污水废气活性炭在制备过程中,由于活化剂(水蒸气、氢氧化钾、磷酸等)侵蚀活化作用,产生大量的孔隙结构,这些孔隙结构的形成,增加了污水废气活性炭的比表面积,使其具备的吸附能力。污水废气活性炭的吸附能力不但与其孔隙结构有关,还与其表面化学性质一-表面的化学官能团、表面杂原子和化合物有关。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。在活化过程中,活性炭的表面会形成大量的羟基、羧基、羰基等含氧表面配合物,不同种类的含氧基团是活性炭的活性位,它们能使活性炭表面呈现微弱的酸性、碱性、氧化性、还原性、亲水性和疏水性等。这些构成了活性炭性能的多样性,同时影响活性炭与活性组分的结合能力。一般而言,活性炭表面含氧官能团中的酸性化合物越丰富,吸附极性化合物的效率越高;而碱性化合物较多的活性炭易吸附极性较弱的或非极性的物质。
为了增强污水废气活性炭的吸附能力,常常对其进行改性处理。通过化学氧化、还原以及负载等改性方法可使活性炭表面的化学性质发生改变,增加酸碱基团的相对含量可选择吸附极性不同的物质,或通过增加特定的表面杂原子或化合物来增强对特定吸附质的吸附。
污水废气活性炭的功能和应用
据统计,人类约有70%的时间在室内度过。比起室外空气污染,室内境污染对健康的危害更为直接,危害程度更大。20世纪70年代出现的“建筑物综合征”、“军团病”等病症经研究发现与室内空气有关,之后研究发肺癌和哮喘也与室内空气污染有关,甚至新生儿畸形、智力低下等问题主要因也是室内空气污染。这些研究结果使得人们越来越重视室内环境污染。有部门评估了室内空气污染的结果,显示我国每年由室内污染引起的超额死亡已达十余万人,并且在逐年增加[20]。目前,室内空气污染的治理方法主要吸附法、化学喷涂法、光催化氧化法等,其中活性炭吸附法由于其治理效好、使用方便、成本低等优点而广泛应用。
室内污染源种类、危害及来源
室内空气污染物种类繁多,主要有生物性污染物(细菌)、化学性污染(甲醛、甲苯、苯等挥发性有机物)、放射性污染物(氧及其子体)。这些污染来源广泛,但是浓度较低,属于低浓度污染物[21]。活性炭用于室内污染物理主要是针对化学性污染物。
甲醛污染
甲醛(formaldehyde),一种室温下无色具有强烈刺激性气味的气体,易于水以及乙醇、乙醚等有机溶剂,其40%的水溶液称为“福尔马林”,是医行业普遍采用的消毒剂。甲醛还是重要的工业原料和试剂,主要用作合成脂、燃料、药品、试剂和多种化工产品,如脲醛树脂、三聚氰胺甲醛、氨基醛树脂、酚醛树脂等。
采用活性炭厌氧流化床处理含酚废水,可得到高达99.9%的去酚率和96.4%的CODo,去除率,因为活性炭对酚类的吸附作用与生物降解作用结合起来,发挥了两方面的活性,载体流态化也解决了气液分离及介质堵塞问题。用碳酸钾化学活化的煤矸石制得的活性炭,BET比表面积达1236m2/g.孔体积0.679cm/g、表面是疏水性的,对水溶液中酚类污染物有良好的吸附性能。活性炭对含苯酚的废水处理是一种实用的方法,优点是无另外的废物和毒物,无二次污染,又可以有效地再生。研究进口活性炭的饱和吸附容量等性能,提出生产脱苯酚的工艺条件及参数。在生产用于医药、染料等工业的对氨基苯酚过程中,会有大量高浓度有机废水,可以采用Fenton试剂法降解,此法具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和的特点,但其缺点是利用率偏低,成本较高,还需加入均相催化剂,易引起二次污染。采用活性炭与双氧水协同作用(活性炭作催化剂,双氧水作氧化剂),对降解含有对氨基苯酚废水有良好的效果:在H:O:/COD=1.0,活性炭/H2O2=0.5.pH=2的条件下,降解反应可在180min内结束,对氨基苯酚的去除率达74.0%,与Fenton试剂法相比较,COD去除率提高1.75倍。处理含酚废水,以活性炭作催化剂,用湿空气催化氧化酚是有前途的方法。与r氧化铝上的氧化铜为催化剂作对比,经十天运作,用活性炭催化氧化酚的活性要高10倍。以用过的茶叶制成的活性炭可从废水中吸附去除苯酚、磷甲酚、间甲酚、对硝基苯酚、对氯苯酚、2.4二硝基苯酚、2.4-二氯苯酚,并按以上序次增加吸附量。活性炭水处理中的应用实例
活性炭净水
活性炭在水处理领域的应用已经有70年左右的历史。美国使用粉末状活性炭去除氯酚产生的异味,之后活性炭逐渐成为了水处理过程中去味、除色、除臭的有效措施之一。大量研究表明,活性炭对水中的二氯苯酚、三氯苯酚、农药中的有机物以及消毒副产物二氯乙酸和三氯乙酸等都有很好的吸附效果,其净化作用已经得到公认。
美国在20世纪80年代初、每年用于水处理的活性炭为2.5X10°t,并且逐年增加。我国在20世纪60年末开始关注水污染防治,且在近些年来逐步重视,相关科研机构开展了大量的研究工作并取得了大量的成果,同时也开展了相关的实践应用工作。1975年,甘肃白银金属有限公司建成了日处理能力为3X10°m?的颗粒活性炭净水装置。用于净化石油化工污染的地面水、目前仍在使用:1985年北京建成供水1.7X10m/b的水厂。目前。在上海浦东自来水厂、安亭自来水厂应用活性炭做深度处理。自来水水质达到直接应用的标准;首钢采用活性炭处理焦化高浓度污水。处理后本质达到排放的标准。
饮用水处理在某饮用水净化工程中,活性美的季加量为10mgL不同投加点原水处理效果
山东 临朐县海源活性炭厂,位于潍坊市临朐县冶源镇西圈村,老龙湾畔,建厂多年来,经不断发展,现已成为一家综合性滤料厂家,产品有:各种型号用途活性炭、蜂窝、柱状、颗粒、粉末活性炭,石英砂.锰沙.无烟煤,广泛应用于污水处理、工业废气吸附、污水处理、饮料纯净水处理、电厂水预处理、废水回收前处理、生物法污水处理、废水处理、石化无碱脱醇、溶剂回收(因为活性炭可吸附有机溶剂)、化工催化剂载体黄金提取、化工品储存排气净化、制糖、酒类、味精、食品精制、脱色、乙烯脱盐水填料、汽车尾气净化、PTA氧化装置净化气体、印刷油墨的除杂、空气净化、新房装修、气体分离。
污水废气活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。山东 临朐县海源活性炭厂,位于潍坊市临朐县冶源镇西圈村,老龙湾畔,建厂多年来,经不断发展,现已成为一家综合性滤料厂家,产品有:各种型号用途活性炭、蜂窝、柱状、颗粒、粉末活性炭,石英砂.锰沙.无烟煤,广泛应用于污水处理、工业废气吸附、污水处理、饮料纯净水处理、电厂水预处理、废水回收前处理、生物法污水处理、废水处理、石化无碱脱醇、溶剂回收(因为活性炭可吸附有机溶剂)、化工催化剂载体黄金提取、化工品储存排气净化、制糖、酒类、味精、食品精制、脱色、乙烯脱盐水填料、汽车尾气净化、PTA氧化装置净化气体、印刷油墨的除杂、空气净化、新房装修、气体分离。
污水废气活性炭内部具有晶体结构和孔隙结构,活性炭表面也有一定的化学结构。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如、氮和等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。射线研究表明,这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘,产生含氧、含和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时,这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性 3 种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其衍生物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。 燕酸等酸性活化剂制备的活性炭表面以酸性基团为主 ,对碱性物质吸附较好;KOH、K2CO3等碱性活化剂制备的活性炭表面以碱性基团为主,适合于吸附酸性物质;而采用CO2、H2O等物理活化方法制备的活性炭表面官能团总体呈中性。活性炭吸附性能不仅取决于活性炭的物理(孔隙)结构,而且还取决于活性炭表面的化学结构。在活性炭制备过程中,炭化阶段形成的芳香片的边缘化学键断裂形成具有未成对电子的边缘碳原子。这些边缘碳原子具有未饱和的化学键,能与诸如、氮和等杂环原子反应形成不同的表面基团,这些表面基团的存在毫无疑问地影响到活性炭的吸附性能。射线研究表明,这些杂环原子与碳原子结合在芳香片的边缘,产生含氧、含和含氮表面化合物。当这些边缘成为主要的吸附表面时,这些表面化合物就改变了活性炭的表面特征和表面性质。活性炭表面基团分为酸性、碱性和中性 3 种。酸性表面官能团有羰基、羧基、内酯基、羟基、醚、等,可促进活性炭对碱性物质的吸附;碱性表面官能团主要有吡喃酮(环酮)及其衍生物,可促进活性炭对酸性物质的吸附。 燕酸等酸性活化剂制备的活性炭表面以酸性基团为主 ,对碱性物质吸附较好;KOH、K2CO3等碱性活化剂制备的活性炭表面以碱性基团为主,适合于吸附酸性物质;而采用CO2、H2O等物理活化方法制备的活性炭表面官能团总体呈中性。
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