活性炭纤维吸附及脱附技术研究
苯酚在活性炭上的吸附与脱附研究
科研开发化工科技,1999,7(4):35~38SCIENCE &T ECHNO LOG Y IN CHEM ICA L I ND UST RY收稿日期:1999-05-27作者简介:张会平(1964-),男,博士,副教授。
1991年6月毕业于广州华南理工大学化学工程专业,获博士学位。
1991年12月进入北京清华大学化学工程系国家重点化学工程实验室的工业化学与化学工程博士后流动站作博士后,现在厦门大学化工系从事教学与研究工作。
主要研究方向是分离与反应工程,环境化工,精细化工产品的开发。
发表论文近20篇。
*国家自然科学基金资助项目(29676035)苯酚在活性炭上的吸附与脱附研究*张会平 钟 辉 叶李艺(厦门大学化工系,厦门,361005)摘 要 本文研究了苯酚水溶液在活性碳上的吸附平衡关系,溶液pH 值对活性炭吸附性能的影响,苯酚在固定床上的吸附动力学和脱附动力学。
同时采用间歇法和固定床连续法研究吸附苯酚后的活性炭碱再生工艺过程,多次再生对活性炭再生效率的影响,探讨了碱法再生活性炭的初步规律。
关键词 活性炭 吸附 苯酚 再生分类号 T Q 243.1 活性炭具有极为发达的内部孔隙结构和较大的比表面积,是一种最常用的吸附剂之一。
活性炭在化工,食品,医药,军事和环境保护等领域都具有较广阔的应用,尤其是在环境保护中,大量用于废气净化,水和废水处理之中。
含酚废水是一种十分典型且普遍存在的工业有机废水,如何更加有效治理含酚废水,减少环境污染,保护人类生存环境,是一项长期有待解决的工程实际问题。
活性炭吸附法处理含酚废水是一种常用的废水深度处理方法,如何合理设计活性炭吸附处理含酚废水的工艺过程,有效再生活性炭使之得到循环使用,提高其使用寿命,减少资源浪费,同时回收酚类加以利用,是一项既有理论意义又有实际应用价值的研究课题。
本文以苯酚为含酚废水的代表,通过研究苯酚水溶液在活性炭上的吸附平衡和固定床吸附动力学基础上,用NaOH 溶液作为碱法再生溶液,探讨再生活性炭的工艺过程,为将来进行工艺过程设计奠定一定基础。
活性炭吸附和脱附原理
一、活性炭的分类1、按活性炭的形状分类形状特征粉状活性炭除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外,还包括颗粒活性炭的粉化产物等颗粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种破碎状炭椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类。
活性炭的外表面因破碎而具有棱角球形炭有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种纤维状活性炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭。
有丝状、布状及毡状几种2、按活性炭的制造方法分类活化方法活化剂化学药品活化法活性炭氯化锌、磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠等化学药品强碱活化法活性炭氢氧化钾、氢氧化钠等气体活化法活性炭水蒸气、二氧化碳、空气等水蒸气活化法活性炭水蒸气3、按活性炭的机能分类活性炭机能高比表面积活性炭比表面积为2500m 2 /g以上的高比表面积活性炭,用强碱活化法制造分子筛活性炭孔径非常小,用于分离气体添载活性炭在活性炭上添载上金属盐之类各种化学药品,用于脱臭、触媒等场合生物活性炭水处理的方法之一。
使活性炭表面形成微生物膜,通过微生物的分解作用进行净化。
与臭氧处理配合,用于净水的高度处理二、活性炭吸附原理活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。
1、物理吸附主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。
活性炭的多孔结构提供了大量的表面积,从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。
其中起主要作用的是分子之间相互吸附作用力,也叫“范德瓦引力”。
虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响,但它在微环境下始终是不停运动的。
由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满活性炭内孔隙为止。
就像磁力一样,所有的分子之间都具有相互引力(活性炭内部的C分子受到四面八方的力,受力均衡;而活性炭表面C分子只受到内部的力,受力不平衡,合力指向内部,故活性炭有吸附外界分子来平衡内部力的趋势,从而附近的分子在活性炭表面富集)。
活性炭纤维的吸附效果研究及在空气净化方面应用
活性炭纤维的吸附效果研究及在空气净化方面应用江苏省卫生防疫站 张秀珍 李延平 徐强 匡国正 吴玉珍南京大学 刘文菁 摘要 介绍了活性炭纤维的特性、用途。
以及对活性炭纤维进行了吸附效果的实验研究。
结果表明,活性炭纤维因其比表面积大,微孔丰富,阻力小使气体或液体容易通过而对有机物具有较高的平衡吸附容量和良好的吸附能力。
本文还叙述了活性炭纤维在空气净化方面的功用。
关键词 活性炭纤维 有机物 平衡吸附 空气 净化 活性炭纤维含炭量高,比表面积大,微孔丰富,孔径分布高,是近几十年来迅速发展起来的一种新型高效材料,具有优异的结构与性能特征。
由于活性炭纤维的外表面积、比表面积均比颗粒活性炭大,所以其吸附速度和解吸速度也比颗粒活性炭大得多。
同时因阻力小,气体或液体易于通过,所以作为活性炭的新品种正在扩大其应用范围(1)。
如用于空气净化器和空调器方面对室内空气中有害气体的吸附以及用于家用净水器来改善饮用水水质等,正日益引起人们的重视。
1 活性炭纤维的特性与用途活性炭纤维是从有机纤维制造的,合成纤维或天然纤维是其原始原料。
对活性炭纤维优劣的评价基本上由吸附力,吸附容量和吸附速率等因素进行的,而这些因素依赖于活性炭纤维的表面特性。
表面特性有物理的(微孔容量,比表面积,微孔构造)和化学的(官能团作用),吸附容量和吸附速率依赖于物理特性,吸附力依赖于表面的化学特性(2-4)。
活性炭纤维的吸附性能首先表现在其微观结构。
活性炭纤维的微孔全部位于其表面,其孔径又比活性炭的孔径几乎小一倍,有的甚至一倍多。
故所有的孔均很容易产生毛细血管凝聚作用,吸附质的分子容易凝聚于微孔中,不易蒸发出去,因而提高了吸附效能。
(4)活性炭纤维对于苯酚、丁烷、氰化氢、硫化氢、二氧化氮、氨、甲醛等污染物的吸附极为有效(2)。
本文对甲苯、氨、甲醛进行了吸附试验。
1.1 试验样品的选择 根据本课题的要求,选择了两种活性炭纤维,分别为工业碳制成的活性炭纤维与天然植物制成的活性炭纤维。
活性炭吸脱附系统中脱附温度影响因素及脱附效果解析
VOCs治理:活性炭吸脱附系统中脱附温度影响因素及脱附效果解析活性炭吸附滞留时间:0.5~0.8s由上表可以看出:因此得出,对于难以脱附的物质进行脱附时,并不是温度越高,脱附越彻底,过高的脱附温度反而使其脱附效率下降。
如遇此类问题时,应通过实验,慎重选择适当的脱附温度,以取得最佳的脱附效率。
活性炭脱附VOCs效果分析(1)脱附温度与饱和蒸气压的关系。
从脱附原理上讲,吸附质从吸附剂表面脱附的根本原因是,吸附质分子必须克服吸附剂表面对它的引力,增大它脱离表面的推动力。
也就是说,要想使吸附质分子从吸附剂表面脱附下来,就必须给它能量或推动力,使其能够从吸附剂表面“蒸发”到吸附剂孔道中,从而进入气相主体。
而在通常采用的脱附方法中,加热脱附是给其提供能量,以增加分子的动能;吹扫脱附和降压(真空)脱附,都是为了降低吸附剂孔道中废气分子的分压,也就是蒸气压,给废气造成一个浓度差,从而给废气分子由吸附剂表面向气相转移提供一个推动力,这个推动力越大,废气分子的脱附速度就越快。
所以,从这个理论出发就不难理解,吸附质的脱附温度是与其饱和蒸气压直接相关的,而与它的沸点无关。
(2)一些饱和蒸气压较低的物质在脱附时,温度过高反而会使脱附率下降。
从吸附的分类上说,可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附,所形成的键能只在范德华力的范围,即最大只有80kJ/kmol左右,而化学吸附的吸附键力可达到400kJ/kmol以上。
在物质的吸附上,往往存在一种现象:当温度低时是物理吸附,如果温度升高,则可能转变为化学吸附。
也就是说,当脱附温度过高时,使本来存在的物理吸附状态可能转化成化学吸附状态,使得吸附键的键能大大增加,因而反而不易脱附下来。
这就是为什么温度过高,反而使物质脱附率下降的原因。
当然,要想彻底搞清这个问题,只能对两种状态的吸附键的键能进行测定。
但目前对吸附键键能的测定还较困难,虽然有人采用同步辐射光电离的方法,能够测定一些物质的化学键的键能,但采用此法能不能很好地测定吸附键的键能,目前还未见报道。
活性炭纤维吸附及脱附技术研究
活性炭纤维吸附及脱附技术研究程萍(常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164)摘要:活性炭之后出现新一代的吸附材料:活性炭纤维,活性炭纤维的吸附力比颗粒活性炭高几倍到几十倍,吸附的速率也快到近100~1000倍,具有比分布均匀、吸附速度快、杂质少、表面积大、孔径适中、等优点。
本文介绍了活性炭纤维的特征意义、制备技术、脱附技术、发展趋势和应用等方面。
关键词:活性炭纤维;制备方法;脱附技术;应用领域Study on Adsorption and Desorption of Activated CarbonFibersCHENG Ping (SchoolofEnvironmentalandSafetyEngineering,ChangzhouUniversity,Changzhou 213164,China)Abstract:Activated carbon fiber is a new generation of adsorbent after activated carbon. Its adsorption capacity is several to several times higher than that of granular activated carbon and its adsorption rate is 100-1000 times faster. It has the advantages of large surface area, moderate pore size, uniform distribution, fast adsorption, Less advantages. In this paper, the characteristics of activated carbon fiber, preparation technology, desorption technology, development trends and applications.Key words:Activated carbon fiber。
ACF床动态吸附及脱附性能试验研究
实 现高效 吸附脱 除 S N 的需 求 。 O、 O
形状 , 还具 有 床 层 阻 力 小 等 特性 … , C A F对 低 浓 度 S : N 有 很 高 的 吸 附 能 力 , 而受 到 广 泛 重 O、 O 都 因
视 。本 文 在 已 有 研 究 的 基 础 上 重 点 研 究 热 态 下
1 试 验 材 料
本试 验采 用 粘 胶 基 A F 用 Mi o ee 公 司 的 C , cmt r r
A A 20 S P一 0 0型表 面及 孑 快 速测 定 仪 测定 其 比表 面 L
积和 孔结构 参数 , 试验 用 A F的性 能 见表 l C 。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
A F床 吸附 、 附性 能 , 求 比较 合 理 的 操作 工 况 , C 脱 寻
李松柳 , 欣 , 王 许绿 丝 , 曾汉才
( 中科 技大学 煤燃烧 国家重点 实验 室 , 北 武汉 华 湖 40 7 ) 3 0 4
摘 要 : 用 活 性 炭 纤 维 ( C ) 在 热 态下 进 行 动 态 吸 附 及 脱 附性 能 试 验 , 究 了 W/ 水 蒸 汽 含 量 对 A F吸 附 性 利 A F床 研 Q、 C 能 的 影 响 , 利 用 A F的选 择 性 吸 附性 能 , 用分 段 吸 附 , 并 C 采 以达 到 同 时 高效 吸 附 S , NO O 和 。 对 A F床 进 行 了水 C
中图 分 类 号 : 7 1 3 X 0 .
文 献 标 识 码 : B
文 章 编 号 :0 9— 0 2 2 0 ) 3— 2 0 1 0 4 3 ( 0 7 0 0 8— 4
活性 炭纤 维 ( C ) 有 比表面 积大 , 孑 丰富 , A F具 微 L 孔径 分布 窄 , 量 轻 , 重 易再 生 、 可根 据 需要 制 成 不 同
《2024年污泥活性炭对不同结构抗生素的吸附脱除性能及机理研究》范文
《污泥活性炭对不同结构抗生素的吸附脱除性能及机理研究》篇一一、引言随着人类社会的快速发展,抗生素的广泛使用已成为一个不可忽视的现象。
然而,抗生素的滥用和过度使用已经导致了水体中抗生素残留的问题,对生态环境和人类健康构成了严重威胁。
污泥活性炭作为一种环保、高效的吸附材料,在处理抗生素残留等环境问题中表现出强大的应用潜力。
本研究将深入探讨污泥活性炭对不同结构抗生素的吸附脱除性能及机理,以期为环境治理和人类健康提供有力的技术支持。
二、研究方法1. 材料与试剂本研究所用污泥活性炭由本实验室制备,实验中使用的抗生素包括β-内酰胺类、氟喹诺酮类、磺胺类等不同结构类型的抗生素。
2. 实验方法采用静态吸附法,将不同浓度的抗生素溶液与污泥活性炭进行混合,通过测量吸附前后溶液中抗生素浓度的变化,计算污泥活性炭对抗生素的吸附脱除性能。
同时,通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等手段,研究污泥活性炭的表面性质及其与抗生素之间的相互作用机理。
三、结果与讨论1. 污泥活性炭对不同结构抗生素的吸附脱除性能实验结果表明,污泥活性炭对不同结构类型的抗生素均表现出良好的吸附脱除性能。
其中,β-内酰胺类抗生素的吸附效果最为显著,其次是氟喹诺酮类和磺胺类抗生素。
这可能与污泥活性炭的表面性质和抗生素的结构特性有关。
2. 污泥活性炭表面性质分析FTIR和XRD分析结果表明,污泥活性炭表面含有丰富的含氧官能团(如羟基、羧基等),这些官能团可以与抗生素分子发生相互作用,从而促进抗生素在污泥活性炭表面的吸附。
此外,污泥活性炭的孔隙结构和比表面积也对抗生素的吸附脱除性能产生重要影响。
3. 吸附机理分析根据实验结果和文献报道,污泥活性炭对抗生素的吸附机理主要包括静电相互作用、氢键作用和疏水作用等。
不同结构类型的抗生素与污泥活性炭之间的相互作用机理存在差异,这可能与抗生素分子的极性、疏水性等性质有关。
例如,β-内酰胺类抗生素分子中含有较多的极性基团,与污泥活性炭表面的含氧官能团之间容易形成氢键作用;而氟喹诺酮类抗生素分子则主要通过疏水作用与污泥活性炭表面发生相互作用。
活性炭吸附脱附催化燃烧技术指南
活性炭吸附脱附催化燃烧技术指南下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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活性碳纤维吸附-蒸汽脱附溶剂回收装置技术要求
活性碳纤维吸附-蒸汽脱附溶剂回收装置技术要求活性碳纤维吸附-蒸汽脱附溶剂回收装置是一种用于工业生产过程中溶剂回收的关键设备。
其主要作用是通过活性碳纤维对溶剂进行吸附,再利用蒸汽对活性碳纤维进行脱附,实现溶剂回收的效果。
为了确保装置的高效运行和安全可靠,以下是该装置的技术要求。
1.设备结构和材质:活性碳纤维吸附-蒸汽脱附溶剂回收装置应采用结构紧凑、占地面积小的设计,以节省生产空间。
同时,需要选择耐高温、耐腐蚀、耐压能力强的材料,确保装置的长期稳定运行。
2.吸附装置设计:吸附装置应设计成高效的吸附区域和低压降的流道结构,以确保溶剂能够充分接触活性碳纤维,并达到高吸附效率。
在吸附区域内应设置均匀分布的活性碳纤维层,以提高吸附效果。
3.脱附装置设计:脱附装置应具备充足的蒸汽供应能力,确保能够将吸附的溶剂有效脱附。
同时,应采取合适的加热方式,如蒸汽加热或电加热,以提高脱附效果。
另外,还需考虑脱附装置的密封性和排气系统的设计,以避免蒸汽泄漏和有害气体排放。
4.控制系统:活性碳纤维吸附-蒸汽脱附溶剂回收装置应配备先进的自动控制系统,能够实时监测和调节吸附、脱附过程中的温度、压力、流量等参数,确保装置的稳定运行和安全性。
5.安全保护措施:装置应设置完善的安全保护措施,如温度传感器、压力传感器、液位传感器等,及时检测和报警异常情况,并采取相应的应急措施。
此外,还应该考虑防火、防爆和安全排放等方面的设计,确保在设备运行过程中的安全性。
6.高效降噪措施:为了降低装置运行时的噪音污染,应采取合适的降噪措施,如隔音罩、消音器等,确保装置在工厂环境中的低噪音运行。
综上所述,活性碳纤维吸附-蒸汽脱附溶剂回收装置的技术要求主要包括设备结构和材质、吸附装置设计、脱附装置设计、控制系统、安全保护措施和高效降噪措施。
只有满足这些要求,装置才能高效稳定地实现溶剂的回收,减少环境污染,提高资源利用效率。
活性炭吸附-脱附工艺流程图和工艺说明
活性炭吸附-脱附工艺流程图和工艺说明
活性炭吸附-脱附工艺流程图
上层冷凝液可回用
工艺路线和说明
根据有机废气处理项目的复杂性,多样性,龙泰环保公司在实践中不断总结经验,不断技术创新,针对不同的项目采用独特的设计。
通过对建设费用、运行费用、维护费用与净化效果等进行综合估算分析后,我方建议本次方案废气采用活性炭吸附、脱附工艺进行处理。
废气经管道收集后进入活性炭吸附系统,对废气中有机污染物进行吸附,吸附系统为两套,确保一套进行活性炭脱附作业时另一套进行正常吸附作业,避免进行脱附时废气无法正常处理,废气经活性炭吸附后由排气筒排放。
当活性炭脱附时,进气阀和排气阀关闭,蒸汽气缸阀门打开,饱和水蒸汽通入对吸附达饱和
值得活性炭进行脱附,脱附时活性炭箱底部液体流入螺旋板换热器,气体进入列管冷凝器进行冷凝液化,冷凝之后液体进入水层槽,上层可回用,若无回收必要可随下层液体进入污水处理站进行处理,脱附完毕后由于蒸汽温度高,当温度下降时会冷凝形成大量水分影响活性炭正常吸附,此时干燥风机工作,将水分吹出,确保脱附作业完成后活性炭可进行吸附作业。
两组活性炭箱交替进行吸附作业和脱附作业。
此方案不仅处理效率高,能高效去除废气中的有机物质。
运用我们这套废气处理系统效果不仅能达到国家废气二级排放标准而且运行维护费用低,安全性最高。
活性炭吸附-脱附系统安全性分析及燃爆事故预防
活性炭吸附-脱附系统安全性分析及燃爆事故预防活性炭吸附-脱附系统安全性分析及燃爆事故预防有机废气的排放不仅造成环境空气污染,也造成巨大的资源浪费和经济损失,有机废气治理技术可分为破坏法和回收法两大类。
其中回收技术包括吸收、冷凝、膜分离、吸附脱附等,吸附-脱附技术既能实现尾气达标排放,又能达到资源回收目的,且投资运行成本适中,综合性价比高,回收技术中市场占有率最高。
01吸附-脱附技术简介由于吸附剂表面存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力,当气体与吸附剂表面接触时,气体分子就能被吸附剂所吸引并在其表面浓聚,从而使废气的污染物与空气相分离,达到净化的目的。
根据作用力的不同,吸附可分为物理吸附和化学吸附,有机废气吸附-脱附主要以物理吸附为主。
吸附-脱附主要有预处理系统、吸附系统、脱附系统、冷凝系统和干燥系统组成,典型的“一级吸附-脱附”工艺如图1所示。
尾气经收集后输送至吸附-脱附系统,首先经预处理系统(如冷凝、吸收、过滤)去除废气中的水汽、腐蚀性物质及颗粒物,防止末端设备腐蚀和吸附剂堵塞,同时降低末端负荷;然后流经吸附床,废气中的污染物吸附在吸附剂上,净化达标后高空排放;吸附剂饱和后通过阀门切换至另一吸附床,饱和后的吸附剂采用低压水蒸气高温解析再生,污染物气化并脱离吸附剂,随水蒸气进入冷凝系统,并在贮槽中分层为水相和油相,其中水相送污水站处理,油相即有机溶剂,精制后可回收套用;再生后的吸附剂残有大气水分,影响吸附效率,需要通过空气进行干燥,干燥后的吸附床等待另一吸附床饱和;最后循环往复,自动切换,吸附床状态及顺序如表1所示。
吸附-脱附系统运行的好坏与吸附质(废气)、吸附剂、脱附介质、冷媒等因素的特性息息相关。
关于吸附剂常见的有活性炭、炭纤维、分子筛、树脂、硅胶等,其中由于活性炭具有较大的比表面积,丰富的孔径结构,且价格相对低廉,极具性价比;关于脱附介质常采用水蒸气、氮气等。
而采用活性炭作为吸附剂、水蒸气作为脱附介质技术最为成熟,应用也最为广泛。
改性活性炭纤维和淀粉炭的吸脱附性能研究的开题报告
改性活性炭纤维和淀粉炭的吸脱附性能研究的开题报告
一、研究背景与意义
吸附技术是一种简便、经济、高效的分离和纯化方法,已被广泛应用于环境污染治理和化工生产中。
活性炭是一种重要的吸附剂,由于其孔容、表面积大、化学稳定性好等优点成为了最常用的吸附剂之一。
为了提高活性炭的吸附性能和降低成本,炭材料的改性一直是活性炭研究的热点问题。
本研究旨在通过将淀粉与活性炭纤维复合制备改性活性炭纤维和淀粉炭,在比较其吸附性能的基础上探究复合材料吸附机理的变化,为活性炭的改性设计提供参考。
二、研究内容与方法
1. 制备改性活性炭纤维和淀粉炭
将活性炭纤维与淀粉按一定比例加入混合溶液并搅拌,再通过干燥和焙烧等处理工艺,制备出改性活性炭纤维和淀粉炭。
2. 比较两种材料的吸脱附性能
通过静态吸附实验测定改性活性炭纤维和淀粉炭在不同条件下的吸附性能,并通过动态吸附实验确定两种材料的动态吸附性能,进一步研究材料吸附机理的变化。
3. 分析复合材料的结构和形态
通过扫描电镜、X射线衍射等表征手段,对改性活性炭纤维和淀粉炭的结构和形态进行分析。
三、预期成果和意义
本研究通过比较改性活性炭纤维和淀粉炭的吸附性能和分析材料的结构和形态,可以确定淀粉作为复合改性剂的有效性和合理添加比例,在活性炭的改性设计中提供参考。
同时,该研究可以探究复合材料吸附机理的变化,进一步提高吸附效率及降低成本,具有一定的科学研究价值和应用价值。
活性炭吸附和脱附原理
活性炭吸附原理1、依靠自身独特的孔隙结构活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色,内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料;活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔,1克活性炭材料中微孔,将其展开后表面积可高达800-1500平方米,特殊用途的更高;也就是说,在一个米粒大小的活性炭颗粒中,微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小;正是这些高度发达,如人体毛细血管般的孔隙结构,使活性炭拥有了优良的吸附性能;、2、分子之间相互吸附的作用力也叫“凡德瓦引力”;虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响,但它在微环境下始终是不停运动的;由于分子之间拥有相互吸引的作用力,当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后,由于分子之间相互吸引的原因,会导致更多的分子不断被吸引,直到添满活性炭内孔隙为止;活性炭脱附的几种方法1升温脱附;物质的吸附量是随温度的升高而减小的,将吸附剂的温度升高,可以使已被吸附的组分脱附下来,这种方法也称为变温脱附,整个过程中的温度是周期变化的;微波脱附是由升温脱附改进的一种技术,微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面;在实际工作中,这种方法也是最常用的脱附方法;2减压脱附;物质的吸附量是随压力的升高而升高的,在较高的压力下吸附,降低压力或者抽真空,可以使吸附剂再生,这种方法也称为变压吸附;此法常常用于气体脱附;3冲洗脱附;用不被吸附的气体液体冲洗吸附剂,使被吸附的组分脱附下来;采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题,需要用别的方法将它们分离,因此这种方法存在多次分离的不便性;4置换脱附;置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来;其后果是吸附剂上又吸附了置换上去的物质,必须用别的方法使它们分离;例如,活性炭对Ca2+、C1-有一定的吸附能力,这些离子占据了吸附活性中心,可对活性炭吸附无机单质或有机物产生不利影响;因此,用活性炭吸附待分离溶液中的物质后,选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭对吸附质的吸附稳定性,从而达到降低脱附活化能的目的;5磁化脱附;由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多,能充分显示它的偶极子特性,从而使水的极性增强;预磁处理能增大水的极性,这就能充分解释经过预磁处理后活性炭的吸附容量减小的现象;当磁场强度增大时,分离出的单个水分子越多,则阻碍作用就越大,从而吸附容量减小得也就越多;活性炭本身为非极性物质,活性炭的表面由于活化作用而具有氧化物质,且吸附剂是在湿空气条件下活化而成,它使活性炭的表面氧化物质以酸性氧化物占优势,从而使活性炭具有极性,能够吸附极性较强的物质;由于这些带极性的基团易于吸附带极性的水,从而阻碍了吸附剂在水溶液中吸附非极性物质;这种方法常用于溶液中对吸附质的脱附;6超声波脱附;超声波场是通过产生协同作用来改变吸附相平衡关系的,在超声波场作用下的吸附体系中添加第三组分后,体系相平衡关系朝固相吸附量减少方向移动的程度大于在常规条件下的吸附体系;根据超声波的作用原理推测,可能是因为第三组分改变了流体相的极性,增加了空化核的表面张力,使得微小气核受到压缩而发生崩溃闭合周期缩短的现象,从而产生更强烈的超声空化作用;因此,在用活性炭吸附待分离溶液中的物质后,可以用超声波场产生协同作用来改变吸附相平衡关系,降低活性炭对吸附质的吸附稳定性,从而达到降低脱附化能的目的;活性炭吸附法脱氮是用活性炭作吸附剂吸附去除尾气中NOX的技术;活性炭能吸附NO2,还能促进NO氧化成NO2;特定品种的活性炭还可使NOX还原为N2;活性炭可定期用碱液再生;NOX尾气中氮含量大有利于吸附;水分的存在亦有利于吸附,湿度大于50%时,这种影响更为显着;活性炭吸附法可同时脱附尾气中的硫氧化物;在300℃以上活性炭有自燃的可能,给吸附和再生造成困难,限制了它的应用;。
活性炭吸附-氮气脱附回收乙酸乙酯工艺研究
56中国环保产业2015年第4期罗水源,罗福坤,李泽清(嘉园环保股份有限公司,福州 350003)摘 要:通过考察脱附温度、脱附风量及活性炭吸附率等因素,研究了热氮气脱附回收效果。
结果表明,氮气脱附回收有机溶剂,不仅能有效解析吸附活性炭中的有机物,而且避免了水蒸汽脱附带来的各种问题,具有巨大的市场潜力。
关键词:活性炭;吸附;脱附;吸附率;回收率中图分类号:X701 文献标志码:A 文章编号:1006-5377(2015)04-0056-03活性炭吸附-氮气脱附回收乙酸乙酯工艺研究1 前言活性炭吸附回收技术是一种简单实用的VOCs治理技术,不仅能有效回收治理有机废气,解决环境污染问题,而且可为企业创造可观的经济效益,具有非常大的市场潜力[1]。
目前,对活性炭吸附—脱附回收的研究报道较多[2~4],但在实际工程中应用最为广泛的仍是以“活性炭吸附—水蒸汽脱附—冷凝回收”为主[5],然而利用水蒸汽脱附工艺在实际应用中也存在较多问题,如会产生二次污染、活性炭使用寿命及利用率低、应用具有一定的局限性、投资成本大等等。
因此开发利用阻燃性气体作为脱附介质回收有机溶剂,不仅能回收利用有机废气和阻燃性气体,实现污染零排放,而且对于提高活性炭和设备的使用寿命、节约投资成本、提高市场竞争力具有重要作用。
本文通过建立一套动态吸附实验装置,采用乙酸乙酯作为吸附质,通过吸附率、脱附回收率、脱附温度等参数对该工艺的可行性进行了研究分析。
2 实验部分2.1 实验原料吸附剂选用宁夏恒辉活性炭有限公司研制的70颗粒活性炭,四氯化碳吸附率为74%;比表面积1000m 2/g,灰分≤12%,水分≤5%。
活性炭在120℃下干燥2h,放置冷却后待用。
吸附质为乙酸乙酯,分析纯。
2.2 仪器设备KANOMAX-6006型风速仪(日本加野麦克斯产品);PGM-7600型VOC检测仪(华瑞科力恒(北京)科技有限公司产品)。
2.3 工艺流程及实验方法工艺流程见图1。
活性炭吸附与脱附原理
废气处理 粉尘处理 噪音处理活性炭基础知识:关于活性炭,我们所了解的并不多,那么活性炭的品种有哪些,各有何作用呢?活性炭是传统而现代的人造材料,又称碳分子筛。
自从问世一百年来,活性炭与蜂窝状活性炭应用领域日益扩展,应用数量不断递增。
由于原料来源 、制造方法、外观形状和应用场合不同,活性炭的种类很多,尚无精确的统计材料,大约有上千个品种。
活性炭分类方法:按材质分类、按形状分类、按用途分类。
一、活性炭按材质分类1、椰壳炭椰壳活性炭以海南、东南亚等地的优质椰子壳为原料,原料经过筛选、水蒸气碳化后精制处理,然后再经除杂、活化筛分等系列工艺制作而成。
椰壳活性炭为黑色颗粒状,具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用。
2、果壳炭果壳活性炭主要以果壳和木屑为原料,经炭化、活化、精制加工而成。
具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙结构发达、吸附性能强等特点。
并能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染以及有机溶剂的回收等。
适用于制药、石油化工、制糖、饮料、酒类净化行业,对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理等方面。
果壳活性炭被广泛应用于饮用水、工业用水和废水的深度净化生活、工业水质净化方面。
3、木质炭木质炭是以优质木材为原料,外形为粉末状,经高温炭化、活化及多种工序精制而成木质活性炭,具有比表面积大,活性高,微孔发达,脱色力强,孔隙结构较大等特点,孔隙结构大,能有效吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。
4、柱状炭采用优质木屑、木炭等为原料,经粉碎、混合、挤压、成型、干燥、炭化、活化而制成。
制成的柱状活性炭比传统的煤质柱状炭灰份低、杂质少、孔径分布合理,达到最大吸附与脱附,从而大大提高产品的使用寿命(平均2-3年),是普通煤质炭的1.4倍。
5、煤质炭废气处理粉尘处理噪音处理该品选用优质无烟煤作为原料精制而成,外形分别为柱状、颗粒、粉末、蜂窝状、球形等形状,具有强度高,吸附速度快,吸附容量高,比表面积较大,孔隙结构发达,孔隙大小在于椰壳活性炭和木质活性炭之间。
活性炭吸脱附-催化燃烧法处理含
活性炭吸脱附-催化燃烧法处理含VOCs废气安全性分析策略解城华上海常逸环保科技有限公司上海201906摘要:为了提高含VOCs废气的综合处理效率,将活性炭吸脱附-催化燃烧法进行综合应用具有一定优势。
但是在活性炭吸脱附-催化燃烧法处理过程中,如果控制不当会导致活性炭炭箱出现焖燃现象,直接威胁该工艺的安全性和稳定性,甚至会对工作人员产生人身安全威胁,导致经济损失。
因此,需要对活性炭吸脱附-催化燃烧法在处理中的安全性进行深入分析,并且要对导致工艺流程出现焖燃现象的具体原因进行研究,才能够采取有效措施加强活性炭吸脱附-催化燃烧法在处理过程中的质量控制工作,提高含VOCs废气处理的安全水平。
关键词:活性炭吸附;热脱附燃烧法;含VOCs废气;安全性前言在对含VOCs废气进行处理的过程中,活性炭吸附作为主要方法之一,能够保证含VOCs废气的处理效率。
含VOCs废气是空气污染防治的重要内容。
在处理过程中,还要对活性炭吸脱附-催化燃烧法技术进行有效应用。
将活性炭吸脱附-催化燃烧法进行综合应用,能够保证含VOCs废气综合处理效果,提高含VOCs废气的综合处理效益。
为了充分发挥应该处理工艺的应用优势,需要对其在应用过程中的安全性进行分析,主要通过具体事故表现和事故原因,采取有效措施加强活性炭吸脱附-催化燃烧法在处理过程中的质量控制工作。
1.2.含VOCs废气处理现状在含VOCs废气处理过程中,活性炭是其中的关键技术。
挥发性有机物指的是常压下沸点范围在260℃以下或者在常温状态下饱和蒸气压在70Pa以上,以蒸汽形式在空气中存在的物质。
大多数VOCs会对人体感官产生刺激,并且会直接伤害人体,一部分含VOCs废气还属于致癌物。
大多数含VOCs废气都属于易燃易爆废气,是PM2.5的前驱体。
因此,需要重视对含VOCs废气的处理工作。
在我国开展空气污染防治的过程中,对含VOCs废气的关注度比较高,对我国含VOCs废气的排放量进行分析,每年排放量达超过3,000万吨,挥发性有机物与其他污染物存在极大差别,其在不同的生产领域都会产生。
活性炭吸附与脱附原理
废气处理 粉尘处理 噪音处理活性炭基础知识:关于活性炭,我们所了解的并不多,那么活性炭的品种有哪些,各有何作用呢?活性炭是传统而现代的人造材料,又称碳分子筛。
自从问世一百年来,活性炭与蜂窝状活性炭应用领域日益扩展,应用数量不断递增。
由于原料来源 、制造方法、外观形状和应用场合不同,活性炭的种类很多,尚无精确的统计材料,大约有上千个品种。
活性炭分类方法:按材质分类、按形状分类、按用途分类。
一、活性炭按材质分类1、椰壳炭椰壳活性炭以海南、东南亚等地的优质椰子壳为原料,原料经过筛选、水蒸气碳化后精制处理,然后再经除杂、活化筛分等系列工艺制作而成。
椰壳活性炭为黑色颗粒状,具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用。
2、果壳炭果壳活性炭主要以果壳和木屑为原料,经炭化、活化、精制加工而成。
具有比表面积大、强度高、粒度均匀、孔隙结构发达、吸附性能强等特点。
并能有效吸附水中的游离氯、酚、硫、油、胶质、农药残留物和其他有机污染以及有机溶剂的回收等。
适用于制药、石油化工、制糖、饮料、酒类净化行业,对有机物溶剂的脱色、精制、提纯和污水处理等方面。
果壳活性炭被广泛应用于饮用水、工业用水和废水的深度净化生活、工业水质净化方面。
3、木质炭木质炭是以优质木材为原料,外形为粉末状,经高温炭化、活化及多种工序精制而成木质活性炭,具有比表面积大,活性高,微孔发达,脱色力强,孔隙结构较大等特点,孔隙结构大,能有效吸附液体中的颜色等较大的各种物质、杂质。
4、柱状炭采用优质木屑、木炭等为原料,经粉碎、混合、挤压、成型、干燥、炭化、活化而制成。
制成的柱状活性炭比传统的煤质柱状炭灰份低、杂质少、孔径分布合理,达到最大吸附与脱附,从而大大提高产品的使用寿命(平均2-3年),是普通煤质炭的1.4倍。
5、煤质炭废气处理粉尘处理噪音处理该品选用优质无烟煤作为原料精制而成,外形分别为柱状、颗粒、粉末、蜂窝状、球形等形状,具有强度高,吸附速度快,吸附容量高,比表面积较大,孔隙结构发达,孔隙大小在于椰壳活性炭和木质活性炭之间。
活性炭吸附VOCs及其脱附规律的研究
活性炭吸附VOCs及其脱附规律的研究一、本文概述随着工业化和城市化的快速发展,挥发性有机化合物(VOCs)的排放问题日益严重,对人类健康和环境质量造成了严重影响。
活性炭因其高比表面积、良好的孔结构以及强吸附能力,被广泛用于VOCs 的吸附处理。
然而,活性炭吸附VOCs后的脱附问题一直是制约其实际应用的关键因素。
因此,本文旨在研究活性炭吸附VOCs的机理及其脱附规律,以期为活性炭在VOCs治理中的优化应用提供理论依据。
本文将首先介绍VOCs的来源、危害及治理现状,阐述活性炭在VOCs吸附中的优势与局限性。
接着,重点分析活性炭吸附VOCs的机理,包括吸附动力学、吸附热力学及吸附模型等方面。
在此基础上,研究活性炭脱附VOCs的规律,探讨温度、压力、气氛等因素对脱附过程的影响。
还将对比不同活性炭种类、改性方法以及操作条件对吸附脱附性能的影响,为活性炭的优化选择和应用提供指导。
本文的研究内容将有助于深入理解活性炭吸附VOCs的机理及其脱附规律,为活性炭在VOCs治理中的实际应用提供理论支持和技术指导,推动VOCs治理技术的发展和创新。
二、活性炭吸附VOCs的机理活性炭作为一种多孔炭质材料,具有优异的吸附性能,广泛应用于VOCs的治理领域。
其吸附VOCs的机理主要包括物理吸附和化学吸附两种过程。
物理吸附是活性炭吸附VOCs的主要方式之一。
活性炭内部具有丰富的微孔结构,这些微孔提供了巨大的比表面积,使得活性炭能够吸附大量的VOCs分子。
物理吸附主要基于分子间作用力,如范德华力,吸附过程不涉及化学键的形成。
因此,物理吸附是可逆的,当环境条件变化(如温度升高、压力降低)时,被吸附的VOCs分子会从活性炭表面脱附,从而实现活性炭的再生。
除了物理吸附外,活性炭还能通过化学吸附的方式去除VOCs。
化学吸附涉及活性炭表面的官能团与VOCs分子之间的化学反应,如酸碱反应、氧化还原反应等。
这些化学反应导致活性炭与VOCs分子之间形成化学键,使得吸附过程更为稳定。
活性碳纤维对模拟废水中氨氮的吸附性能研究
活性碳纤维对模拟废水中氨氮的吸附性能研究摘要:氨氮是一种常见的水污染物,对水体和生态环境产生负面影响。
活性碳纤维是一种具有高孔隙率和较大比表面积的材料,具有较好的吸附性能。
本研究通过对模拟废水中氨氮的吸附实验,评估了活性碳纤维对氨氮的吸附性能。
实验结果表明,活性碳纤维对氨氮具有较高的吸附能力和吸附速率,在一定条件下可以有效去除废水中的氨氮。
1. 引言水是人类生存和发展的基础,但受到了各种污染物的威胁。
氨氮是一种常见的水污染物之一,主要源于农业、工业和生活废水。
氨氮对水生生物和人类的健康造成威胁,因此有效去除氨氮对水体的治理至关重要。
活性碳纤维是一种由活性炭纳米颗粒、纤维素等组成的纤维材料。
由于其高孔隙率和比表面积,活性碳纤维具有良好的吸附性能。
过去的研究表明,活性碳纤维对有机物和重金属离子具有较强的吸附能力。
对活性碳纤维对氨氮的吸附性能的研究还相对较少。
2. 实验方法本实验使用商业活性碳纤维作为吸附剂,模拟废水中的氨氮浓度为100 mg/L。
吸附实验在不同的时间、pH值和初始氨氮浓度下进行。
通过测量废水中氨氮的去除率来评估活性碳纤维的吸附性能。
实验过程中,还进行了对比实验,使用了其他常见的吸附剂,如活性炭和纳米颗粒。
3. 实验结果实验结果表明,活性碳纤维对氨氮的吸附能力较高。
在一定时间范围内,活性碳纤维对氨氮的去除率稳定在80%以上。
随着氨氮浓度的增加,活性碳纤维的吸附效果略有下降。
实验结果还表明,pH值对活性碳纤维的吸附性能有一定影响,适当的酸性条件可以提高吸附效果。
与其他吸附剂相比,活性碳纤维具有更高的吸附速率和吸附容量。
活性炭纤维电吸附处理废水的研究进展
13 电吸附过程 中的化学反应 .
很 多研 究 表 明在 活性 炭 纤 维 电吸 附 处 理废 水 的过 程 中, C 所 起 的 作用不仅仅 是 吸附作 用。 a 等人在使 用活 A F Fn 性 炭 纤维 对苋 菜 红偶氮 染 料进 行 电吸 附研 究 中发现 , 当电 压 高于06V时其 阳极 极化 曲线 上 出现 明显 的氧化 峰 , 明 . 说
和吸附 容量分别 比不施加 电压增加 10 和 1 % 2% 1 。 5
c n a 等人通过在实验过程中改变通入电流的正负 ow y
性 发现 电 吸附 的 微观 过 程 : 炭 毡 电极 电吸 附过 程 中, 在 改
变通入电压的正负在刚开始的一段时间里会发现解吸附,
但 是 随 着 时 间的延 长 又 会 出现 再 吸 附 现 象 。 吸 附 的 原 解 因是 通 入 的反向电压 在炭 毡 电极 上中和 了最初 已存在 的 电 荷, 产生 对被 吸 附 物 质的 电荷 排斥 ; 而再 吸附 现 象 出现 的 原 因是 在 工作 电极 带上 反 向电荷 的 同时 , 电极 也带上 了 对 相 应 的反 向电荷, 样炭 毡 电极 上 就 产生了对 溶 液 中相 反 这
小到一定程 度 , 或该 吸 附反应 进行到 一定时 间, 吸附质浓 度
利 用酸洗 和碱 洗相结 合的药 剂再生 法对 吸附 饱和 的A 进 CF 行再 生 。 Miu laca g eg ri用三 电极 电化 学 装 置 , 别 采 用氢 氧化 分 钠、 硫酸钠 和无水磷 酸钠 作支 持电解质, 已经对 甲苯达 到 将
间的 变化 图线发 现 , H值 为70 在p .时脱 色效 果 最 佳 ; H 当p 值 为 30 , .时 脱色 效 果 最 差 。 究 人 员认 为 这 是 因 为 当废 研
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活性炭纤维吸附及脱附技术研究程萍(常州大学环境与安全工程学院,江苏常州213164)摘要:活性炭之后出现新一代的吸附材料:活性炭纤维,活性炭纤维的吸附力比颗粒活性炭高几倍到几十倍,吸附的速率也快到近100~1000倍,具有比分布均匀、吸附速度快、杂质少、表面积大、孔径适中、等优点。
本文介绍了活性炭纤维的特征意义、制备技术、脱附技术、发展趋势和应用等方面。
关键词:活性炭纤维;制备方法;脱附技术;应用领域Study on Adsorption and Desorption of Activated CarbonFibersCHENG Ping(School of Environmental and Safety Engineering,ChangzhouUniversity,Changzhou 213164,China)Abstract:Activated carbon fiber is a new generation of adsorbent after activated carbon. Its adsorption capacity is several to several times higher than that of granular activated carbon and its adsorption rate is 100-1000 times faster. It has the advantages of large surface area, moderate pore size, uniform distribution, fast adsorption, Less advantages. In this paper, the characteristics of activated carbon fiber, preparation technology, desorption technology, development trends and applications.Key words:Activated carbon fiber; preparation means; desorption technology; application fields 1.活性炭纤维的特征意义1.1活性炭纤维定义活性炭纤维(Activated Carbon Fiber,简称ACF)是经过活化的含炭纤维,简单地说它是将某种含碳纤维经过高温活化,然后表面出现纳米等级的孔径,比表面积增加,物化特性也随之改变[1]。
1.2比传统活性炭优势的体现传统活性炭是通过活化处理的多孔炭,呈现颗粒状或者粉末状,活性碳纤维为纤维状,纤维上很多微孔,对于有机气体,活性炭纤维的吸附力比传统活性炭在空气中高几倍至几十倍,水溶液中也高5到6倍,吸附速率快到100至1000倍。
近20多年活性炭纤维才开始使用,只有个别国家能生产它。
它的原料可以是纸、布、丝等形式,它的市场价格比较高,40万/吨左右,(煤质活性炭价格1万/吨左右,椰壳活性炭价格2万/吨左右)。
但它的制品成本只略有提高是因为它的重量比较轻[2]。
根据它的超强吸附能力可用在工业上回收有机溶剂,净化用水和空气。
ACF具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点;被广泛运用于工业、食品、空气净化、水处理、航空、军事等行业。
1.3活性炭纤维的结构1.3.1物理结构ACF 微孔为主要孔,达到总体积90 %以上, 无大孔过渡孔, 孔径单分散而且小[3]。
ACF 的孔径小, 所以吸附分子进入微孔时被孔壁向内辐射的引力所握持, 所以ACF 不仅吸附量大, 而且吸附力强。
它的微孔直接分布于纤维的表面, 所以吸附时能够直接与吸附质接触, 吸附和解吸过程很短, 因此有较高的吸附速率和解吸速率。
1.3.2化学结构ACF内碳元素量达到80 %以上,主要由碳原子组成还有少量氧元素和氢元素, 部分还有少量N 、S 等杂原子。
活性炭纤维表面的碳和氧元素能结合形成一系列支配表面化学结构的含氧官能团[4]。
1.4活性炭纤维的特点比表面积大,一般可达1000到1500m2/g,吸附容量是粒状活性炭的5到10倍。
外表面积大,吸脱附速度快,位粒状活性炭的10到100倍,成本低,设备体积小,强度较高,不容易密实和粉化,也不会造成二次污染。
纯度高,可用于医疗卫生和食品等工业[5]。
由于碳含量高,耐高温,在4000C以下正常使用。
ACF吸附效率高,可以吸附重金属和低浓度的有害气体。
2.活性炭纤维的制备技术2.1预处理预处理主要分预氧化和盐浸渍两种。
盐浸渍顾名思义就是把原料纤维充分浸渍在盐溶液中, 之后将其干燥。
此方法比直接进行炭化或活化的既提高收率, 同时也改善了其纤维力学和吸附性能。
预氧化处理一般采用空气预氧化, 原料纤维在一定的温度范围内, 慢慢预氧化一段时间, 或按照一定升温程序升温预氧化[6]。
预氧化主要是防止纤维高温炭化和活化的时候发生熔融并丝。
将预氧化和盐浸渍处理相结合效果最佳。
2.2炭化炭化就是在N2等惰性气体的环境下在800~1000℃对纤维进行热处理, 然后除掉大部分非碳的成分, 最后形成有类似石墨微晶结构的炭化纤维。
2.3活化活化是在高温下用氧化性气体刻蚀炭化纤维, 使所得ACF 具有理想的微孔结构和较高的比表面积。
活化的方法有化学活化法和气体活化法。
用于活化的气体有CO2和O2等。
水蒸汽、二氧化碳和碳的反应是吸热反应; 氧和碳的反应是强放热反应, 难于控制反应温度。
3.活性炭纤维的脱附技术3.1过热蒸汽脱附再生利用吸附剂达到平衡后所吸附的介质在过热蒸汽或空气作用下进行热解和气提,从吸附剂中解吸出去。
再生效果通常与吸附质的性质,特别是挥发性有关。
因为ACF具有疏水性,所吸附的有机成分有较好的挥发性,用一般的空气或者过热水蒸汽就能得到不错的解吸效果。
而有些有机物含有特殊的官能团沸点较高,使其随水蒸汽或空气挥发的可能性小;还有某些低分子醇,沸点低但是亲水性强,也不易随空气或者水蒸气挥发,所以为了有效脱除这类吸附物,须用较高温度的过热水蒸汽或空气根据热分解和高温挥发的双重作用解吸再生,如200~500 ℃的过热水蒸汽等[7]。
但要值得注意的是:吸附完成后吸附剂还含有约4~5 倍自身重量的水难以用机械或气体吹脱方式除去水蒸汽的存在,不利于有机吸附质的热解,吸附剂再生效率受到一定影响解吸再生下来有机组分全部溶入饱和蒸汽中,需要冷凝处理。
3.2电流加热脱附再生ACF既有良好的吸附性能,同时又是良好的导体。
向活性炭纤维上给予一定的电流,用其自身的电阻产热,使纤维上的有机吸附物组分升温发生热解吸,后通过空气、氮气等适量的气提介质将其氧化分解、气提出去,最后活性炭纤维得到再生[8]。
因为电加热时产生的热量较大,不用向系统中引入蒸汽和水,于是再生可以在很短的时间内完成。
这种方法具有再生彻底、速度快、设备简单、易操作的优点。
注意点就是活性炭纤维起发热作用的电阻是由纤维束或纤维毡紧密压实结合成的整体产生的。
压实密度和均匀性容易导致局部电流分布不均。
因为不能采用过高的电流,所以限制了大的加热功率,如果要使活性炭纤维的快速再生,就必须对较大处理装置进行分段分解再生或者降低单个处理装置的规模。
3.3电加热脱附再生电加热属于热再生的一种方式,因为活性炭纤维导热性能良好,局部受热后的热量能快速扩散到其它部位,特别是气提介质的流动,可以在很短的时间里使均匀受热,温度能够迅速提高。
相比电流加热的方式,电加热缓解了局部过热的问题,所以对气提介质的选择范围更大一点,既可采用氮气等惰性气体,也可以采用空气。
同时对吸附处理装置的材料要求较低。
在电加热再生过程中,为提高电的加热效率和使热量分布均匀,加热电阻应与活性炭纤维材料充分接触,减少死角。
3.4微波脱附再生微波加热是一种全新的热能技术,与传统加热不同,微波加热不需要外部热源,而是向被加热材料内部辐射微波电磁场,推动其偶极子运动,使之相互碰撞、摩擦而生热。
首先,加热速度快。
由于微波能够深入含有一定水量的活性炭纤维内表面,从内部发生热量,减少了热传导阻力,将使加热速度提高了数十倍[9]。
其次,由于微波从内部发生热量,并对特定的需要加热的材料进行加热,而产生微波的装置本身不产生热辐射,热效率较高。
第三,由于维持一定的微波频率和电场强度,受热体对微波功率的吸收仅取决于其不同的损耗因数,因水的损耗因数比干活性炭纤维大,水因吸收的热量多而得到快速的蒸发,避免了局部干活性炭纤维的过热干燥和热破坏,使整个活性炭纤维再生过程受热均匀。
注意点:微波再生装置一次性投资较高,但能耗较低,因此应在处理规模的基础上进行技术经济综合比较后采用。
3.5其他脱附再生方法其他可用于活性炭纤维再生的方法主要有有机溶剂再生、超临界萃取、湿式氧化法等。
有机溶剂再生法是利用有机物相似相溶的原理,如对于含苯环或羟基醇类有机物可采用苯、丙酮、甲醇等有机溶剂洗涤再生。
由于废水中污染组分复杂,再生后有机溶剂无法循环利用,再生过程复杂、处理费用大,目前采用的不多。
超临界萃取是近年来发展的再生方法,主要溶剂有CO2、乙醇等,在临界压力和温度下,对吸附饱和后的有机物进行萃取再生。
该技术目前尚不完善,再生过程稳定性差。
湿式氧化法是采用较高的温度和压力,利用氧气或空气做介质,使有机物在液态下氧化成低分子有机酸、CO2 和水。
该方法的主要问题是再生不彻底、设备要求高、能耗大、控制系统严格等。
4.国内外活性炭纤维发展趋势4.1国外活性炭发展趋势世界ACF的工业化生产已从西方转向中国等发展中国家,这种产业的转移在21世纪中期将持续进行。
全球范围内日渐严规使得ACF的需求进一步增长,水处理行业一直是活性炭消费的巨大市场。
其它需求增长较快的领域包括气体处理市场,美国在此领域的消费量中期内将增长5%。
最大的潜在活性炭应用市场是燃煤火电厂所排放气体的净化[10]。
由于人们对可能的生化恐怖袭击高度关注,核、细菌以及化学防护过滤器和个人防护服装对活性炭的需求也将逐步增加。
4.2国内活性炭发展趋势我国一直是美国最大的活性炭输出国,日本是世界活性炭使用仅次于美国的国家,位居全球第2,日本也是我国第1活性炭出口目的地。
我国活性炭出口的3大地区除东亚、美国之外,欧洲市场也是我国传统的活性炭出口目的地。
我国的活性炭发展目前有以下几个特点:生产规模大型化、生产设备大型化和现代化、产品多样化、节能减排常态化、加强技术创新。
5.活性炭纤维的应用5.1活性炭纤维在电子工业中的应用有些电子元件, 如电阻型湿度检测元件等, 长期工作于被污染的环境中, 电阻值与湿度的相关性会发生变化, 导致测量精度下降。