详细介绍: 影响椰壳活性炭吸附性能的因素有哪些?椰壳活性炭的吸附功能
椰壳活性炭之所以被广泛应用于各个领域,主要是利用它的吸附功能。
(1) 吸附功能及原理
吸附功能主要是指椰壳活性炭可以吸收固体、液体、气体中有害物质的分子。具有微孔的椰壳活性炭主要用于对气体的吸附;过渡孔较多及平均孔径较大的椰壳活性炭多用于液体的吸附。
吸附功能主要得益于分子运动特点,因为气体的分子始终在做无规则的微观运动,吸附的速度与室内的温度、压强、气体流速、气体浓度有关。由于在椰壳活性炭表面及内部有无数相互联通的孔,在孔的整个空间存在着吸附力场,被吸附分子进入孔内,将受到孔四周吸附力的同时作用,使椰壳活性炭具有极强的吸附能力。(主要是利用自然碰撞,不断将被吸收物质分子挤到椰壳活性炭内空中)。
评价椰壳活性炭的好坏:一是孔多否,二是孔间是否联通,即孔隙发达程度。
(2)影响吸附功能的因素:
①椰壳活性炭:具有适宜吸附的孔径。最理想的椰壳活性炭是具有大量稍大于吸附物分子的孔。孔太小,吸附物进不去;孔太大,使单位体积的表面积减少,也就是比表面积小,导致吸附能力减小。
比表面积:它是1克椰壳活性炭具有颗粒的外表面积与颗粒内孔隙的内表面积的总和。椰壳活性炭的比表面积通常为500---1500平方米/克,可以通过比表面积来表述孔隙发达程度。比表面积越大,通常椰壳活性炭吸附能力强。
②外界条件:与室内空气的温度、流速、压强、有害气体的浓度有关。
温度:在一定温度范围内,(-30℃至40℃)温度越高,吸附速度越快;(分子由于温度高,做无规则运动的速度会增加,分子动能增加,促使被椰壳活性炭吸收速度加快。)
流速:室内空气流速越大,吸附速度越快。
压强:压强越大,吸附速度越快。
有害气体的浓度:有害气体浓度越大,吸附效果越明显。
毫无疑问椰壳活性炭具有高效吸附功能,那么,为什么椰壳活性炭只吸收毒气而放过氧气、氮气呢?这是因为椰壳活性炭的吸附作用同被吸附的气体的分子大小与椰壳活性炭孔径匹配有关,而孔径大小的分布由活化条件来控制。此外,还与被吸附气体的椰壳活性炭沸点有关。沸点越高的气体,椰壳活性炭对它的吸附量越大。大多数毒气的沸点比氧气、氮气高得多。
5、椰壳活性炭的生产过程:
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、炭化、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。
椰壳活性炭的生产一般分为两过程,第一步,炭化,将原料在170至600的温度下干燥,同时将其80%的有机组织炭化;第二步,活化,将第一步已炭化好的炭化料送入反应炉中,与活化剂和水蒸气反应,完成其活化过程,制成成品。
不同原料生产的椰壳活性炭具有不同的孔径,其中以椰壳为原料的椰壳活性炭的孔径最小,木质椰壳活性炭的孔径一般较大,煤质椰壳活性炭的孔径介于两者间。
原料(木料、椰壳、煤) 破碎 筛选 炭化 活化 除杂 酸洗 水洗 脱水 干燥 包装 成品
在环保产业当中,活性炭用量最大的是城市水源净化工程和污水处理工程,约占环保产业活性炭总用量的70%以上;其次是空气净化,活性炭用量也在逐年上升。
活性炭作为优良的吸附剂在饮水的净化、废水的深度处理、净化或储存气体等方面有着广泛的应用。研究表明,活性炭主要对相对分子质量小于3000,尤其是500-1000的有机物吸附作用较强。影响活性炭性能的主要因素有比表面积大小、孔容和孔径分布。一般比表面积、孔容越大,其吸附能力越强。活性炭在净化给水方面不仅对色、嗅去除效果良好,而且对合成洗涤剂ABS、三卤甲烷(THMs)、卤代烃、游离氯也有较高的吸附能力,也能有效地去除几乎无法分解的氨基甲酸酯类杀虫剂等。活性炭能有效地去除水中的游离氯和某些重金属(如Hg,Sb,Sn,Cr)且不易产生二次污染,常用于家庭用水及饮用水的净化处理工艺中。活性炭在废水处理方面的主要优点是处理程度高、出水水质稳定。与其他方法配合使用可获得质量很高的出水水质,甚至达到饮用水标准。在净水技术中,一般分为预处理和深度处理技术。
活性炭具有较强的吸附性和催化性能,原料充足且安全性高,耐酸碱、耐热、不溶于水和有机溶剂、易再生等优点,是一种环境友好型吸附剂。活性炭作为一种优良的吸附剂在给水处理领域得到广泛的应用,是去除水中有机物、嗅、特别是合成有机物的有效手段。活性炭具有很大的吸附性能主要是由其特殊的表面结构特性和表面化学特性所决定,同时活性炭的电化学性质对吸附性能也有很大影响。
活性炭广泛用于工业三废治理、溶剂回收、食品饮料提纯、载体、医药、黄金提取、半导体应用、电池和电能贮存等。调整活性炭的孔隙结构,对表面基团进行改性,对提高其特殊性能和特定吸附催化作用具有十分重要的作用。绝大部分含碳物质都可制备活性炭,如木材、锯末、煤类、泥炭类、果壳、果核、蔗渣及稻壳、石油废料、废旧塑料、废旧皮革、废轮胎、造纸废料、城市垃圾等废弃物。目前普遍认为果壳是制备活性炭的最佳原料,但我国果壳资源十分有限,且不易集中、贮存,价格昂贵。近年来,国内外对各种价格较低、来源广泛的废弃物相继进行了制备活性炭的试验。目前由废弃物制得的活性炭性能并不高,实际应用还较少,但因其价格低廉、含碳率高、材料易得、原料充足且绿色无毒而日益受到青睐。有效地利用废弃物生产活性炭,不仅可节约资源且有利于保护生态环境。
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