活性炭工藝精選課件

1、活性炭工藝精選課件活性炭工藝精選課件簡(jiǎn)介： 發(fā)達(dá)的孔隙面積 巨大的比表面積 良好的穩(wěn)定性質(zhì) 很強(qiáng)的吸附能力 優(yōu)異的可再生性 活性炭為一種特殊的碳質(zhì)材料，其優(yōu)良特點(diǎn)有：簡(jiǎn)介： 活性炭為一種特原料和分類(lèi) 幾乎任何含碳原料都可用來(lái)制活性炭，生產(chǎn)原料有廢咖啡渣、廢塑料、玉米芯、和污水處理產(chǎn)生的沉淀物等。最初用于活性炭生產(chǎn)的原料有煤、焦炭、木片、鋸末、椰殼、石油焦分、泥煤等。 活性炭按外觀形狀可分為：粉狀活性炭、顆粒炭、球狀活性炭、成形活性炭、活性炭纖維等。原料和分類(lèi) 幾乎任何含碳原料都可用來(lái)制活性應(yīng)用飲用水凈化糖液脫色地下水處理廢水處理礦石浮選醫(yī)藥方面食品、飲料和食用油 干洗電鍍化學(xué)過(guò)程和其他應(yīng)用飲用

2、水凈化醫(yī)藥方面活性炭的化學(xué)組成元素組成：C.O.H.Cl等有機(jī)官能團(tuán)：羧基、 酚羥基、醌型羰基，此外還有醚、過(guò)氧化物、酯、熒光素式內(nèi)酯、二羧酸酐、環(huán)狀過(guò)氧化物等。表面氧化物 活性炭的化學(xué)組成元素組成：C.O.H.Cl等活性炭微觀結(jié)構(gòu) 游離態(tài)碳有三種存在方式：結(jié)晶態(tài)碳：金剛石、石墨、卡賓碳微晶質(zhì)碳：以石墨狀微晶為結(jié)構(gòu)主體的游離態(tài)碳類(lèi)物質(zhì)，如炭黑、木炭、活性炭、焦炭、無(wú)煙煤等無(wú)定形碳：瀝青活性炭為一種類(lèi)石墨狀結(jié)構(gòu)的微晶質(zhì)炭活性炭微觀結(jié)構(gòu) 活性炭孔隙結(jié)構(gòu)杜比寧建議，按孔隙半徑可分為：大孔(d/2100nm) 過(guò)渡孔(d/2=2100nm) 微孔(d/22nm) 活性炭孔隙結(jié)構(gòu)杜比寧建議，按孔隙半徑可

3、分為：大孔比孔容積為0.20.8cm3/g，比表面積為0.52m2/g因其比表面積不大，吸附量有限。 具有吸附質(zhì)經(jīng)它而進(jìn)入其內(nèi)部的過(guò)渡孔、微孔的通道作用。大孔中主要進(jìn)行的是多分子層吸附。因此可以應(yīng)用BET理論之類(lèi)的多層吸附理論。當(dāng)活性炭用做催化劑載體時(shí)，較大的孔隙作為催化劑附著的部位可能時(shí)比較重要的。大孔比孔容積為0.20.8cm3/g，比表面積為0.52過(guò)渡孔(又叫中孔）比孔容積較小，為0.020.10cm3/g，比表面積為2070m2/g，不超過(guò)其總比表面積的5。與大孔類(lèi)似，過(guò)渡孔也具吸附質(zhì)通過(guò)它而進(jìn)入其內(nèi)部微孔的通道作用?？梢詰?yīng)用毛細(xì)管凝聚理論。在氣相色譜中，過(guò)渡孔通過(guò)毛細(xì)凝聚作用吸附并

4、將吸附質(zhì)凝聚成液體狀態(tài)；液相色譜中，特別在吸附焦糖色之類(lèi)大分子物質(zhì)時(shí)，過(guò)渡孔具重要作用。過(guò)渡孔(又叫中孔）比孔容積較小，為0.020.10cm3/微孔比孔容積為0.200.60cm3/g，對(duì)吸附來(lái)說(shuō)，微孔是最重要的，由于其有很大的比表面積和比孔容積，其比表面積可達(dá)每克幾百平方米，甚至超過(guò)1000m2。比表面積約占總比表面積的95%。巨大的比表面積賦予微孔很大的吸附容量，其孔徑?jīng)Q定了其對(duì)于濃度極低的吸附質(zhì)仍有良好的吸附能力。微孔是吸附的主要場(chǎng)所，在吸附質(zhì)分壓比較低的氣相吸附中顯得尤為重要?？蓱?yīng)用容積充填理論吸附量不但由比表面積決定，而且也可以用孔隙容積決定得理論。微孔比孔容積為0.200.60c

5、m3/g，對(duì)吸附來(lái)說(shuō)，微孔活性炭吸附理論弗萊因得利希經(jīng)驗(yàn)方程式朗格繆爾方程式（單分子層吸附）BET方程式（多分子層吸附）活性炭吸附理論弗萊因得利希經(jīng)驗(yàn)方程式影響吸附的各種因素除氣（定量測(cè)定之前須將覆蓋的物理吸附膜除去）壓力（在結(jié)果準(zhǔn)確和壓力一致情況下可適當(dāng)提高除氣壓力）溫度和時(shí)間吸附質(zhì)實(shí)驗(yàn)室間的試驗(yàn)影響吸附的各種因素除氣（定量測(cè)定之前須將覆蓋的物理吸附膜除去毛細(xì)凝聚現(xiàn)象 當(dāng)可凝性氣體在膜微孔中的壓力高于氣體在孔內(nèi)的飽和蒸氣壓時(shí)，可能產(chǎn)生毛細(xì)管凝聚。由于孔內(nèi)凝聚液體的阻塞作用，導(dǎo)致非凝聚性氣體的滲透速率下降，膜的選擇性提高。氣體在微孔(毛細(xì)管)中產(chǎn)生凝聚應(yīng)符合Kelvin方程。方程表明，當(dāng)凝聚物

6、質(zhì)與膜材料之間的接觸角90時(shí)，毛細(xì)管凝聚才有可能發(fā)生。毛細(xì)凝聚現(xiàn)象 當(dāng)可凝性氣體在膜微孔中的壓滯后現(xiàn)象經(jīng)典模型：墨水瓶模型 吸附時(shí)，氣體壓力由低到高，當(dāng)達(dá)到一定壓力pn時(shí)，瓶口開(kāi)始發(fā)生凝聚，但瓶?jī)?nèi)尚未發(fā)生凝聚，直到蒸汽壓力逐漸增加到pb時(shí)，瓶?jī)?nèi)才完全凝聚。在脫附時(shí)，蒸汽壓力由高到低，當(dāng)降低到pb時(shí)，瓶體內(nèi)的凝聚液應(yīng)該蒸發(fā)，但還沒(méi)降到瓶口蒸發(fā)時(shí)的相應(yīng)壓力pn。因而瓶口的液體阻礙了瓶體內(nèi)液體的蒸發(fā)。一直到壓力降低到pn。瓶口液體蒸發(fā)后，瓶體內(nèi)的液體才能蒸發(fā)。因此，在同一壓力下脫附過(guò)程的液體蒸發(fā)量偏小，即脫附支上的吸附量高于吸附支上的吸附量，因而在吸附等溫線(xiàn)上就出現(xiàn)滯后環(huán)。滯后現(xiàn)象經(jīng)典模型：墨水瓶模

7、型 物理活化法（氣體活化法）：將炭化物加熱到某一溫度并通入氣體活化劑如CO2、O2（空氣）、水蒸汽等進(jìn)行活化?；瘜W(xué)活化法：將含碳物質(zhì)與化學(xué)藥品活化劑混合，然后炭化、活化，制取活性炭?；钚蕴可a(chǎn)方法 物理活化法（氣體活化法）：將炭化物加熱到某一溫度并通入氣體氣體活化法活化原理 木材炭化期間，大部分非碳元素氫和氧在高溫下以氣體形式脫除，而不含氫氧元素的碳形成類(lèi)似石墨的基本微晶結(jié)構(gòu)，基本微晶的相互排列是不規(guī)則的，微晶之間留有空隙。 常用三種過(guò)程來(lái)解釋活化過(guò)程中產(chǎn)生孔隙的活化機(jī)理： 1.原有閉塞孔的開(kāi)放 2.原有孔隙的擴(kuò)大 3.某些結(jié)構(gòu)經(jīng)選擇性活化而產(chǎn)生新孔氣體活化法活化原理 木材炭化期間，大活性炭的再生 通過(guò)除去活性炭孔隙中所吸附的物質(zhì)可以使活性炭得到再生。采用的再生方法取決于活性炭的類(lèi)型和吸附物質(zhì)的性質(zhì)。再生工藝最重要的設(shè)備使再生爐。再生分三個(gè)階段：干燥、分解和活化。 再生方法有：熱再生溶劑和化學(xué)藥品再生生物再生法管式爐法光再生等活性炭的再生 通過(guò)除去活性炭孔隙中所吸附活性炭發(fā)展展望 隨著環(huán)境問(wèn)