孔。
大孔又称粗孔,是指半径100~200nm的孔隙。在大孔中,蒸汽不会发生毛细管凝缩现象。大孔的内表面与非孔型碳表面之间无本质的区别,其所占比例又很小,可以忽略它对吸附量的影响。大孔在吸附过程中起吸附通道的作用。
中孔也称介孔,是指蒸汽能在其中发生毛细管凝缩而使吸附等温线出现后回环线的孔隙,其半径常处于2~100nm。中孔的尺寸相对大孔小很多,厚管其内表面与非孔性碳表面之间也无本质的差异,但由于其比表面已占一定的比例,所以对吸附量存在一定的影响。但一般情况下,它主要起粗、细吸附通道的作用。
微孔有着与被吸附物质的分子属同一量级的有效半径(小于2nm),是活性炭重要的孔隙结构,决定其吸附量的大小。微孔内表面,因为其相对避免吸附力场重叠,致使它与非孔性碳表面之间出现本质差异,因此影响其吸附机制。
物理吸附发生在尺寸小、势能高的微孔中,然后逐渐扩展到尺寸较大、势能较低的微孔中。微孔的吸附并非沿着表面逐层进行,而是按溶剂填充的方式实现,而大孔、中孔却是表面吸附机制。所以,活性炭的吸附性能主要取决于它的孔隙结构,特别是微孔结构,存在着的大量中孔对吸附也有一定的影响。
物理形态
褐煤活性炭的粒度大小也会影响其吸附性能。例如,用同一种活性炭从溶液中吸附同量亚甲基蓝的时间,因其粒度大小而快慢不同。例如,粒度325目(直径 0.043mm)的活性炭的吸附速率为粒度20目(直径为0.833mm)的吸附效果的 375 倍。
但是,不能认为研细的活性炭其表面积要大于等量的粒度大的活性炭的表面积。因为表面积存在于广大的、丰富的内孔结构中,研磨不影响活性炭的表面积,但影响其达到平衡吸附值的时间。
表面化学官能团
褐煤活性炭的吸附特性不但取决于它的孔隙结构,而且取决于其表面化学性质,比表面积和孔结构影响活性炭的吸附容量,而表面化学性质影响活性炭同极性或非极性吸附质之间的相互作用力[1]。活性炭的表面化学性质主要由表面化学官能团、表面杂原子和化合物确定,不同的表面官能团、杂原子和化合物对不同的吸附质有明显的吸附差别。
褐煤活性炭在适当的条件下经过强氧化剂处理,可以提高其表面酸性基团的相对含量,增加表面极性,从而增强其对极性化合物的吸附能力。常用的氧化剂有 HNO₃、H2O2等。实验研究,通过对活性炭进行强氧化表面处理后,对11种不同气体和蒸汽进行吸附,结果表明,改性活性炭对苯、乙胺等的吸附容量大大降低,主要是因为活性炭表面经过强氧化后缺失了大量的微孔;而对氨水和水的吸附能力却大大增强,这主要是因为活性炭表面氧化物的增加。因此,随着活性炭表面氧化物的增加,其对极性分子的化学吸附也增强。
通过还原剂对活性炭进行表面还原处理,可以提高活性炭表面碱性基团的相对含量,增加表面的非极性,提高活性炭对非极性物质的吸附能力。常用的还原剂有 H2、N2、NaOH等。表面还原后的活性炭,在对染料处理时表现出不一样的特性。对于阴离子染料,活性炭表面碱度和吸附效果间有着密切的联系,吸附机理是活性炭表面无氧Lewis碱位与被吸附染料的自由电子的交互作用。而对于阳离子染料,活性炭表面的含氧官能团起到了积极的作用,可是经过热处理的活性炭依然对阳离子染料有良好的吸附效果,这说明静电吸附和色散吸附是两种相当的吸附机制[32]
通过液相沉积的方法可以在活性炭表面引入特定的杂原子和化合物,利用这些物质与吸附质之间的结合作用,增加活性炭的吸附能力。在液相沉积时,浸渍剂的种类是影响活性炭吸附效果的主要因素。针对不同的吸附质,可以采用不同的浸溃剂对活性炭进行处理,以得到良好的吸附效果。
值得注意的是,在对活性炭进行表面官能团的改性时,也伴随着活性炭表面化学性质的变化。其表面积、孔容积以及孔径分布都会有一定的变化,这也会影响活性炭的吸附。所以,在进行表面官能团的改性时,针对不同的吸附条件和吸附质采取不同的改性,要综合考虑物理结构和化学结构双重变化引起的影响[33.34]。
活性炭的吸附效果跟吸附质本身的性质有着很大的关联性。通常,在不考虑活性炭自身孔径结构对大分子的“筛滤”作用时,由于大分子物质吸附能较高,所以大分子物质更易被吸附。对于水体中的小分子有机物,分子量大的更易被活性炭吸附。
对于挥发性有机化合物,分子量越大,其去除率就越高,而可提取有机物则恰恰相反,其吸附效果是随着分子量的减小而增强。这是由于挥发性有机化合物的极性较小,而可提取的有机化合物的极性比较大,由于活性炭本身的性质,可以将其看做一个非极性吸附剂。