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公司動(dòng)態(tài)

淺談環(huán)境工程中活性炭的特點(diǎn)及應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2022-02-15點(diǎn)擊:次

摘要:伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的加快,環(huán)境污染問題日益突出,這對于我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展是非常不利的;钚蕴坑捎谧陨淼奈焦δ芸梢杂行幚砦廴締栴},現(xiàn)階段在水處理及空氣污染處理中發(fā)揮了良好的成效。但從目前情況來看,活性炭在應(yīng)對環(huán)境污染治理時(shí)還存在一定的局限,在今后的發(fā)展過程中還需對其不斷優(yōu)化。文章簡要闡述了環(huán)境工程治理過程中活性炭的應(yīng)用原理及實(shí)施效果,并概述應(yīng)用過程中需要注意的事項(xiàng),謹(jǐn)以此給予理論參考依據(jù)。

1 活性炭性質(zhì)及特點(diǎn)

活性炭是一種由煤、瀝青、石油焦、果殼等含碳原料制成的外觀呈黑色的粉末狀或顆粒狀的無定形碳;钚蕴績(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大、吸附能力強(qiáng)。普通活性炭的比表面積為500~1500m2/g,超級活性炭比表面積則高達(dá)3500~5000m2/g;钚蕴克饕厥翘,含量為90%-95%。氧和氫大部分是以化學(xué)鍵的形式與碳原子相結(jié)合形成有機(jī)官能團(tuán),氧含量4%~5%左右,氫含量一般是1%~2%;钚蕴恐谐R姷墓倌軋F(tuán)有:羧基、酚羥基和醌型羧基,此外還有醚、酯等;钚蕴啃再|(zhì)與很多因素有關(guān),比如制備原料,活化劑種類,活化劑用量,活化溫度,活化時(shí)間,加熱方式等。不同的制備方式所制備的活性炭的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)有很大的差別,因此對于同一種吸附質(zhì)來說,其吸附性能也有很大的差異性。一般認(rèn)為,磷酸法制備的活性炭具有較多的介孔和較強(qiáng)的離子交換能力,堿法制備的活性炭微孔比較發(fā)達(dá)。因此可根據(jù)不同吸附質(zhì)的特點(diǎn)選擇所需要的活性炭種類。

根據(jù)不同吸附質(zhì)的特點(diǎn)選用不同性質(zhì)的活性炭種類是非常重要的;钚蕴课阶饔糜邪ㄎ锢砦胶突瘜W(xué)吸附。物理吸附主要發(fā)生在活性炭豐富的微孔中,比如通過范德華力進(jìn)行吸附,物理吸附吸附熱很小,且是可逆的。另一方面由于活性炭表面存在不均勻力場,表面上的原子往往還有剩余的成鍵能力,當(dāng)吸附質(zhì)碰撞到活性炭表面上時(shí)便與表面原子間發(fā)生電子的交換、轉(zhuǎn)移或共有,形成吸附化學(xué)鍵的吸附作用發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移、交換或共有,形成吸附化學(xué)鍵的吸附,此過程為化學(xué)吸附。

2 活性炭在水處理方面的應(yīng)用

作為一種廣譜的吸附劑,活性炭的應(yīng)用和研究開發(fā)越來越受到人們的重視。20世紀(jì)70年代以前,活性炭在國內(nèi)的應(yīng)用主要集中于制糖、制藥和味精行業(yè);后來又?jǐn)U展到水處理和環(huán)保等行業(yè);20世紀(jì)90年代,除以上領(lǐng)域外,擴(kuò)大到溶劑回收、載體、醫(yī)藥、黃金提取、食品飲料提純、超級電容等眾多應(yīng)用領(lǐng)域陳。對于活性炭應(yīng)用的研究,正在向更廣泛的領(lǐng)域展開。

2.1活性炭對水中重金屬離子的吸附

目前冶金、電鍍、電解、紡織印染、油漆、合金、造紙與尤機(jī)顏料制造等行業(yè),每年排放大量含有多種重金屬離子的工業(yè)廢水。活性炭以其獨(dú)特的物理、化學(xué)性質(zhì)成為去除重金屬離子的常用吸附劑之一。在電鍍中行業(yè)中,鉻是用量較大的一種重金屬原料,在廢水中隨pH值的不同,六價(jià)鉻會(huì)以不同的形態(tài)存在;钚蕴坑蟹浅0l(fā)達(dá)的微孔結(jié)構(gòu)和較高的比表面積,具有極強(qiáng)的物理吸附能力,但是,我們前期研究表明活性炭對以陰離子存在的重金屬吸附效果不佳,對于這種以陰離子存在的吸附質(zhì),需要對活性炭表面進(jìn)行修飾,比如在借助活性炭巨大的比表面積在其表面上負(fù)載鐵或者是其他的正價(jià)金屬,通過對Cr產(chǎn)生化學(xué)吸附作用。達(dá)到去除水中微量Cr的目的。改性后的活性炭完全可以用于處理電鍍廢水中的Cr,且吸附后的水可達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。對于正價(jià)重金屬離子的去除,活性炭是比較有優(yōu)勢的,陳芳艷等以活性炭纖維作為吸附劑,考察了水樣pH和震蕩時(shí)間對去除水中鎘、鎳、銅三種重金屬離子吸附效果的影響。結(jié)果表明,活性炭纖維對水中三種重金屬離子都具有良好的吸附性能,且吸附后的吸附劑易于再生,可重復(fù)利用,是去除水中離子態(tài)重金屬的優(yōu)良吸附劑。

2.2對水中有機(jī)物的吸附

活性炭對水中有機(jī)污染物有良好的吸附能力。如酚類化合物、苯類化合物、石油及石油產(chǎn)品等具有較強(qiáng)的吸附能力,而且對用生物法和其它化學(xué)法難以去除的有機(jī)污染物,除草劑、殺蟲劑、農(nóng)藥、如異臭、亞甲藍(lán)表面活性物質(zhì)、合成染料、胺類化合物、合成洗滌劑及許多人工合成的有機(jī)化合物等都有較好的去除效果。吸附效果好,且沒有副產(chǎn)物的生成,克服了生物和化學(xué)方法處理化可能會(huì)產(chǎn)生更有毒性副產(chǎn)物的這一弱點(diǎn)。同時(shí),活性炭吸附法對微污染有機(jī)物有很好的去除效果,這是其他方法所不及的。所以活性炭一般過濾作為最后的處理。

3 氣體污染防治

3.1室內(nèi)空氣污染的防治

人們的日常生活,如居室、廚房、廁所以及公共場所等,由于人們的生活活動(dòng),都會(huì)給自己的生活小環(huán)境的空氣帶來一定程度的污染。其污染物主要是少量的H2S、SO2、CO、CO2、氮氧化物、NH3、居室裝潢的揮發(fā)性溶劑、油煙及汗酸臭味等等。采用活性炭吸附過濾法較為合適,通常是用活性炭過濾和空調(diào)、換氣設(shè)備聯(lián)用的方法。建議研制吸附性能好、流體阻力小的活性炭制品,嵌裝在空調(diào)或換氣設(shè)備(吸排油煙)的氣體人口位置,可能會(huì)收到理想效果,如能加上定期更換的服務(wù)定會(huì)大受歡迎。

3.2煙氣脫硫

煤和石油的使用都造成硫的排放,由其引起的全球的硫污染已經(jīng)成為大氣污染防治的一個(gè)重要內(nèi)容。我國70%的能源來自燃煤,硫已經(jīng)成為我國大氣污染的主要污染源。據(jù)國家有關(guān)部門的統(tǒng)計(jì),我國絕大部分大中城市和近三分之一的國土都受到酸雨的危害,有個(gè)別城市酸雨的pH已達(dá)到4。防治酸雨已成為我國環(huán)境保護(hù)的緊迫內(nèi)容。要治理硫的污染有兩條路可選:一是盡可能采用含硫低或不含硫能源,二是煙氣脫硫。

3.3種方法各有利弊,石灰乳中和法具有上馬快、易操作的優(yōu)點(diǎn),但生成物為亞石膏,二次處理只能摻入做水泥,硫元素沒有很好利用;高壓電場法具有設(shè)備簡單、硫利用好,這是近年來才研究成功的方法,所得稀硫酸加氨水中和生成硫酸銨作為肥料,但硫化氫脫除有一定困難;活性炭脫硫國內(nèi)外均比較成熟,而且可以脫除SO2、H2S和有機(jī)硫。國外大型煙氣脫硫(如電廠脫硫)和國內(nèi)化肥廠的合成氣脫硫大多采用活性炭脫硫工藝。有研究表明:活性炭脫硫率與活性炭表面含氧基團(tuán)有關(guān),主要與“=C=O”(烯酮基)有關(guān)。此外,活性炭擔(dān)載氧化鋁、硫酸錳、水楊酸和胺基可提高煙氣脫硫能力。

3.4汽車尾氣污染防治

研究表明:汽車已經(jīng)成為城市空氣的重要污染源之一,據(jù)測定,汽車燃油揮發(fā)物造成的污染占汽車總污染的30%~40%,占尾氣排氣污染的60%~70%。燃油揮發(fā)物和排氣中的碳?xì)浠衔镌谧贤饩照射下會(huì)造成光煙霧污染。此外燃油的揮發(fā)既浪費(fèi)了能源,也給司機(jī)和乘客帶來了不愉快的氣味。發(fā)達(dá)國家,如美、日、西歐各國早在20世紀(jì)70年代就用活性炭吸附的燃油蒸發(fā)控制裝置(ELCD)來解決這一問題。我國近年來也正在進(jìn)行這方面的研究開發(fā)。

4 結(jié)束語

綜上所述,隨著社會(huì)發(fā)展步伐的不斷加快,環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重,這在一定程度上給大眾健康帶來了危害,需要加以重視、妥善解決。有研究表明,活性炭在環(huán)境治理過程中顯現(xiàn)出優(yōu)勢性能,其中較為明顯的是自身的吸附功能,繼而能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)境的保護(hù)。

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