催化劑及催化劑載體活性炭在化工、環(huán)保、能源等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,以下從基本概念、特性、作用機(jī)制、應(yīng)用場景幾方面介紹:
基本概念
催化劑:能改變化學(xué)反應(yīng)速率而自身組成、質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后保持不變的物質(zhì)。它能降低反應(yīng)活化能,加快反應(yīng)進(jìn)行。
催化劑載體活性炭:以活性炭為載體負(fù)載活性組分制成的催化劑?;钚蕴坑懈弑缺砻娣e、豐富孔隙結(jié)構(gòu)和良好吸附性能,可作為活性組分的支撐,提高催化劑分散度和穩(wěn)定性。
特性
高比表面積:活性炭比表面積通常達(dá)500 - 1500 m2/g,能為活性組分提供大量分散位點(diǎn),增加反應(yīng)物與活性組分接觸機(jī)會。
豐富孔隙結(jié)構(gòu):有微孔、中孔和大孔,微孔可吸附小分子物質(zhì),中孔利于大分子擴(kuò)散和反應(yīng)物傳輸,大孔提供反應(yīng)物擴(kuò)散通道。
良好吸附性能:可吸附反應(yīng)物、中間產(chǎn)物和雜質(zhì),提高反應(yīng)選擇性,還能富集反應(yīng)物,加快反應(yīng)速率。
化學(xué)穩(wěn)定性好:在多種酸堿環(huán)境和高溫條件下化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,不易與反應(yīng)物或產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
作用機(jī)制
提供活性位點(diǎn):負(fù)載的活性組分分散在活性炭表面,形成高活性位點(diǎn),降低反應(yīng)活化能。
吸附與反應(yīng)協(xié)同:活性炭吸附反應(yīng)物到其表面,使反應(yīng)物在活性位點(diǎn)附近富集,增加反應(yīng)概率。
穩(wěn)定活性組分:活性炭可防止活性組分團(tuán)聚和流失,保持催化劑活性和穩(wěn)定性。
應(yīng)用場景
石油化工:用于加氫、脫氫、異構(gòu)化等反應(yīng),如石蠟加氫精制,去除硫、氮等雜質(zhì)。
環(huán)境保護(hù):處理廢氣和廢水,如處理含揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)廢氣,催化燃燒將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水;處理含重金屬廢水,吸附重金屬離子并催化其還原沉淀。
能源領(lǐng)域:在燃料電池中作為催化劑載體,提高電池性能和穩(wěn)定性;用于生物質(zhì)氣化制氫,促進(jìn)反應(yīng)進(jìn)行。
精細(xì)化工:參與藥物合成、香料制備等反應(yīng),提高反應(yīng)選擇性和產(chǎn)率。
利用活性炭的吸附性處理混凝沉淀
1.凝劑效果比較試驗(yàn):分別采用聚合硫酸鐵(PFS)、混合氯化鋁(PAC)、明礬作混凝沉淀劑,結(jié)果表明,采用明礬作為混凝劑較為經(jīng)濟(jì)合理,其用量一般可控制在30mg/L左右。
2.沉降時間對廢水的影響:確立混凝后的靜置時間為30min。
3.吸附試驗(yàn):粉末活性炭的用量比顆粒活性炭的用量少,基本在其一半的情況下,即可達(dá)到相同的效果。同時,由于粉末活性炭易進(jìn)入精礦,不會在水循環(huán)中積累,故選用其做為吸附劑。其用量一般為50~100mg/L。
4.聚丙烯酰胺PAM對混凝效果的影響:PAM的加入,進(jìn)一步提高了廢水的混凝處理效果,但由于其是有機(jī)高分子,導(dǎo)致水中COD值上升.在實(shí)踐中,將混凝處理效果的變化和COD值的增加結(jié)合考慮,一般采用PAM的投入量0.2mg/L即可。
5.浮選試驗(yàn):廢水經(jīng)混凝沉淀、活性炭吸附后,可全部回用,且對選礦指標(biāo)無任何影響。經(jīng)過明礬(30mg/L)、PAM(0.2mg/L)}昆凝沉淀,然后用粉末活性炭(50~100rag/L)工藝凈化后,出水水質(zhì)不但達(dá)到國家礦山廢水排放標(biāo)準(zhǔn),而且回用結(jié)果表明,經(jīng)該工藝處理后的廢水,不僅可以全部回用,不影響選礦指標(biāo),在選礦過程中還減少了浮選藥劑用量,給企業(yè)帶來了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。同時,由于廢水的回用,使每天的新鮮水用量減少,這對于水資源短缺的我國來說,更具有減少污染、凈化環(huán)境的社會意義。該法流程簡單,效果好,具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。
垃圾焚燒過程中使用活性炭主要是為了吸附二噁英等有害物質(zhì),以下從原理、作用、使用方式、面臨挑戰(zhàn)幾方面為你詳細(xì)介紹:
原理
二噁英是一類具有強(qiáng)烈毒性的有機(jī)化合物,在垃圾焚燒過程中容易產(chǎn)生?;钚蕴烤哂胸S富的微孔結(jié)構(gòu),比表面積大,這使得它能夠提供大量的活性位點(diǎn)。當(dāng)含有二噁英的煙氣通過活性炭層時,二噁英分子會被吸附在活性炭的微孔表面,從而從氣相中轉(zhuǎn)移到固相活性炭上,達(dá)到去除二噁英的目的。同時,活性炭也能吸附其他一些揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)和重金屬等有害物質(zhì)。
作用
去除二噁英:這是活性炭在垃圾焚燒中關(guān)鍵的作用。二噁英具有致癌、致畸、致突變等嚴(yán)重危害,通過活性炭吸附可以有效降低煙氣中二噁英的排放濃度,使其達(dá)到嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。
吸附重金屬:垃圾焚燒產(chǎn)生的煙氣中含有鉛、汞、鎘等重金屬污染物,這些重金屬對人體和環(huán)境都有很大危害。活性炭可以吸附這些重金屬離子,減少其在環(huán)境中的擴(kuò)散。
去除揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs):VOCs是形成細(xì)顆粒物(PM2.5)和臭氧的重要前體物,活性炭能夠吸附多種VOCs,有助于改善空氣質(zhì)量。
使用方式
移動床:活性炭以一定的流速通過移動床反應(yīng)器,與煙氣逆流或順流接觸,進(jìn)行吸附反應(yīng)。這種方式可以使活性炭與煙氣充分接觸,提高吸附效率,但設(shè)備相對復(fù)雜,運(yùn)行成本較高。
固定床:活性炭填充在固定的反應(yīng)塔內(nèi),煙氣通過固定床時與活性炭接觸并被吸附。固定床結(jié)構(gòu)簡單,操作方便,但活性炭的更換較為麻煩,且容易出現(xiàn)局部吸附飽和的情況。
布袋除塵器協(xié)同吸附:將活性炭噴入布袋除塵器前的煙氣管道中,活性炭與煙氣混合后進(jìn)入布袋除塵器,活性炭顆粒被截留在濾袋表面,繼續(xù)與煙氣中的污染物發(fā)生吸附反應(yīng),后隨濾袋一起被更換或再生。這種方式結(jié)合了活性炭吸附和布袋除塵的優(yōu)點(diǎn),具有較高的去除效率。
面臨挑戰(zhàn)
成本問題:活性炭的生產(chǎn)成本較高,且在使用過程中需要不斷補(bǔ)充,這增加了垃圾焚燒處理的運(yùn)營成本。
二次污染:使用后的活性炭含有大量的二噁英、重金屬等有害物質(zhì),如果處理不當(dāng),會造成二次污染。目前,對廢舊活性炭的處理主要采用焚燒或填埋的方式,但這些方式也存在一定的環(huán)境風(fēng)險。
吸附容量有限:隨著吸附過程的進(jìn)行,活性炭會逐漸達(dá)到吸附飽和狀態(tài),吸附能力下降,需要及時更換或再生,否則會影響去除效果。
果殼活性炭以核桃殼、杏殼、桃殼為原料,經(jīng)系列生產(chǎn)工藝精制而成,外觀呈黑色顆粒狀。優(yōu)點(diǎn)是孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),比表面積大,吸附性能強(qiáng),庫層陰力小,化學(xué)性能穩(wěn)定,易再生。適用于高純度的生活飲用水、工業(yè)用水和廢水處理的深度凈化脫氯、脫色、除臭和黃金提煉等方面。
常用規(guī)格:1-2mm、2-4mm、4-8mm、8-16、16-32、20-40、40-80等,其它規(guī)格可以根據(jù)客戶需求進(jìn)行加工生產(chǎn)。 技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目 測試數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 測試數(shù)據(jù)
粒徑 0.4 3mm 真比重 2 2.2g/cm3
苯粉吸附率 ≥450mg/g 堆比重 0.45 0.55g/cm3
強(qiáng)度 ≥80 95% 總孔容積 0.7 1cm3/g
碘值 900 1100mg/g 比表面積 900 1100m2/g
亞甲蘭值 100 150mg/g PH值 8 10
半脫氯值 ≤5cm 灰份 ≤8 12%
水份 ≤3% 比熱 1.00J/g.℃
具體用途:
主要用于食品、飲料、純凈水過濾、電廠鍋爐廢水處理、生活用水和工業(yè)用水的除氯、除異味及液體過濾、環(huán)?;钚蕴?,能有效水中酚、汞、鉛、、重金屬等有害物質(zhì)。
注意事項(xiàng):
1、果殼活性炭在運(yùn)輸過程中,防止與堅硬物質(zhì)混狀,不可踩、踏,以防炭粒破碎,影響質(zhì)量。
2、果殼活性炭屬于多孔型吸附劑,所以在運(yùn)輸儲存和使用過程中,都要防止水浸,因水浸后,大量水充滿活性空隙,使其失去作用。
3、防止焦油類物質(zhì)在使用過程中,應(yīng)禁止焦油類物質(zhì)帶入活性炭床,以免堵塞活性炭空隙,使其失去吸附作用。
4、防火活性炭在儲存或運(yùn)輸時,防止與火源直接接觸,以防著火、活性炭再生時避免進(jìn)氧并再生,再生后用蒸汽冷卻降至80℃以下,否則溫度高(活性炭燃點(diǎn)500℃),遇氧,活性炭自燃。 包裝與儲存:
25kg/袋(編織袋包裝,內(nèi)襯聚乙烯塑料薄膜)。
儲存過程中注意,防潮、防曬、防水,盡量避免包裝破損,以免影響吸附效果。
核工業(yè)活性炭是一種為核工業(yè)領(lǐng)域設(shè)計和制造的吸附材料,具有的吸附性能、化學(xué)穩(wěn)定性和輻射抗性,主要用于放射性物質(zhì)的吸附、去除和凈化。它在核電站、核燃料循環(huán)、核廢物處理以及核事故應(yīng)急響應(yīng)中發(fā)揮著重要作用。
核工業(yè)活性炭的主要特點(diǎn):
高吸附性能:
核工業(yè)活性炭具有的比表面積和孔隙結(jié)構(gòu),能夠吸附放射性氣體(如碘、氪、氙等)和液體中的放射性物質(zhì)。
對碘(尤其是碘-131)的吸附能力尤為,常用于核電站的放射性氣體凈化系統(tǒng)。
化學(xué)穩(wěn)定性:
核工業(yè)活性炭通常經(jīng)過特殊處理,具有的化學(xué)穩(wěn)定性,能夠抵抗強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高溫環(huán)境,適應(yīng)核工業(yè)中的苛刻條件。
輻射抗性:
核工業(yè)活性炭能夠承受高劑量輻射,不會因輻射而分解或失效,適合在核反應(yīng)堆和核廢物處理中使用。
耐高溫性:
核工業(yè)活性炭通常具有較高的耐溫性能,能夠在高溫環(huán)境下保持吸附性能,適用于核反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)或放射性氣體凈化系統(tǒng)。
定制化設(shè)計:
根據(jù)不同的應(yīng)用場景,核工業(yè)活性炭可以定制化設(shè)計,例如調(diào)整孔徑分布、表面化學(xué)性質(zhì)等,以滿足特定的吸附需求。
核工業(yè)活性炭的主要應(yīng)用:
核電站放射性氣體凈化:
用于吸附核電站運(yùn)行過程中產(chǎn)生的放射性氣體(如碘、氪、氙等),防止放射性物質(zhì)泄漏到環(huán)境中。
核燃料循環(huán):
在核燃料的生產(chǎn)、加工和處理過程中,用于吸附和去除放射性物質(zhì),確保工藝的安全性和清潔性。
核廢物處理:
用于核廢物的凈化和處理,吸附放射性液體或氣體中的有害物質(zhì),減少對環(huán)境的污染。
核事故應(yīng)急響應(yīng):
在核事故(如切爾諾貝利、福島核事故)中,核工業(yè)活性炭被廣泛用于吸附放射性碘和其他有害氣體,防止其擴(kuò)散到環(huán)境中。
核醫(yī)學(xué)和科研:
在核醫(yī)學(xué)和核科學(xué)研究中,核工業(yè)活性炭用于吸附和分離放射性同位素,支持科研和醫(yī)療應(yīng)用。
核工業(yè)活性炭的制備:
核工業(yè)活性炭的制備通常采用特殊的原料(如煤、木材、果殼等)和工藝,經(jīng)過高溫炭化、活化處理,并可能進(jìn)行表面改性或負(fù)載特定化學(xué)物質(zhì),以提高其吸附性能和輻射抗性。
總結(jié):
核工業(yè)活性炭是核工業(yè)中不可或缺的關(guān)鍵材料,具有高吸附性能、化學(xué)穩(wěn)定性和輻射抗性,廣泛應(yīng)用于放射性氣體凈化、核燃料循環(huán)、核廢物處理和核事故應(yīng)急響應(yīng)等領(lǐng)域,為核能的安全利用和環(huán)境保護(hù)提供了重要保障。
溶劑回收活性炭是一種用于回收有機(jī)溶劑的活性炭產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于化工、制藥、噴漆、印刷、電子等行業(yè)中揮發(fā)性有機(jī)溶劑(VOCs)的回收處理。它通過物理吸附的方式將廢氣中的有機(jī)溶劑吸附下來,經(jīng)過脫附再生后實(shí)現(xiàn)溶劑的循環(huán)利用,從而達(dá)到環(huán)保和節(jié)約成本的雙重目的。
溶劑回收活性炭的主要特點(diǎn):
高比表面積:通常具有800~1200 m2/g的比表面積,提供更多的吸附位點(diǎn),增強(qiáng)吸附能力。
高機(jī)械強(qiáng)度:在氣體流動過程中不易破碎,適合長期使用和循環(huán)再生。
良好的選擇性吸附性能:對不同有機(jī)溶劑(如苯類、酮類、酯類、醇類、烴類等)有良好的選擇性吸附能力。
熱穩(wěn)定性好:可承受較高的脫附溫度(一般在100~200℃之間),便于熱再生處理。
疏水性或親水性可選:根據(jù)應(yīng)用需求可選擇不同表面性質(zhì)的活性炭,以適應(yīng)水汽和溶劑共存的環(huán)境。
應(yīng)用領(lǐng)域:
噴漆行業(yè):回收噴漆過程中產(chǎn)生的甲苯、二甲苯等溶劑。
印刷行業(yè):回收油墨中使用的乙醇、異丙醇、乙酸乙酯等。
化工行業(yè):用于各種有機(jī)溶劑的回收與提純。
制藥行業(yè):回收生產(chǎn)過程中使用的有機(jī)溶劑。
電子行業(yè):用于潔凈室中VOCs的控制與回收。
常見種類:
煤質(zhì)溶劑回收活性炭:以無煙煤為原料,機(jī)械強(qiáng)度高,適合高溫脫附。
木質(zhì)溶劑回收活性炭:以果殼或木材為原料,孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá),適合低濃度溶劑回收。
椰殼溶劑回收活性炭:具有高比表面積和良好的吸附性能,但機(jī)械強(qiáng)度略低,多用于要求高的吸附場合。
使用方式:
溶劑回收活性炭通常裝填在固定床吸附塔中,廢氣通過活性炭層時,有機(jī)溶劑被吸附;當(dāng)活性炭吸附飽和后,通過加熱(如熱氮?dú)?、蒸汽等)進(jìn)行脫附,使活性炭再生,溶劑得以回收。
如果你有具體的應(yīng)用場景或想了解某種特定類型的溶劑回收活性炭,我可以提供更詳細(xì)的信息。