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1、哈尔滨动用1400吨活性炭治理水污染活性炭有很强的过滤功能活性炭有很强的过滤功能哈尔滨自来水厂滤水池哈尔滨自来水厂滤水池2005年11月松花江水污染事件,硝基苯的浓度最大超标了大约3030倍倍, 自来水 厂常规处理工艺对其基本上没有去除作用，混凝沉淀的方法，去除率在2%-5%， 常用的氧化剂如高锰酸钾，臭氧都不能把其氧化。 技术措施：一条是在水厂取水口处投加粉末活性炭粉末活性炭(40mg/l),利用水源 水从取水口到净水厂的输水管线(1-2h ),在管线当中粉末炭把硝基苯 吸附。 另一条就是把水厂现有沙沙滤池滤池改造成活性炭活性炭和石英砂双层滤 料滤池，具体方法是把现有的石英砂挖出半米左右再加
2、入半米的粒粒 状活性炭状活性炭，一共用了粒状炭800多吨第二章 活性炭第二章 活性炭 Active Carbon2.1 概述 活性炭是一种非常优良的吸附剂，它是利用木炭、各 种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料 进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系 列工序加工制造而成。它具有物理吸附和化学吸附的双重 特性，可以有选择的吸附气相、液相中的各种物质，以达 到脱色精制、消毒除臭和去污提纯等目的。检验标准可按 照中国国标GB，或按照其他国家标准，如：美国ASTM，日 本JIS，德国DIN标准等。 活性炭广泛应用于工农业生产的各个方面，如石化 行业的无碱脱臭（精制脱硫醇）、乙
3、烯脱盐水（精制填 料）、催化剂载体（钯、铂、铑等）、水净化及污水处 理；电力行业的电厂水质处理及保护；化工行业的化工 催化剂及载体、气体净化、溶剂回收及油脂等的脱色、 精制；食品行业的饮料、酒类、味精母液及食品的精制 、脱色；黄金行业的黄金提取、尾液回收；环保行业的 污水处理、废气及有害气体的治理、气体净化；以及相 关行业的香烟滤嘴、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。活性炭在未来将会 有极好的发展前景和广阔的销售市场。 2.2 2.2 活性炭的分类活性炭的分类 活性炭的种类因制备原料及工艺不同而不同，从形状 和外观上看，可分为如下几种：1. 1.粒状炭粒状炭外观为
4、暗黑色，由含碳原料（如果 壳、动物骨骼、煤和石油焦等）在 不高于773K下炭化，然后通水蒸 气活化制得。根据用途不同，原料 也不同。维尼纶催化剂载体炭，是用 果壳作原料，经水蒸气活化制得的不 定形颗粒炭。回收及吸附用炭，是以 煤粉为原料，以煤焦油作调和剂，经 成型、炭化及活化制得的圆柱形颗粒 炭。脱硫炭的原料及制造方法与回收 及吸附用炭相同。净化水用是用无烟 煤作原料，经破碎后直接炭化和水蒸 气活化制得，外观为不定形颗粒炭。采用优质煤为原料，具有低 灰、高强度、高吸附等显著特 征。主要用于水净净化、防护护、 气体脱硫脱臭、溶剂剂回收等领领 域。煤质质柱状活性炭椰子壳系列活性炭采用优化椰壳为原料
5、，具有孔径大 ，强度高，吸附容量大，吸附速度 快；主要用于水处处理，气相处处理和 催化剂载剂载 体。外观为粉末状，粒度一般在200目以下，粉末炭可分为用于糖 类、油脂、酒类、药品等脱色用的脱色炭，及用于医药方面的药用 炭。粉末活性炭的粒径一般在1050m之间。比表面积一般在 1000m2/g以上，细孔一般总孔容积可达0.6一1.18mL/g，孔径104nm ，细孔分为大孔、过滤孔和微孔。2. 2.粉末炭粉末炭活性炭纤维是将合成纤维或木质素或木素纤维经药 剂处理、干燥，经水蒸气活化等过程制得。由于改善了 原有的吸附性质，使其具备了新的离子交换性能，已被 广泛应用于SO2和氮氧化物的分离及在溶液中
6、对重金属离 子的分离。是新一代高效活性吸附材料和环保功能材料 ，是活性炭的更新换代产品。可以完成颗粒活性炭无法 实现的工作。3.3.活性炭纤维活性炭纤维（ACF）20世纪七十年代发展起来的一种新型吸附剂，是一种优良的非 极性碳素材料，具有均匀孔径(0.4nm)的分子筛结构。由重石油烃 类在裂化罐内加热至600，通过热裂而制得。外观为黑色柱状固 体，碳分子筛能选择吸附氧而不吸附氮。在分离空气工艺中，是常 用的吸附剂。4.4.碳分子筛碳分子筛( (carbon molecular sievecarbon molecular sieve CMS)CMS)2.3 2.3 活性炭的基本结构和性能活性炭的
7、基本结构和性能 1. 1. 基本结构基本结构活性炭之所以具有商业价值，主要是由于它具有两种 主要的物理特性：表面及孔隙。 与木炭、炭黑、焦炭一样，活性炭属于无定形炭， 其结构与石墨相似，是由多环芳香族环组成的层面晶格 。 1. 1. 基本结构基本结构活性炭的孔隙半径有大有小。大孔半径为100- 10000nm，中孔半径为2-100nm，微孔半径小于2nm。其微 孔特别发达，占单位质量活性炭总面积的95%以上。微孔 提供吸附能力，大孔则可作为进入微孔的通路。 活性炭的孔隙结构是活性炭最有价值的结构。它的 孔隙是由于炭在活化过程中无组织的炭素和炭成分被消 耗后，在基本微晶间留下的空间。只要活化方法
8、恰当， 可以形成非常多的孔隙，其孔隙壁的总面积一般为500- 1700m2/g，这便是显示活性炭大吸附容量的主要原因。 2. 2. 特性特性活性炭的吸附作用包含物理吸附和化学吸附。一般而 言，活性炭对无机电解质吸附性极差，而对芳香类有机物 及不饱和脂肪类化合物吸附能力远比硅胶的好。活性炭的 吸附能力可以用活性炭的表面积、吸附率和吸附速度表示 。 活性炭总表面积可由BET（Brunauer,Emmett,Teller)方法 测定。活性炭的吸附率或吸附能力，取决于被吸附物质的 浓度、溶液的温度、接触时间、pH值和活性炭颗粒直径等 各种因素。测定活性炭的吸附能力就要测定吸附平衡等温 线。在水处理中常
9、用Frendlich公式。由活性炭的吸附能 力可以确定在实际使用时活性炭的需要量。影响活性炭吸 附速度的因素有：(1)吸附物质向活性炭表面的迁移速度 ；(2)活性炭颗粒孔隙内的扩散速度；(3)活性炭内表面上 的吸附反应速度。 除了活性炭的吸附性能的指标外，活性炭的一般性质 主要有以下几项：(1)水分：一般含水量(质量分数)为3%、8%、10%。在 贮存过程中，活性炭可能吸收25%-30%的水分，因此，在 实际使用前，需测定其含水量。(2)灰分：可以在600马福炉中测定。 (3)干燥减量：一般在5%以下。 (4)堆积密度：表示活性炭的表观密度，就是单位体 积活性炭的质量，可用量筒测定。 (5)p
10、H值：指在一定量蒸馏水活性炭悬浮液中的pH值 ，一般在4-11。 (6)硬度及耐磨性：采用模拟工厂操作中的条件使颗 粒相互摩擦，测定试前和试后活性炭粒径的变化。 (7)粒度：粉状为100目，粒状为8-32目。 (8)对亚甲基蓝的脱色能力：一般在150mg/g以上。 (9)对碘的吸附能力：一般应超过1100mg/g。 (10)：氯化物0.5%以下、铅0.001%以下、锌0.1%以 下、砷0.0002%以下。 不同原料和不同的活化过程制备的活性炭吸附特性不同。可作为活性炭的原料有：蔗渣、甜菜糖泥、血、骨、碳氢 化合物、谷类、煤、椰子壳、咖啡豆、玉米秆、棉籽壳、鱼 、烟尘、果核、石墨、海草海藻、灯黑
11、、皮革废物、木质素 、褐煤、糖蜜、硬果壳、油页岩、泥炭、石油酸泥、石油焦 、纸厂废物、稻皮、橡胶废物、锯末、木材、酒厂废物等。 常用的是锯末、纤维、泥煤、褐煤。 2.4 2.4 活性炭的制备活性炭的制备 1. 1. 概述概述目前普遍认为果壳是制备活性炭的最佳原料，但由于 果壳资源有限，不易集中、贮存，价格昂贵。因此近年来 一直在积极寻找有效利用废弃物为原料生产活性炭的方法 。国内已研究了采用竹类、烟杆、棉杆、核桃壳等废弃物 制备活性炭的方法。椰壳破碎活性炭的制备工艺流程如下： 2. 2. 粒状炭制备粒状炭制备原原 料料炭炭 化化破碎破碎 造粒造粒活活 化化洗洗 涤涤干干 燥燥筛筛 分分成成 品
12、品水蒸气水蒸气粒状活性的制备工艺流程如下： 成成 型型活活 化化洗洗 涤涤干干 燥燥筛筛 分分成成 品品水蒸气水蒸气原原 料料粘结剂粘结剂捏捏 合合炭炭 化化(1)(1)化学法制粉状木质活性炭化学法制粉状木质活性炭 3. 3. 粉状木质活性炭的生产方法粉状木质活性炭的生产方法 化学法制活性炭的成熟工艺为氯化锌氯化锌法，国内活性炭 生产厂大多采用该法，其活化原理为：氯化锌在炭化活化 中有脱水作用，使有机木质原料中的氢、氧元素以水的形 式逸出，如此可降低炭化活化温度，改变热解路线，另外 氯化锌溶液对木质原料有溶解、侵蚀作用，故可顺利渗透 到原料内部，到达木质原料中纤维形成的细孔中，以实现 完全活化
13、，活化过程中氯化锌多数留在炭中起骨架作用， 而形成的炭则沉积在骨架上，当最后用水洗掉氯化锌后， 则炭形成多孔，从而具有吸附、脱色作用。A.A.原理原理捏合捏合：将工业品氯化锌配成水溶液与烘干的木屑以 1 3 - 4的固液比投入捏合机中，使充分捏合均匀，捏合时间 不小于 1 5min，以保证氯化锌溶液充分进入纤维内部。 B.B.工艺过程工艺过程炭化活化炭化活化：严格控制反应温度，虽提高温度对反应有利 ，但氯化锌的损失量增加，所以在保证活性炭质量的前提 下应尽力降低炭化活化温度。该工段工艺条件：温度为 450 - 550，时间40min，回转炉转速为 2 - 3转/分。 回收回收：从回转炉中卸出的
14、物料中除含有炭及氯化锌外， 还含有因高温和水蒸气存在下反应生成的氧化锌和氢氧化 锌，需将其进行处理：一是使氧化锌和氢氧化锌反应变为 可作为活化剂的氯化锌，二是最大限度的回收氯化锌，以 循环使用降低成本。净化除杂净化除杂：因生产中采用的设备大多为铁器设备，导 致产品中铁含量超标，故需除铁。其过程为：将回收工段 送来的物料投入除铁池 (非铁设备)，再加入自来水使其刚 好浸没物料，然后加入占物料量4. 5%的工业盐酸，在 95左右间歇搅拌反应2小时以上，最后反复漂洗、过滤 ，至洗液达中性为止。 脱水脱水：洗至中性的物料先采用离心机或板框压滤机脱 除其中大部分水份。然后在转筒干燥机中干燥至水份小于 1
15、0 %后送去粉碎包装。 粉碎包装粉碎包装：国内生产厂大多采用球磨机进行粉碎，其 产品细度应据用户要求进行调整。粒度越小脱色效果越好 ，但粒度过小影响过滤速度，一般控制在粒径120目为佳 。优点：该法制备的活性炭孔隙率大，且可通过调整活 化剂的浓度生产不同孔径的活性炭，另外用氯化锌作活化 剂，炭化活化温度低、易操作、能耗小，同时氯化锌可回 收循环使用。 c.c.化学法制粉状木质活性炭优缺点化学法制粉状木质活性炭优缺点缺点：因在炭化活化时有部分氯化锌进入大气，另外 回收工段使用挥发性盐酸，两者对大气均有一定程度污染 。 ( (2 2) )物理法制粉状木质活性炭物理法制粉状木质活性炭 用高温水蒸气、
16、高温烟道气 (CO2气体)及高温空气对炭 进行活化的方法为物理活化法。其活化原理为 :H2O(g)+Cx 800 -900 H2 +CO+Cx- 1 - QCO2 (g)+C x 800 -900 2CO+C x- 1O2 (g)+C x 800 -90 0 2 CO+Cx- 2 +QO2 (g)+C x 90%。半岛环保科技有限公司最近在上海某化工区进行了采用以无烟 煤圆柱状活性炭为载体的电催化氧化法处理有机污水的试验, 对去 除石油类、CODcr、总碱度等有明显的效果。处理后的水以双膜法 作深度处理后制纯水回收利用。电催化氧化中的活性炭，不需再生 ，只需每年补充15%一20%的活性炭即可连续使用。含汞废水的处理含汞废水的处理 某厂含汞废水经硫化钠沉淀处理后，仍含汞约1mg/L ，高峰时达2-3mg/L，而允许排放的标准是0.05mg/L。该 厂废水处理量较小，每天为10-20m3，所以采用静态间歇 吸附池两个交换
