第一步:原料预处理活性炭原料的预处理包括脱灰和预氧化。活性炭生产原料为木质、煤质等天然产物,均含有一定量的杂质,如Si、Al、Ca、Mg等元素,这些成分在活性炭制备过程中有极敏感的阻止微孔形成的作用通过对原料脱灰预处理,能显著提高活性炭性能。原料预氧化处理一般有干和湿两种方法干法为在一定加热条件下,用空气、氧气等气体作为氧化剂,湿法则常用硝酸、硫酸等作氧化剂。研究表明,氧化预处理可获得煤质活性炭比表面积3 000m2/g,碘吸附值1 500mg/g,亚甲基蓝吸附值300 mg/g,苯酚吸附值250 m g/g的性能,对于木质活性炭的亚甲基蓝吸附值可达到760 mg/g。第二步:使用催化活化剂当利用物理活化法制备超级活性炭时,添加催化剂进行催化活化可成倍提高反应速率,降低活化温度,并且孔径分布集中。例如,国内专利以采用钙催化物理活化法,C-H2O反应活化能从185 kJ/mol降低到164~169 kJ/mol,孔径集中于5~10 nm。 活性炭厂家指出,日本专利采用过渡金属元素作催化剂,不仅减少了反应时间,而且获得比表面积达到2 500~3 000m2/g的超级活性炭,有代表性的过渡金属化合物有Fe2 (NO3)3、Fe(OH)3、FePO4、FeBr3、Fe2O3等。但过快的反应速度可能会使微孔壁面被烧穿,破坏微孔结构。第三步:使用模板在无机物模板内很小空间(纳米级)中引入有机聚合物并使其炭化,然后用强酸将模板溶掉后即可制得与无机物模板的空间结构相似的多孔炭材料,该方法可制得孔径分布窄、选择吸附性高的中孔活性炭。美国、日本有利用硅凝胶微粒(75~147μm,比表面积470m2,孔径 nm)作为模板,制成比表面积1 100~2 000m2/g,孔径为1~10 nm,并集中在2 nm的窄孔径分布的活性炭材料。利用模板法制备活性炭的优点是可以通过改变模板的方法控制活性炭的孔分布,但该方法的缺点是制备工艺复杂需用酸去掉模板,使成本提高。
活性炭是利用木炭、木屑、椰子壳一类的坚实果壳、果核及优质煤等做原料,通过物理和化学方法,经过高温炭化、活化、酸洗、漂洗等一系列工艺而生成的黑色、无味、无毒的物质。它具有高达600-2000m2/g的比表面和物理吸附与化学吸附的双重特性。它含有半径为1000 oA以上大孔、100-200oA过渡孔与20 oA以上微孔的分布结构。能选择吸附气相、液相中的小分子到大分子的各类物质,达到脱色、除臭消毒,去污提纯之目的。
选用优质果炭或者无烟煤为原料,采用先进设备,经炭化、活化、精选、破碎、筛分、酸洗、干燥等工艺精制而成。产品具有极其发达的微孔结构,比表面积大的特点。
煤质活性炭通常炭化的温度在350-600℃。在炭化过程中大部分非碳元素——氢和氧因原料的高温分解首先以气体形式被排除,排除了原料中的挥发分和水分,而获释的元素碳原子则组合成通称为基本石墨微晶的有序结晶生成物,使得炭颗粒形成了初步孔隙,具备了活性炭原始形态的结构。原料经过炭化之后,我们称之为炭化料,炭化料已经具备了一定的吸附能力,但吸附能力极低,经检测一般炭化料碘吸附值只有200mg/g左右。活化方法根据活化剂的不同分为物理活化法(也称气体活化法)和化学活化法。
化学是重要的基础科学之一,是一门以实验为基础的学科,在与物理学、生物学、地理学、天文学等学科的相互渗透中,得到了迅速的发展,也推动了其他学科和技术的发展。下文是我为大家搜集整理的关于大学化学毕业论文的内容,欢迎大家阅读参考! 大学化学毕业论文篇1 浅议化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响 微生物燃料电池(MFC)是一种可以将废水中有机物的化学能转化为电能同时处理废水的新型电化学装置。但输出功率低、运行费用高且性能不稳定等严重制约了MFC的实际应用。影响MFC性能的主要因素有产电微生物、阴极催化剂、电极材料、反应器构型及运行参数等。其中,阴极是影响MFC性能及运行成本的重要因素。目前,有学者通过筛选电极材料及对电极材料进行改性来提高MFC性能和降低成本,效果较为显着。因此,笔者采用HNO3氧化碳毡,制作改性碳毡空气阴极,研究化学氧化改性对碳毡空气阴极表面特征的影响;并通过循环伏安测试,考察改性后碳毡阴极的稳定性。 1材料与方法 试验装置及材料 采用连续流运行方式,试验装置主体是由有机玻璃制成的圆柱体,中间阳极室有效容积为36mL(内径为2cm,高为),为确保阳极室的厌氧环境,用密封柱密封。阴极在阳极室外侧壁围绕。装置总容积为,密封盖上有阳极孔、阴极孔及检测孔,以便用铜导线、鳄鱼夹来连接外电路,外接1000Ω电阻作为负载。进水口设计在底部中央,制备成无膜上升流式反应器。阳极是直径为1cm的碳棒,阴极是厚度为3cm的碳毡,输出电压由万用表采集。 原水水质及运行参数 垃圾渗滤液取自沈阳市老虎冲垃圾填埋场的集水井,其水质如表1所示。接种微生物为取自UASB反应器中的厌氧颗粒污泥,接种量为25mL。启动期的进水流量控制在30mL/h,COD约为500mg/L。稳定运行后进水流量逐步提升到90mL/h,COD提升到1500mg/L。 装置在32℃下恒温运行。MFC接种厌氧污泥后,先用COD为1000mg/L的垃圾渗滤液驯化一个周期,使阳极的产电微生物成功挂膜,MFC运行稳定后,再以COD为1500mg/L的垃圾渗滤液作为阳极进水。 改性碳毡空气阴极的制备 阴极预处理:将碳毡剪成所需尺寸,然后浸泡在1mol/L的盐酸溶液中,目的是去除碳毡中的杂质离子,24h后取出,用去离子水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。 碳毡改性:将预处理过的碳毡浸入65%~68%的浓硝酸中,用水浴加热至75℃,处理不同时间后取出并用蒸馏水反复清洗直至清洗液为中性,放入105℃烘箱中干燥2h。 催化剂吸附:将经改性后的碳毡放入Fe/C催化剂溶液(硝酸铁浓度为,活性炭粉为1g)中,于磁力搅拌器上搅拌30min,然后取出碳毡放入105℃烘箱中烘干。 分析项目和方法 外电阻R通过可调电阻箱控制,电压由万用表直接读取,功率密度P通过公式P=U2/RV计算得到,其中U为电池电压,V为阳极室体积。 表观内阻采用稳态放电法测定。 循环伏安测试以饱和甘汞电极作为参比电极,采用传统三电极体系,电化学工作站为EC705型。 电极电导率采用伏特计测定,COD采用快速密闭消解法测定,NH+4-N采用纳氏试剂光度法测定。 2结果与讨论 改性时间对催化剂担载量的影响 电极表面催化剂担载量是影响电极性能的直接因素,而化学改性将影响电极吸附催化剂的担载量(如表2所示)。碳毡经过HNO3化学氧化处理不同时间后,其质量均出现一定程度的减少,且随着处理时间的增加,单位质量碳毡减少量也逐步增加,同时,单位质量碳毡所吸附催化剂的量也增加。这是由于HNO3的氧化作用使碳毡结构发生了变化,表面沟壑加深加密,粗糙度和表面积增加。同时碳毡表面的H+易被催化剂Fe3+取代,也有利于阴极催化剂的吸附。 化学改性时间对电导率的影响 电极电导率是表征电极性能的重要参数之一。考察了碳毡空气阴极化学改性时间对其电导率的影响, 经改性后碳毡空气阴极的电导率明显提高,且随着处理时间的增加,电导率升高,当化学改性时间达到6h后,电导率趋于稳定。 这是因为碳毡具有石墨层状结构,层与层之间主要是以范德华力相结合,故层间较易引入其他分子、原子或离子而形成层间化合物。应用HNO3处理碳毡时,HNO3分子嵌入层间,同时吸引石墨电子,使其内部空穴增多,因此大大提高了碳毡的电导率。当碳毡层间嵌入的HNO3分子达到饱和时,将不再影响碳毡的电导率。 改性时间对MFC电化学性能的影响 对产电性能的影响 分别选取经HNO3氧化0、2、4、6、8、10h的碳毡制备碳毡空气阴极,并以石墨棒为阳极,垃圾渗滤液为燃料构建MFC,进行产电试验。极化曲线斜率和功率密度是表征MFC产电性能的两个重要参数,因此,通过测定输出电压和电流等参数,分别得到极化曲线和功率密度曲线。整个试验过程保持进水流量为120mL/h,反应温度为32℃。经HNO3改性的碳毡空气阴极MFC的极化都经历了活化极化、欧姆极化和浓度极化三个阶段。随着HNO3改性时间的延长,活化极化、欧姆极化和浓度极化损耗逐渐减小,电池的极化曲线斜率逐渐减小,即表观内阻逐渐降低;当改性时间为6h时,极化曲线斜率达到最小,表明此时表观内阻最小(358Ω)。之后,随改性时间的增加,极化曲线斜率增大,即表观内阻增大。 随着处理时间的增加,电池的功率密度同样经历了一个先增高再降低的过程,与图2的规律基本一致。其中当处理时间为6h时,电池的产电性能最好,最大功率密度达到,较未经HNO3处理的MFC的最大功率密度()增大了倍。由此可知,通过HNO3化学氧化改性碳毡空气阴极是改善MFC产电性能的有效方式之一。 对CV曲线的影响 循环伏安法(CV)是表征MFC放电容量的重要方法之一。化学改性碳毡空气阴极MFC的CV曲线如图4所示。其中,扫描速度为50mV/s,扫描范围为-1~1V。扫描曲线以下的积分面积代表了电池的放电容量。由此可知,随着处理时间的增加,放电容量先增加后减小,化学氧化时间为6h时,构建的MFC放电容量最大,即MFC性能最好。综上所述,HNO3化学氧化碳毡空气阴极的最佳时间为6h。 的产电除污稳定性 产电性能稳定性 对经HNO3化学氧化处理6h的碳毡空气阴极MFC进行了CV测试,共进行了21次循环扫描,结果表明:随着循环次数的增加,曲线形状几乎没有改变,第1、6、11、16、21次的循环伏安曲线基本重合,面积近乎恒定,即放电容量几乎没有变化,说明电池性能比较稳定,能够长期稳定运行。 在其他条件不变的情况下,采用经HNO3氧化6h的碳毡作为阴极,保持进水流量为120mL/h,外接1000Ω电阻持续运行14d,每天记录输出电压。 在最初的3d内,输出电压从62mV增加到483mV,第4天达到最大为492mV,接下来的一周则稳定在470mV左右。随着运行时间的增加,电压略有下降,这可能是阳极室溶液的不断流动,冲刷阳极,带出一定量产电菌同时增加了电池的内阻所致,但总体上电池的运行比较稳定。 除污性能稳定性 采用经HNO3化学氧化6h的碳毡作为阴极、石墨棒作为阳极、外接1000Ω电阻的MFC,以连续流方式处理垃圾渗滤液。试验过程中原水COD为(2376±200)mg/L,NH+4-N为(151±10)mg/L,保持进水流量为120mL/h、温度为32℃,反应初期(1~5d),出水COD浓度急剧下降,之后出水COD浓度逐渐趋于稳定。 COD由初始的(2376±200)mg/L降到(238±15)mg/L,去除率达到~,高于谢珊等采用两瓶型MFC处理垃圾渗滤液对COD的去除率()。而氨氮则由初始的(151±10)mg/L降到(86±5)mg/L,去除率达到~。去除的氨氮中部分以NH+4形式随水流进入阴极室,在阴极室扩散到空气中或转化为其他形式的氮,部分在阳极室作为电子供体被氧化。He等的研究也证实了氨氮可以作为MFC的燃料。 3结论 ①碳毡空气阴极吸附的催化剂量随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,但是过量的催化剂不但不能促进反应,反而会增加电池内阻从而降低电池产电性能。碳毡空气阴极电导率随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加而增加,并逐渐趋于稳定。 ②随着HNO3化学氧化碳毡时间的增加,碳毡空气阴极MFC的功率密度、放电容量呈现先升高后降低的趋势,而极化曲线斜率呈现先降低后升高的趋势。 ③HNO3化学氧化碳毡的最佳时间为6h。阴极改性6h后电池产电性能较稳定,最大功率密度比未改性增大倍,达到了,内阻降低到358Ω。 ④阴极改性6h后的MFC处理垃圾渗滤液的性能稳定。当进水COD为(2376±200)mg/L、NH+4-N为(151±10)mg/L时,对两者的去除率分别为(~)和(~)。 参考文献: [1]布鲁斯·洛根。微生物燃料电池[M].北京:化学工业出版社,2009. [2]FomeroJJ,RosenbaumM,CottaMA,[J].EnvironSciTechnol,2008,42(22):8578-8584. [3]李明,邵林广,梁鹏,等。集电方式对填料型微生物燃料电池性能的影响[J].中国给水排水,2013,29(9):24-28. 大学化学毕业论文篇2 浅谈化学分子力学对建筑建材选用的影响 引言 化学的应用给人类文明带来了翻天覆地的变化,在建筑领域,基于化学基础上的新型建筑建材的开发和利用提高了建筑的质量及建筑的安全性、稳定性、美观性等,是现代建筑研究的重要话题。此外,随着地球资源的日益紧张,环境污染的日益严峻,现代建材的研究和应用更为人们所重视,基于化学分子力学对建筑建材的选择和应用途径也日趋广泛。 1 建筑建材的选择和应用 现代建筑建材选择和应用的现状 伴随着人类文明的发展,建筑建材的生产工艺日益改进,生产技术的现代化,实现了建筑建材生产的智能化、自动化,各类建筑材料在科技发展的影响下不断优化。例如,混凝土的应用,它不仅是一种建筑材料,更具有装饰等作用。如利用混凝土砌块装饰建筑物墙壁,不但具有一定的美观性,还具有保温、隔热等效果。在高分子化学建材应用上,国外的发展要优于国内,例如塑料地板、高分子防水卷材等高分子化学建材最早出现与国际市场,被一些发达国家广泛应用。当前,建筑建材的选择和应用趋于高科技、多功能化,人们对建筑建材的性能、装饰效果、环保作用等有了更高要求。例如,涂料的选择,功能多、污染小、性能高、装饰效果强的材料更受欢迎。总之,人们对建筑建材的选择已由传统的实用性,转向了性价比高、性能好、低碳环保、功能多等多元方向。 新型化学建筑材料 新型化学建筑建材能赋予建筑新功能,在节约能源、优化环境等方面也有突出表现。例如建筑物墙体,可选择非粘土砖、建筑墙体板材、钢结构、玻璃结构等,其性能明显优于传统墙体。如玻璃结构,透光性好、装饰性强,给人以时尚、美观、大气之感。同时,新型化学建筑建材的多样性,使其具备更广泛的功能。例如塑料,新型塑料门窗,不仅美观、轻便、易安装,还具有很好的隔热性、耐腐性等; 又如新型的塑料管材,不但克服可传统管材的易腐蚀、易生锈、易老化等缺点,还具质轻、易安装、无污染等特点,极适合现代建筑环境; 再如塑料地板,节省原料,运输、施工方便,能带给人更好的舒适,具有良好的装饰效果好,是现代建筑建材的“新宠”。此外,混凝土、涂料等,在化学发展的影响下也具有更多、更广泛的用途,例如涂料的防水、防火、防毒、杀虫、隔音、保温等作用。 建筑建材的选择和应用原则 建筑建材的选择首先要满足应用需求,确保建筑建材选择的应用性能,确保其应用方便、应用安全和应用效果。其次,考虑建筑建材的美观性,建筑不是把好的东西堆积起来,而是一种艺术的创造与实践。 再次,充分考虑建筑建材的性价比,确保建筑工程的综合效益。在选择建筑建材时,先对建筑建材的特点、性能进行充分的了解,结合建筑需求,科学的选择适当的建筑建材。再对建筑建材的使用环境、使用目标进行综合的分析和研究,确保建筑建材应用的效果和性能,提高建筑物的功能性、美观性。最后,要全面认知建筑建材的应用工艺,确保建筑建材性能的发挥。例如混凝土,不但要了解各种混凝土的特点、配置比例等,还要重视其混合工艺,确保混凝土能到达理想的建筑效果。因此,建筑建材的选择是需要非常慎重的,而且需要遵循必要的应用原则。 2 化学分子力学对建筑建材的选择和应用的影响 新型建筑建材种类繁多、功能齐全。例如涂料,有有机水性涂料、溶剂类涂料等,在应用上也有较大区别。新型涂料应用化学知识,使涂料具有低污染、高性能、隔热、防火等多种功能,在材料选择时,要充分考虑建筑建材的应用目的,以达到工程施工的最大效益。又如保温隔热材料,现在常用的有玻璃棉、泡沫塑料等,这些材料的选择和应用与化学分子力学息息相关。以混凝土为例,要选择高性能的混凝土,首先,要了解混凝土的特点,它是一种由水泥、砂石、水、胶凝材料等按一定比例混合而成的复合材料。在材料的选择与应用中,必须认清其复合材料性质和各种混合比例,同时掌握混凝土的搅拌、成型、养护等等。 其次,在混凝土基本特点基础上,科学认知混凝土的集中搅拌特点,科学搭配各种材料比例,确保建筑建材的工作性、效益性和性价比。再次,在实践中结合理论科学的进行建筑建材的选择和应用。如通常情况下,建筑中会使用硅酸盐水泥,在该类建筑建材的选择上,不能单方面的考虑某一方面,要综合考虑,全面了解、可选选择。例如,在配置C40 以下的流态混泥土时,选择 42. 5Mpa 普硅水泥就不太合适,应结合应用需求,选择 32. 5Mpa 普硅水泥,避免选择的盲目性带来施工的不便。 此外,混凝土的选择要科学的利用化学知识,如相同标号的混凝土,要选择强度系数大,确保混凝土的耐久性; 相同强度的混凝土,则要选择需水量小的,降低水泥用量,确保水灰比例的科学性。同时,注重季节、气候等对于建筑建材化学性能的影响,如在混凝土配置中选择水泥,如在冬季施工则易采用 R 型硅酸盐水泥,搭配合适的掺料、外加剂等,确保混凝土性能。总之,化学丰富了现代建筑建材市场,为建筑提供了更多的选材机遇,而新型的建筑建材的使用一定要避开盲目性、跟风性,应在建筑目的的指导下,结合建筑建材性能,利用化学分子力学等知识,科学的、适当的对其进行选择和应用,以提高建筑建材的应用效果和应用价值。化学的分子力学,在建筑建材中应用非常广泛,基于建筑建材的化学分子力学应用,可以将建材的使用效率和使用效果做到最佳。总之,要充分利用化学分子力学的原理,在建筑建材中实现广泛的推广性使用,逐步加强对于化学原理的实际应用,从而达到推动行业发展的目的。 3 结语 高科技带来了建筑建材的高性能、多功能及轻便、美观等等。如玻璃材料钢化、夹丝、夹层等工艺不但提高了玻璃的安全性、抗压性,还对玻璃的隔音性、保温性等有很大的优化作用。随着化学工业的发展,越多的不可能变为可能,玻璃墙、塑料地板等,不断的丰富人类的建筑需求,提升建筑品味,使城市建设的风景更加多姿多彩。 参考文献 [1]辉宝琨。压力输送式预拌特种干混砂浆生产工艺选择[J].广东建材,2013( 9) . [2]崔东霞,费治华,姚海婷等,粉煤灰与化学外加剂对高性能混凝土开裂性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2011( 4) . 猜你喜欢: 1. 大学毕业论文范文化学 2. 化学毕业论文精选范文 3. 大学化学论文范文 4. 化学毕业论文范文参考 5. 化学本科毕业论文范文
1 原料选择按原理来说,所有的煤炭都可以生产制作成活性炭。但因不同的煤质生产的出来的活性炭品质有很大差异,为了更好的适应市场和让资源得到合理的利用,目前国内煤质活性炭的生产原料,主要采用山西大同地区的弱粘结性烟煤和宁夏的太西无烟煤。此外,新疆烟煤也适宜制作活性炭。近几年受新疆地区煤层开发和经济发展的影响,现在采用新疆烟煤生产活性炭的厂家也越来越多。另外陕西神木地区也有部分企业使用当地烟煤生产活性炭,但活化出来的产品吸附值普遍较低,碘吸附值主要在400-700mg/g(国标87标)。2 炭化活化工段“活性炭是一种含碳材料经过炭化、活化处理后的炭质吸附剂”,据此句定义可知生产活性炭有两个必备的工段,就是炭化和活化。炭化是活性炭制造过程中的主要热处理工艺之一,常采用的设备主要有流态化炉、回转炉和立式炭化炉。煤质活性炭通常炭化的温度在350-600℃。在炭化过程中大部分非碳元素——氢和氧因原料的高温分解首先以气体形式被排除,排除了原料中的挥发分和水分,而获释的元素碳原子则组合成通称为基本石墨微晶的有序结晶生成物,使得炭颗粒形成了初步孔隙,具备了活性炭原始形态的结构。原料经过炭化之后,我们称之为炭化料,炭化料已经具备了一定的吸附能力,但吸附能力极低,经检测一般炭化料碘吸附值只有200mg/g左右。活化方法根据活化剂的不同分为物理活化法(也称气体活化法)和化学活化法。煤质活性炭常用的活化方法是物理活化法,以水蒸气、烟道气(水蒸气、CO2、N2等的混合气)、CO2或空气等作为活化气体、在800-1000℃的高温下与炭化料接触进行活化(实际生产过程中最常使用烟道气)。活化过程通过开放原来闭塞的孔隙、扩大原有孔隙和形成新的孔隙三个阶段达到造孔的目的。活化主要是通过活化炉设备进行活化反应造孔,当下主流有斯列普炉(SLEP)、斯克特炉(STK)、耙式炉、回转炉,目前在国内斯列普炉是使用最多的气体活化法炉型。3 成品工段成品工段主要是根据应用需要制作成粒度不同的产品,对于颗粒炭,主要有破碎、筛分和包装三个过程。破碎设备通常是采用双辊式破碎机,通过调节双辊之间的间隙大小,控制产品的粒度大小,以提高合格粒度筛分的得率。筛分设备通常采用振动筛,将破碎后的物料筛分成粒度较大、合格和粒度较小的三种。在实际生产过程中往往会在振动筛上加多层筛网筛出几种粒度范围内的产品,最后将粒度合格的产品进行包装销售。工业应用中通常采用500kg/包和25kg/包的方式进行包装。另外在生产过程中,对于特殊用途的产品也会用去石机和除铁机以降低产品的灰分。对于粉末活性炭,主要是通过磨粉和包装两个过程。磨粉现在基本上大多工厂都是采用雷蒙磨设备生产,通过调节磨机的分析器可以生产出粒度为200目和325目的成品粉炭。4 深处理工段针对某些特殊用途的产品,会将成品炭再进行酸洗、碱洗、水洗等深加工处理。其中酸洗的目的主要为了降低活性炭的灰分,避免活性炭在使用过程中造成二次污染,以便能够在食品或其他行业得到更好的应用。还有些应用领域中会要求活性炭浸渍药剂以达到更好吸附的作用。
1、化学活化法
化学活化法就是通过将各种含碳原料与化学药品均匀地混合后,一定温度下,经历炭化、活化、回收化学药品、漂洗、烘干等过程制备活性炭。
磷酸、氯化锌、氢氧化钾、氢氧化钠、硫酸、碳酸钾、多聚磷酸和磷酸酯等都可作为活化试剂,尽管发生的化学反应不同,有些对原料有侵蚀、水解或脱水作用,有些起氧化作用,但这些化学药品都可对原料的活化有一定的促进作用,其中最常用的活化剂为磷酸、氯化锌和氢氧化钾。
化学活化法的活化原理还不十分清楚,一般认为化学活化剂具有侵蚀溶解纤维素的作用,并且能够使原料中的碳氢化合物所含有的氢和氧分解脱离,以 H2O、CH4等小分子形式逸出,从而产生大量孔隙。此外,化学活化剂能够抑制焦油副产物的形成,避免焦油堵塞热解过程中生成的细孔,从而可以提高活性炭的收率。
我国木质磷酸法粉状活性炭已经实现了规模化、自动化和清洁化生产,整体技术达到国际领先水平。
2、物理活化法
物理法通常又称气体活化法,是将已炭化处理的原料在800 ~1000℃的高温下与水蒸气,烟道气(水蒸气、CO2、N2等的混合气)、CO或空气等活化气体接触,从而进行活化反应的过程。物理活化法的基本工艺过程主要包括炭化、活化、除杂、破碎(球磨)、精制等工艺,制备过程清洁,液相污染少。
在制备过程中,具有氧化性的高温活化气体无序碳原子及杂原子首先发生反应,使原来封闭的孔打开,进而基本微晶表面暴露,然后活化气体与基本微晶表面上的碳原子继续发生氧化反应,使孔隙不断扩大。
一些不稳定的炭因气化生成CO、CO2、H2和其他碳化合物气体,从而产生新的孔隙,同时焦油和未炭化物等也被除去,最终得到活性炭产品。活性炭发达的比表面积则源自中孔、大孔孔容的增加,形成的大孔、中孔和微孔的相互连接贯通。
由于物理法工艺流程相对简单,产生的废气以CO2和水蒸气为主,对环境污染较小,而且最终得到的活性炭产品比表面积高、孔隙结构发达、应用范围广,因此世界范围内的活性炭生产厂家中70%以上都采用物理法生产活性炭。
炭活化过程中产生大量的余热,可满足原料烘干、余热锅炉制高温蒸汽、产品的洗涤烘干等所需热能。
用途
1、工业
一项主要的工业应用涉及在金属精加工中使用活性炭以净化电镀溶液。例如,它是去除光亮镍电镀液中有机杂质的主要净化技术。各种有机化学品被添加到电镀溶液中,以改善其沉积质量并增强诸如亮度、光滑度、延展性等特性。
由于阳极氧化和阴极还原的直流电流和电解反应的通过,有机添加剂会产生不需要的分解产物在解决方案中。它们的过度堆积会对沉积金属的电镀质量和物理性能产生不利影响。活性炭处理可去除此类杂质并将电镀性能恢复到所需水平。
2、医疗
活性炭用于治疗口服摄入后的中毒和过量服用。许多国家使用活性炭片剂或胶囊作为治疗腹泻、消化不良和肠胃胀气的非处方药。
然而,活性炭对肠道气体和腹泻没有影响,如果因摄入腐蚀剂、硼酸、石油产品而中毒,通常在医学上是无效的,尤其对强酸或强碱、氰化物、铁的中毒无效。,锂,砷、甲醇、乙醇或乙二醇。活性炭不会阻止这些化学物质被人体吸收。
3、分析化学
活性炭可用于从血浆样品中提取直接口服抗凝剂 (DOAC),例如达比加群、阿哌沙班、利伐沙班和依度沙班。
为此目的,它被制成“小药片”,每片含有 5 毫克活性炭,用于处理 1 毫升 DOAC 样品。由于这种活性炭对凝血因子、肝素或大多数其他抗凝剂没有影响,因此可以分析血浆样本中的异常,否则会受到 DOAC 的影响。
4、农业
活性炭(木炭)是有机农民在畜牧生产和酿酒中允许使用的物质。在畜牧生产中,它用作杀虫剂、动物饲料添加剂、加工助剂、非农业成分和消毒剂。在有机酿酒中,活性炭被允许用作处理剂,以从白葡萄浓缩物中吸附棕色色素。它有时被用作biochar。
5、蒸馏酒提纯
活性炭过滤器(AC 过滤器)可用于过滤伏特加和威士忌中会影响颜色、味道和气味的有机杂质。根据气味和味道判断,将有机不纯的伏特加以适当的流速通过活性炭过滤器,会使伏特加的酒精含量相同,并显着提高有机纯度。
以上内容参考 百度百科-活性炭
选用优质椰壳或者无烟煤为原料,采用先进设备,经炭化、活化、精选、破碎、筛分、酸洗、干燥等工艺精制而成。产品具有极其发达的微孔结构,比表面积大,吸附能力强,机械强度高,粒度分布均匀合理,产品质量稳定。
由于我国工业生产力度持续加大,产生的废气污染问题也更加严重。工业有机废气的排放除了会对生态环境造成破坏,还会严重影响人们的身体健康。比如,含有苯类的有机废气会对人的中枢神经造成损害,从而影响神经系统功能的正常运行。而含有戊醇的有机废气会引起人的头痛腹泻等症状。所以,对于有机废气进行治理刻不容缓。活性炭吸附技术由于造价成本较低和可行性强等优点,在废气治理中得到了有效的应用。1、常见的有机废气处理方法概述冷凝法该方法主要是按照有机气体的实际冷凝温度,通过加压、降温等不同的措施来实现废气的液化,然后再对液态气体进行有效的回收。因为液态废气能够被再次利用,所以应用冷凝法除了可以改善环境污染问题,还具有一定的经济性。但是在应用冷凝法时,对于温度、浓度等具有一定的要求,为了获得较佳处理效果,应该保持低温高浓,否则很难获得理想的净化效果。液体吸收法该方法主要是通过液态药剂来实现对有机废气的处理,吸收剂的种类较多,包括:水、石油类物质等。液体吸收法可以分为物理和化学两种方法,通过物理方法进行吸收的应用范围十分有限,一般仅适用于部分特征污染物。而运用化学方法进行吸收主要是利用药剂,使之与吸附气体产生一系列的化学反应,以此来实现对有机废气的处理。但是在利用这两种方法时均需要及时更换吸收液,如果在检测后发现吸收液已经处于饱和状态,则应该立即更换,防止废气出现超标排放等问题。吸附法除了上述两种方法外,吸附法也是比较常见的废处理方法,主要通过吸附剂来完成对有机废气的处理。出于对经济成本的考虑,主要选取价格较低且去除效果较好的吸附剂,如:沸石、活性炭等。活性炭吸附由于适用范围较广且效果比较稳定,在业内受到好评。2、活性炭吸附装置的工艺流程吸附有机废气通过过滤器除去固体颗粒,然后进人吸附罐(一般以固定床吸附为主,包括单、双等不同床制),有机物被活性炭捕集、吸附并浓缩,净化的空气从罐体下部经主风机排入大气。解吸在活性炭吸附有机物达到饱和状态后,就会停止吸人有机废气。通过活性炭床向上送人蒸汽进行吹脱,将有机物自活性炭中逐出。热风干燥和冷却通过蒸汽解吸后的活性炭中,留有大部分蒸汽凝液,填充了活性炭内孔,降低了碳层活性。因此,通过热空气对碳层进行干燥。然后关闭蒸汽阀门,再通入常温空气,活性炭就会恢复如初,可以进行循环使用。有机溶剂回收若吹脱的高浓废气中的有机物可以进行再次利用,则可通过冷凝方式进行回收处理。利用有机物露点温度较高的特点,将:蒸汽和有机废气的混合物引入冷凝器,使其冷凝,冷凝液经疏水阀进入分离器,利用溶剂比水轻的特点,分离回收。3、活性炭吸附装置在不同行业中的应用活性炭吸附装置可以应用于诸多行业当中,包括:印刷、涂装等,除了可以实现有效的净化,还可以减少经济成本,易于操作。比如在涂装喷漆时应用活性炭吸附技术,可以对多种有机废气进行有效的处理,对二甲苯等有机废气有较好的吸附效果。而且许多吸附装置应用板材厚实,可以应用较长时间,价格低廉,效果良好。而对于印刷行业等,应用活性炭吸附装置同样可以达到比较理想的净化效果。同时为确保有机废气处理效果,可选用活性炭吸附+催化燃烧的处理装置。先通过活性炭充分的吸附废气,在即将到达饱和状态时停止吸附,利用热气流在活性炭上进行脱附,使得活性炭可以再生;经过脱附的有机物被浓缩,然后再运输至催化燃烧室,燃烧后的尾气可达标排放至大气。综上所述,活性炭吸附技术具有很多显著的优点,如:经济成本较小、效果良好、易与其他处理工艺相结合等,因此在相关领域得到了大范围的推广和应用。但是需要注意的是,废旧活性炭具有一定的危险性,需要进行专项处理,防止出现意外问题。
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