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煤质活性炭应用领域

发布时间:2020-08-24 浏览

[摘要]本文对煤质活性炭在我国的应用技术发展情况,按液相吸附应用、气相吸附应用、催化剂或载体应用及其它应用四部进行了分析,具有一定的理论指导作用。

煤质活性炭是一种具有多种用途的、潜力巨大的多功能性吸附材料,目前其应用领城日益扩大,几乎渗透到所有的工业及生活领域中。

波涛活性炭厂家对煤质活性炭,在我国的应用技术发展情况按液相吸附应用、气相吸附应用、催化剂或载体应用及其它应用,分四部进行了如下分析。

煤质活性炭应用领域

一、液相吸附应用

1、在水处理中的应用

一是自来水深度净化处理。实践证明,活性炭是目前效果较好的深度净水产品,其用量近十年来呈几何倍数增长。有证据表明,未来的五年是国内自来水净化的快速增长期,对净水炭的需求将呈井喷式发展。

二是工业污水的深度净化处理。如印染废水的三级脱色、电镀废水的重金属离子脱除、造纸废水的净化回用、石化工业废水的COD脱除以达标排放等,活性炭被证明是有效的深度净化材料之一。

三是生活污水的深度净化回用。由于城市生活污水的无序排放,其中的BOD、COD、VOC、TOC等重金属等污染物对地表饮用水源的污染日益严重,目前各主要城市的生活污水处理厂均将污水的深度净化回用工程列入日程,而活性炭吸附法是目前可选的深度净化技术之一。

2、食品工业的液相脱色

目前,煤质炭行业在在这一领域已有突破性进展,采用弱粘煤或长焰煤为原料,添加某种化学扩孔剂,经混捏、压条、炭化、水蒸汽活化后得到的高纯活性炭产品,对维生素B6粗品、柠檬酸中和液、葡萄糖浆的脱色精制效果显明显。吸附饱和之后,可用氨水浸泡再生,再生效率可达95%以上。

二、气相吸咐应用

1、汽油蒸气回收(ELCD用活性炭)

汽车污染环境是人们关注的重点。六十年代起国际上开始研究ELCD即Evaporative loss controldevice(蒸发损失控制装置),至八十年代,安装于汽油的油箱和汽化器之间的ELCD已进入商业化阶段,其工作原理是:停车时,从油箱蒸发出来的汽油蒸气经管路进入吸附罐被活性炭吸附;汽车启动后,汽化器产生负压,新鲜空气经单向阀进入活性炭层,汽油从活性炭上脱附后与空气混合进入汽化器,从而减少甚至完全阻断了汽油蒸发损失及由此带来的污染问题。

2、工业原料气精脱硫

在甲醇、联醇、合成氨、双氧水、甲酸、甲酸钠、食品用CO2、彩色玻壳等制造行业领域,在某些工业领域如工业硫化、磺化过程,从矿石中分离铜、钴的工艺过程,纤维生产中的亚硫酸染色过程,及皮革的脱脂过程等,均会产生一定量的硫化氢及各种有机硫化物(二硫化碳、硫氧化碳、噻吩、硫醇、硫醚等),这些物质会对后继的催化过程产生不利影响(引起催化剂硫中毒,同时对产品的品质产生劣化作用,这些有毒硫化物释放到操作环境中,不仅会引起环境污染,还会对操作人员的健康和生命安全造成很大隐患。

煤质活性炭用于精脱硫过程有两种方法,一种是采用适当的原煤制成高强度的成型活性炭,直接装入串联或并联的脱硫装置中对气体进行脱硫,使硫化物经一系列复杂的化学反应过程转化为单晶硫沉积到活性炭的孔隙中,吸附饱和的活性炭用高温饱和水蒸气再生,得到硫磺;另一种方法是将某些化学药剂(金属盐类)载入煤质活性炭的孔隙结构中制成吸着剂,依靠活性炭的吸附作用和化学药剂的化学吸收甚至部分催化功能来实现精脱硫的目的,这种吸着剂大多用于大型工业装置中,有时也用于装填个体防护装具以实现个体性防护目的,采用活性炭吸着剂可大大减小工业脱硫装置的体积,但目前还未找到适宜、成熟的吸着剂再生方法。

工业精脱硫剂活性炭的开发方向是:如何在现有产品性能的基础上进一步提高其抗碎裂性能,使再生性能得以大幅度提高。活性炭吸着剂的开发方向是:寻求廉价的,易工业化、低污染好是零污染的再生技术使其得到充分再生,改变其目前仅能一次性使用,之后变成固体废弃物造成二次污染的现状。

3、工业烟道气脱硫脱硝

燃煤锅炉产生的烟道气中SOX和NOX化物是造成大气污染和酸雨的主要源头之一,传统的石灰乳脱硫技术会造成水体污染,并非一种完美的环保技术。1986年,日本三井矿山株式会社率先研发成功活性炭干法DeSOXDeNOX技术,目前已发展成为成功的环保技术之一,已在世界主要发达国家推广使用。预计到2010年,脱硫脱硝活性炭的世界需求量将达60~80万吨/年,成为大宗的活性炭品种。

我国目前在这一方面有两个研究方向,一是开发脱硫脱硝活性炭产品;二是开发担载金属盐类的活性炭脱硫脱硝吸附催化剂产品。

4、高温焚烧炉烟气中二恶英类化合物的脱除

二恶英类化合物是一大类含卤素有机物的总称,是近年来新发现的剧烈气相致癌物质,大量产生于城市垃圾焚烧装置的排放烟气中。荷兰Norit公司率先用泥煤和褐煤制造出专用型GL50和FGD两个系列粉状活性炭,可高效脱除二恶英类污染物,目前的应用已非常广泛。

5、相对密闭空间的空气净化

本处所指的相对密闭空间包括家庭居室、公共场所(如商场、车站候车室等)、办公场所、汽车驾驶室等,不含工厂厂房及军用设施(将在专题中叙述)。这些相对密闭空间的空气净化内容包括脱臭、脱异味、除湿、氟里昂脱除、臭氧脱除等。

(1)脱臭用煤质活性炭及其下游产品。

单纯的活性炭因对恶臭物质无特别的选择吸附性能,且吸附量过小,几乎不单独用来处理恶臭气体。而浸渍活性炭(或称添载活性炭)是常用的脱臭剂,用于脱臭的浸渍炭可分为三类——碱性臭气脱除用炭(添载酸或用酸进行处理,使具有离子交换功能的特殊活性炭,可去除如氨、三甲胺等碱性气体);酸性臭气脱除用炭(添载碱或卤素系金属盐,使具有触媒作用的特殊活性炭,可去除硫化氢、甲基硫醇等酸性气体);中性臭气脱除用炭(添加了卤素系金属盐等化合物,使具有触媒功能的特殊活性炭,可去除甲硫醚、二甲硫醚等中性气体)。

(2)其它的空气净化用活性炭

如电子、医药工业无菌车间的空气净化;复印机房、电脑房空气中臭氧的脱除;密闭空间空气中异嗅异味的脱除;冰箱中异味的去除,等等。

6、工业溶剂回收或无害化处理

如回收印刷工业用的二甲苯、甲苯、苯等溶剂;回收塑料和人造革工业的乙醇、丙酮、酯、醚等有机溶剂;磁带工厂中环已酮的回收;树脂加工厂中二氯甲烷的回收等等。

7、在防毒面具及集体防护器材中的应用

核辐射、生物战剂、化学战剂等均属大规模杀伤性武器,活性炭被添载了各种化学药剂后可对其进行有效防护;在民品工业存在有毒气体的环境中,活性炭或添载了化学药剂后的活性炭常被用作个体防护用品的关键部件;在2002年岁末和2003年初爆发的SARS危机中,添加了载银活性炭的特护面具起到了保护医护人员的作用。

三、煤质活性炭用作工业催化剂或催化剂的载体

煤质活性炭用作催化剂及催化剂载体包括:光气合成、由链烷烃制造链烯烃的脱氢反应、由环烷烃制造芳香烃的脱氢反应、氯乙烯单体的合成、醋酸乙烯单体的合成等反应过程的工业催化剂或载体。

四、其它应用

1、天然气的吸附存贮

高表面积活性炭不仅可用于天然气存贮,还可用于沼气的存贮;不仅可用于以天然气为燃料的汽车,还可用于居民的燃气系统。

2、在电子产品中的应用

包括用于双层电容器的固体活性炭材料、空气锌电池用活性炭、土壤污染治理中用煤质活性炭。

除了上述用途之外,煤质活性炭还可用作气相采样器的气体吸持剂,香烟滤咀中充填的用来脱除烟焦油等有害物的过滤材料,以及用作可用于特殊场合、抗运输振动的、不碎裂的保温装置中的保温材料等。

由上述论述可知,煤质活性炭是一种具有多种用途的、潜力巨大的多功能性吸附材料,其应用领城还在进一步的发展过程中。

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