[知识]木炭是活性炭的原料

[知识]木炭是活性炭的原料 木炭是活性炭的原料 木炭是木材或木质原料经过不完全燃烧，或者在隔绝空气的条件下热解，所残留的深褐色或黑色多孔固体燃料。是保持木材原来构造和孔内残留焦油的不纯的无定形碳。木炭主要成分是碳元素，此外还有氢、氧、氮以及少量的其他元素，其含量与树种的关系不大，主要取决于炭化的最终温度。木炭属于憎水性物质，灰分含量在 6,以内，孔隙占木炭体积7,以上，比重一般为 1.3,1.4，发热量取决于炭化条件，一般在 8000 千卡,千克左右 ，木炭的还原能力大于焦炭 ，从而用作金属冶炼的还原剂和覆盖剂 。木炭有大量的微孔和过渡孔，使它不仅有较高的比面积，而且孔内焦油物质被排除后将有很好的吸咐性能，所以是制备活性炭的重要原料。 空气净化活性炭是一种国际公认的高效吸附材料，早在“一战”时，它就被应用于防毒面具。而现在活性炭被广泛用于汽车或者室内的空气净化。活性炭是一种多孔的含碳物质，其发达的空隙结构使它具有很大的表面积，所以很容易与空气中的有毒有害气体充分接触，活性炭孔周围强大的吸附力场会立即将有毒气体分子吸入孔内，所以活性炭具有极强的吸附能力。 活性炭净化历史的现代传奇 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。它是第一、二次世界大战时抵御毒气的神奇武器;冷战期间毒气战争的神秘卫士;非典之中人们忠实的健康保证;化工、日常净化最重要的原料，但一直以来都是粉末状或颗粒状存在，不易保存、时效短、易污染，从而制约了它的发展与运用。至尊乌钻块状活性炭的诞生，不仅解决了活性炭的成型技术问题，还保留了其超强的物理吸附原理，从而成为真正意义上的长久净化功能的活性炭运用技术～作为活性炭的第三代全新技术，它继承并发扬了活性炭的所有净化功能。它是活性炭净化历史的完美再现，同时也是活性炭净化历史的现代版传奇～ 神秘的净化源泉——范德瓦耳斯力 至尊乌钻通过物理吸附原理，即依靠分子与被吸附的物质的分子碰撞时的范德瓦耳斯力而结合在一起，碰撞几率越大吸附力越强～碰撞几率与温度、压强、气体流速、气体浓度等有关系。在通常条件下即可通过其独特的孔隙结构过滤氧气分子，而吸附其它各种有毒重分子，如:苯(C6H6)、甲醛(CH2O)、甲苯(C6H5CH3)、甲烷(CH4)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氯(Cl2)、氨(NH3)、氡(Rn)等以及烟雾、异味等不洁气体，从而达到有效净化空气，消除污染，维护人体健康的空气净化目的。 活性炭还原又称活性炭再生(或称活化)，是指用物理或化学方法在不破坏活性炭原有结构的前提下，将吸附于活性炭微孔的吸附质子以去除，恢复其吸附性能，达到重复使用目的。 1 活性炭再生的几种方法 1(1 药剂洗脱的化学法 对于高浓度、低沸点的有机物吸附质，应首先考虑化学法再生。 (1)无机药剂再生。是指用无机酸(硫酸、盐酸) 或碱(氢氧化钠)等药剂使吸附质脱除，又称酸碱再生法。例如吸附高浓度酚的炭，用氢氧化钠溶液洗涤，脱附的酚以酚钠盐形式被回收，再生工艺见图1。吸附废水中重金属的炭也可用此法再生，这时再生药剂使用HCl等。 (2)有机溶剂再生。用苯、丙酮及甲醇等有机溶利，萃取吸附在活性炭上的吸附质。再生工艺流程见图2。例如吸附高浓度酚的炭也可用有机溶剂再生。焦化厂煤气洗涤废水用活性炭处理后的饱和炭也可用有机溶剂再生。 采用药剂洗脱的化学再生法，有时可从再生液中回收有用的物质，再生操作可在吸附塔内进行，活性炭损耗较小，但再生不太彻底，微孔易堵塞，影响吸附性能的恢复率，多次再生后吸附性能明显降低。 1(2 生物再生法 利用经过驯化培养的菌种处理失效的活性炭，使吸附在活性炭上的有机物降解并氧化分解成C02 和H20，恢复其吸附性能，这种利用微生物再生饱和炭的方法，仅适用于吸附易 被微生物分解的有机物的饱和炭，而且分解反应必须彻底，即有机物最终被分解为C02和H20，否则有被活性炭再吸附的可能。如果处理水中含有生物难降解或难脱附的有机物，则生物再生效果将受影响。 生物再生试验流程见图3。吸附试验时4柱串联运行，再生运行时4柱并联操作。 近年来利用活性炭对水中有机物及溶解氧的强吸附特性，以及活性炭表面作为微生物聚集繁殖生长的良好载体，在适宜条件下，同时发挥活性炭的吸附作用和微生物的生物降解作用，这种协同作用的水处理技术称为生物活性炭(Biological Activated Carbon，BAC)。这种方法可使活性炭使用周期比通常的吸附周期延长多倍，但使用一定时期后，被活性炭吸附而难生物降解的那部分物质仍将影响出水水质。因此在饮用水深度处理运行中，过长的活性炭吸附周期将难以保证出水水质，定期更换活性炭是必须的。 1(3湿式氧化法 这种再生法通常用于再生粉末活性炭，如为提高曝气池处理能力投加的粉末炭。将吸附饱和的炭浆升温至200,250?，通入空气加压至(300,700) X104P，，在反应塔内被活性炭吸附的有机物在高温高压下氧化分解，使活性炭得到再生。再生后的炭经热交换器冷却后，送入储炭槽再回用。有机物碳化后的灰分在反应器底部集积后定期排放。 湿式氧化法适宜处理毒性高、生物难降解的吸附质。温度和压力须根据吸附质特性而定，因为这直接影响炭的吸附性能恢复率和炭的损耗。这种再生法的再生系统附属设施多，所以操作较麻烦。 1(4 电解氧化法 利用电解时产生的新生态[O]，[C1]等强氧化剂，使活性炭吸附的有机物氧化分解。但在实际运行中，存在金属电极腐蚀、钝化、絮凝物堵塞等问题。而不溶性电极--石墨存在体积大、电阻高、耗电大等缺点，因此尚未见在实践中应用。 1(5 加热再生法 根据有机物在加热过程中分解脱附的温度不同，加热再生分为低温加热再生和高温加热再生。 (1)低温加热再生法。对于吸附沸点较低的低分子碳氢化合物和芳香族有机物的饱和炭，一般 100,200?蒸汽吹脱使炭再生，再生可在吸附塔内进行。脱附后的有机物蒸汽经冷凝后用 可回收利用。常用于气体吸附的活性炭再生。蒸汽吹脱方法也用于啤酒、饮料行业工艺用水前级处理的饱和活性炭再生。 (2)高温加热再生法。在水处理中，活性炭吸附的多为热分解型和难脱附型有机物，且吸附周期长。高温加热再生法通常经过850?高温加热，使吸附在活性炭上的有机物经碳化、活化后达到再生目的，吸附恢复率高、且再生效果稳定。因此，对用于水处理的活性炭的再生，普遍采用高温加热法。 经脱水后的活性炭，加热再生全过程一般需经过下述3个阶段。 (1)干燥阶段。将含水率在50,,86,的湿炭，在100-150?温度下加热，使炭粒内吸附水蒸发，同时部分低沸点有机物也随之挥发。在此阶段内所消耗热量占再生全过程总能耗的50,一 70,。 (2)焙烧阶段，或称碳化阶段。粒炭被加热升温至150,700?。不同的有机物随温度升高，分别以挥发、分解、碳化、氧化的形式，从活性炭的基质上消除。通常到此阶段，再生炭的吸附恢复率已达到 60,,85,。 (3)活化阶段。有机物经高温碳化后，有相当部分碳化物残留在活性炭微孔中。此时碳化物需用水蒸汽、二氧化碳等氧化性气体进行气化反应，使残留碳化物在850?左右气化成C02，CO等气体。使微孔表面得到清理，恢复其吸附性能。 残留碳化物与氧化性气体的反应式如下: C + O2 ? CO2? C + H2O ? CO?+H2? C + CO2 ? 2CO? 高温再生过程中，氧对活性炭的基质影响很大，因此必须在微正压条件下运行。过量的氧将使活性炭烧损灰化，而过低的氧量又将影响炉内温度和再生效果。因此，一般的高温加 热再生炉内对氧必须严格控制，余氧量小于1,，CO含量为2(5,左右，水蒸汽注入量为 0(2-1 kg,kg活性炭(根据炉型确定)。 活性炭再生设备的优劣主要体现在:吸附恢复率、炭损率、强度、能量消耗、辅料消耗、再生温度、再生时间、对人体和环境的影响、设备及基础投资、操作管理检修的繁简程度。 此外，任何活性炭高温加热再生装置中都需要妥善解决的是防止炭粒相互粘结、烧结成块并造成局部起火或堵塞通道，甚至导致运行瘫痪的现象。 木炭除鞋子异味