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皓泉講解粉狀活性炭制備方法及投加方法

  • 來源:皓泉水處理 作者:www.brokerageleaders.com 日期:20-08-13 瀏覽:
導讀:    粉狀活性炭 脫色劑-飲用水處理: 粉狀活性炭脫色劑目前在日本、西歐等國家的水廠有著較為廣泛的應用,其中有代表的應用實例有,法國魯昂市夏佩爾水廠,該廠是世界上運行久的粉狀活性炭脫色劑處理廠,是BAC工藝具有代表性的生產應用,其處理流程為:源水預臭氣化砂濾,粒狀生物炭濾池二次臭氧化后氧化出水。該廠處理量為5萬立方米/天,采用粉狀活性炭脫色劑主要是去除氨及合成有機物。進水CODMH為0.15mg/L,去除率為20%左右。運轉到26個月時出水水質仍然很好,活性炭不必再生。 Kong運用臭氧化粉狀活性炭脫

皓泉講解粉狀活性炭制備方法及投加方法

    粉狀活性炭脫色劑-飲用水處理:
    粉狀活性炭脫色劑目前在日本、西歐等國家的水廠有著較為廣泛的應用,其中有代表的應用實例有,法國魯昂市夏佩爾水廠,該廠是世界上運行久的粉狀活性炭脫色劑處理廠,是BAC工藝具有代表性的生產應用,其處理流程為:源水—預臭氣化—砂濾,粒狀生物炭濾池—二次臭氧化—后氧化出水。該廠處理量為5萬立方米/天,采用粉狀活性炭脫色劑主要是去除氨及合成有機物。進水CODMH為0.15mg/L,去除率為20%左右。運轉到26個月時出水水質仍然很好,活性炭不必再生。
    Kong運用臭氧化粉狀活性炭脫色劑、粉狀活性炭脫色劑和氧化顆;钚蕴俊攴N方法處理日本Minaga水庫原水,根據水中溶解性有機物、可吸附溶解性有機物和可生物降解溶解性有機物去除率評價的三種方法。溶解性有機物基本上都能被活性炭吸附,臭鋌軹化能提高有機物的可生化性,03-BAC的出水水質明顯比另兩種要高。
    三(3甲烷生成勢(THMFP)隨著氧化消毒的廣泛使用成為人們普遍關心的新問題。臭氧粉狀活性炭脫色劑技術不僅具有臭氧氧化,提高溶解氧的優點,而且協同了活性炭的吸附作用和強化微生物的生物降解作用。安東等人研究了粉狀活性炭脫色劑工藝處理后水質參數THMFP與溶解性有機物之間的關系,以及pH對它們相互關系的影響,結果表明:粉狀活性炭脫色劑工藝可以長期穩定地去除50.2%-59.3%的THMFP。
    【粉狀活性炭的加料方法和技巧】
    粉狀活性炭因易飛散,因而在操作管理上要嚴加注意尤其要注意選用裝料設備的方式,為了改進作業環境和提高工作效率,通常都采用自動運轉的裝料設備,活性炭的運輸,有時采用容器,但多數場合采用袋子進行。所以在裝料時,一些碎屑、棉線頭和木片等雜質容易混入活性炭袋中,有時也會因此而產生事故。為了消除上述故障,可在裝料斗或在輸送活性炭的管道中加裝金屬網,并在適當的時候將其取出來加以清掃,以便通過這種方法來清除活性炭袋中的異物;钚蕴吭诼┒分醒虢洺逊e起來形成一種堵塞棚料的現象,使加進的活性炭無法通過。每當遇到這種情況,則需要改變漏斗下部的傾斜角度,使漏斗的下部傾斜度更陡,以便使加入的活性炭能暢通地下落;钚蕴考恿贤ǔ2捎脟娚淦鲊娚涞姆绞竭M行,但在加料時,要注意活性炭對旋轉加料閥或噴射器的磨損程度。為此,上述的噴射器或旋轉加料閥等至少要半年徹底檢修一次。
    粉狀活性炭的加入量可用兩種方法來測量,一種是容量法,而另一種則是重量法。但前一種方法需要根據表觀密度和水分,而后一種方法則需要先測定活性炭的水分含量,然后分別進行修正,否則將無法求出真正的加料量。另外,也有把活性炭配置成漿液后,再利用定量泵加入的方法。若采用這種方法,需要精確地調節漿液的濃度。
    在大量加入活性炭的場合,需要引起注意的是,活性炭在沉淀池中沉淀不夠充分或因粉狀活性炭未凝聚而漏出沉淀池的問題,因為出現泄漏就會導致所謂的黑水出現,故需充分注意。
    由于粉狀活性炭非常容易飛散,這一點已列入活性炭裝料設備的注意事項之中,所以粉狀活性炭的操作現場好與其它設備隔開設置。因為粉狀活性炭一接觸電器系統,就會產生絕緣不良現象。因此,在進行設計時,就要對此加以慎重地考慮,以便使活性炭加料設備獲得萬無一失的好效果。
    粉狀活性炭的制備方法:
    1)氣體活化法:世界上生產活性炭的廠家70%以上都是采用氣體活化法。我國主要以氣體活化法生產活性炭。物理活化對環境污染小,因其是依靠氧化碳原子形成孔隙結構,故活性炭的收率不高,且活化溫度較高,需先進行炭化再活化。
    2)化學活化法:1980s年代中期,美國阿莫卡公司以KOH為活化劑,采用化學活化法,制得比表面積大于2500m2/g的活性炭。日本大阪煤氣公司,用中間相瀝青微球為原料、也采用類似的活化方法制得比表面積高達4000m2/g的活性炭。日本關西熱化學也有這種稱之為Maxsorb的制品。中國科學院山西煤炭化學研究所于1990s年代初開展了這方面的研究工作,并成功制得了高比表面積活性炭(SBET~3600m2/g)。另外,國內外對加入H3PO4進行活化的研究較多,美國于1970s年代將原料褐煤及次煙煤用稀磷酸處理,獲得了高比表面及活性的活性炭,其比表面積高達3000m2/g,F在美國大約有40%~50%活性炭采用磷酸活化法。法國、德國、意大利、比利時、荷蘭、英國等西歐各國大約有15%的生產廠家采用該活化方法。日本采用磷酸活化法相比于美國則少些。我國這方面的報導則很少,還處于研究起步階段。主要化學試劑有:氯化鋅、磷酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、硫化鉀、碳酸鉀等鉀的化合物。美國和日本采用化學KOH活化制備活性炭已經實現了工業化。
    化學活化法工藝特點是活化溫度低,易對產品的孔隙結構進行調整;瘜W活化法是炭化活化一次完成,有利于形成尺寸較小的碳微晶,容易形成細的孔隙結構,可以制造出孔隙更發達、吸附性能更好的活性炭,炭的相對得率較高。但化學活化對設備腐蝕性大,污染環境,其制得的活性炭中殘留化學藥品活化劑,應用方面受到限制。
    3)化學物理活化法:為了發揮物理活化和化學活化各自的優點,目前世界各國包括我國在內都在研究、探討將化學活化法和物理活化法結合起來,用新型的生產工藝,生產出孔隙結構更加合理、發達、吸附性能更優越、用途更廣泛的活性炭產品。
    二;钚蕴可a制備技術
    1)連續化、無公害化制造技術
    歐美等發達國家在活性炭制造技術方面已完成大型化、自動化、連續化、無公害化制造體系:如美國的卡爾崗公司、維斯特維公司、荷蘭的諾力特公司、年產活性炭均超過萬噸,員工僅100多人。而且對制造新工藝的研究與活性炭微孔結構和表面化學基團的關系研究,做到了品種的專用化和多樣化。如美國、日本的活性炭產品品種達到數百種。
    2)活化劑低消耗制造工藝
    傳統化學法制造活性炭的缺點是活化劑消耗大,回收率低,產生的廢水廢氣對環境造成危害。隨著工藝技術的進步,日本氯化鋅法活性炭生產技術采用回轉爐兩段法,較低溫活化,其氯化鋅消耗量極低。美國磷酸法生產活性炭,磷酸消耗在20%(每噸活性炭的酸耗)以下,生產環境清潔。磷酸的低消耗不僅大大降低生產成本,主要保護了環境,實現了清潔生產。
    3)原料預處理
    活性炭原料的預處理包括脫灰和預氧化;钚蕴可a原料為木質、煤質等天然產物,均含有一定量的雜質,如Si、Al、Ca、Mg等元素,這些成分在活性炭制備過程中有極敏感的阻止微孔形成的作用通過對原料脫灰預處理,能顯著提高活性炭性能。以煤質原料為例,國內外研究采用新的研磨技術結合化學洗滌法,可獲得灰分為1%的精煤,但是成本相對較高。
    活化前對原材料進行適當的氧化處理,可以提高活性炭的吸附性能和產率。原料預氧化對活化過程有兩點較為明確的優點:一是能降低活化溫度和縮短活化時間;二是通過原料的預氧化后增加了原料的表面活性,使得活化作用更容易深入到原料顆粒內部。原料預氧化處理一般有干和濕兩種方法干法為在一定加熱條件下,用空氣、氧氣等氣體作為氧化劑,濕法則常用硝酸、硫酸等作氧化劑。研究表明,氧化預處理可獲得煤質活性炭比表面積3000m2/g,碘吸附值1500mg/g,亞甲基藍吸附值300mg/g,苯酚吸附值250mg/g的性能,對于木質活性炭的亞甲基藍吸附值可達到760mg/g。
    3)使用催化活化劑
    當利用物理活化法制備超級活性炭時,添加催化劑進行催化活化可成倍提高反應速率,降低活化溫度,并且孔徑分布集中。例如,國內專利以采用鈣催化物理活化法,C-H2O反應活化能從185kJ/mol降低到164~169kJ/mol,孔徑集中于5~10nm。日本專利采用過渡金屬元素作催化劑,不僅減少了反應時間,而且獲得比表面積達到2500~3000m2/g的超級活性炭,有代表性的過渡金屬化合物有Fe2(NO3)3、Fe(OH)3、FePO4、FeBr3、Fe2O3等。但過快的反應速度可能會使微孔壁面被燒穿,破壞微孔結構。
    4)使用模板
    在無機物模板內很小空間(納米級)中引入有機聚合物并使其炭化,然后用強酸將模板溶掉后即可制得與無機物模板的空間結構相似的多孔炭材料,該方法可制得孔徑分布窄、選擇吸附性高的中孔活性炭。美國、日本有利用硅凝膠微粒(75~147μm,比表面積470m2,孔徑4.7nm)作為模板,制成比表面積1100~2000m2/g,孔徑為1~10nm,并集中在2nm的窄孔徑分布的活性炭材料。利用模板法制備活性炭的優點是可以通過改變模板的方法控制活性炭的孔分布,但該方法的缺點是制備工藝復雜需用酸去掉模板,使成本提高。

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