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活性炭吸附法广泛用于给水处理及废水二级处理出水的深度处理

发布时间:2019/07/23

活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成,它具有巨大的比表面积(500-1700m2/g)。水处理过程中使用的活性炭有粉末炭和粒状炭两类。粉末炭采用混悬接触吸附方式,而粒状炭则采用过滤吸附方式。活性炭吸附法广泛用于给水处理及废水二级处理出水的深度处理。其主要优点是处理程度高,效果稳定。缺点是处理费用高昂。

活性炭用木屑、果壳、褐煤等含碳物质为原料,经碳化和活化制成。有粉状(粒径为10~50微米)和颗粒状(粒径为0.4~2.4毫米)两种。通性是多孔,比表面积大。总表面积达每克500~1000㎡。主要性能参数是吸附容量和吸附速率。吸附容量是单位重量活性炭达到吸附饱和时能吸附的溶质量,和原料、制造过程及再生方法有关。活性炭吸附容量越大,所用活性炭量越省。吸附速率是指单位重量活性炭在单位时间内能吸附的溶质量。因活性炭吸附有选择性,性能参数应由实验测定。颗粒活性炭要有一定的机械强度和粒径规格。

活性炭在同温同压下,不同吸附剂对一定分子的吸附能力有所不同。

活性炭不断吸附水中溶质和有机废气,直到吸附平衡即溶质浓度不再改变时为止。

活性炭是经过活化处理后的碳,其具备比表面积大,孔隙多的特点,使其具有较强吸附能力。颗粒碳比表面积一般可达700—1200m2/g,其孔径大小范围在1.5nm一5um之间。其活性炭吸附方式主要通过2种途径:一是活性炭与气体分子间的范德华力,当气体分子经过活性炭表面,范德华力起主导作用时,气体分子先被吸附至活性炭外表面,小于活性炭孔径的分子经内部扩散转移至内表面,从而达到吸附的效果,此为物理吸附;二是吸附质与吸附剂表面原子间的化学键合成,此为化学吸附。活性炭吸附一般适用于大风量、低浓度、低湿度、低含尘的有机废气。

工业上常用的活性炭吸附箱、活性炭吸附净化装置常用于有机废气(VOC)的深度净化或高价有机溶剂回收。以大比表面积、高吸附性能的活性炭作为吸附剂,吸附净化有机废气,排出干净的空气。当活性炭达到饱和临界状态时,采用水蒸汽或者惰性气体进行解吸再生,再生的活性炭继续使用,而解吸出来的有机废气,实际是浓缩了的有机废气流,如果有回收价值,可进一步做回收处理;如果没有回收价值,一般通过RCO催化燃烧进行后的净化处理。

目前比较常用的是利用活性炭吸附效率高和催化燃烧使活性炭脱附从而进行重复使用的组合设备,即活性炭吸附浓缩催化燃烧RCO设备。其原理为先将有机废气用活性炭吸附,当快达到饱和时停止吸附,然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生;脱附下来的有机物已浓缩(浓度较原来提高几十倍)并送往催化燃烧室催化燃烧成二氧化碳及水蒸汽排出。当有机废气的浓度达到2000mg/m³以上时,有机废气在催化床可维持自燃,不用外加热。燃烧后的尾气一部分排入大气,大部分被送往吸附床,用于活性炭再生。这样可满足燃烧和吸附所需的热能,达到节能的目的。再生后的可进入下次吸附;在脱附时,净化操作可用另一个吸附床进行,既适合于连续操作,也适合于间续操作。

影响活性炭吸附效率和使用寿命的主要因素有:污染废气的种类和浓度,废气气流的温度、压力、相对湿度、滞留时间等。

活性炭吸附能力主要是受其本身的比表面积、孔隙大小、分子间力、化学键合成等因素影响;而在实际应用中,对活性炭吸附装置的设计,关键是活性炭的过滤面积、过滤风速、活性炭的层厚。

活性炭吸附装置过滤风速在《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》(HJ2026—2013)中,可以查到固定床吸附,采用颗粒状吸附剂气体流速宜低于0.6m/s,采用纤维状吸附剂气体流速宜低于0.15m/s,采用蜂窝状吸附剂气体流速宜低于1.2m/s;过滤面积即可根据处理风量和过滤风速计算得出。



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