活性炭吸附作用的应用研究
Applied Research of the activated carbon adsorption
摘要：作为一种特殊的炭质材料，活性炭孔隙结构发达，比表面积很大，吸附能力很强，稳定性质良好，以及具有优异的再生能力，被广泛应用于各个领域。本文介绍了活性炭的性能，并着重综述了提高活性炭吸附性能的有效途径及其在净水处理、废水处理、气相吸附等方面的应用研究进展。
关键词：活性炭吸附应用
1、引言
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、电池和电能贮存净水处理、废水处理、气相吸附等方面[1]。
2、活性炭的特点
2.1活性炭的一般性质
活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂[1]。
2.2活性炭的作用机理
活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。而且活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+[2]。由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果
[2]。
3、活性炭的应用
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，活性炭对有机物吸附作用较强，在净化水方面不仅对颜色、臭味去除效果良好，而且对合成洗涤剂EF4、三卤甲烷、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且不易产生二次污染，减少循环冷却水中菌藻繁殖。对于发电厂，低药剂量运行，碳钢材质不经任何处理，无论是使用中水还是中水经深度处理，均腐蚀较重，采用系统开车时对全系统进行保护膜处理可以明显减缓碳钢材质的腐蚀，假如提高缓蚀阻垢剂的使用浓度，也可以明显减缓碳钢材质的腐蚀[2]。
3.1活性炭在饮用水处理中的应用
以颗粒活性炭为滤料的快速生物滤池通常用作第二级过滤，通过生长在颗粒活性炭表面细菌的活动，除去水中的BOM[3]。这一处理过程又称二级生物活性炭过滤。有文献报道了这一过程的有效性。为减少费用及便于在水厂中推广，人们提出了“第一级砂——生物活性炭双层滤池”的构想[4]。应用生物滤池去除水中BOM有以下优点：
(1)减少了细菌在供水系统中生长所需的营养物质，可有效控制细菌的繁殖；
(2)减少了与消毒剂反应的有机物的量，进而减少了饮水处理所需的消毒剂的用量及稳定了出厂水剩余消毒剂的含量[4]；
(3)通过去除一些消毒副产物的有机前体物，减少了水厂水中消毒副产物的含量[3]；
(4)将有机物转化为无机终产物；
(5)老化脱落的生物膜残渣较化学沉淀污泥易处理；
(6)生物处理法费用较活性炭吸附法低。
3.2活性炭在废水处理过程中的除臭作用
活性炭吸附柱可以去除许多恶臭物质。如乙醛、吲哚等恶臭成分是通过物理吸附而去除的，H2S和硫醇等则是在活性炭表面进行氧化反应而进一步吸附去除的[5]。活性炭对硫化氢以及含硫化合物的去除比较理想，单对氨或含氮化合物的去除并不理想。活性炭在达到饱和之前，其对恶臭物质的去除率是保持相对稳定且其受气体负荷变化的冲击影响比较小，因此适应性比较广泛，但是吸附剂不便频繁再生，因而对被吸附气体的浓度要求不能太高[6]。3.3活性炭在处理印染废水中的脱色能力
利用活性炭吸附作用处理成分复杂的染料生产废水，具有良好的效果：
(1)厌氧预处理的出水经混凝沉淀后，COD去除率为83%左右，脱色率达到99.3%，为后续的吸附创造了良好的条件[7]。
(2)活性炭具有良好的吸附性能，本工艺的最佳吸附条件：pH=4，粉末活性炭用量为20g/L，吸附过程中需要搅拌，吸附时间为40min，吸附后出水的CODCr为150mg/L以下[8]，达到了国家排放标准。
(3)用碱法洗脱和fenton试剂氧化这两种再生方法均可较好地恢复活性炭的吸附性能[9]。对再生后的活性炭进行吸附，CODCr去除率仍可达77%以上，脱色率可达97%以上[8]。
4.活性炭吸附与其它水处理技术组合工艺的应用及发展
4.1高锰酸钾——活性炭组合工艺
我国的一些水厂，在微污染水源处理中采用高锰酸钾－活性炭联用组合工艺，对降解有机物，提高去除嗅、色能力，效果显著[10][11]。同时这种组合工艺，对浊度降低，矾耗的节约也较显著。
4.2 生物活性炭法
生物活性炭法是在活性炭吸附技术的基础上发展起来的一种水处理技术。生物活性炭法是将活性炭作为生物膜载体，利用活性炭的吸附作用和生物膜的降解作用，去除水中的污染物的一种新方法[7]。
4.3 粉末活性炭——活性污泥工艺(PACT)
该法即将粉末活性炭投加到活性污泥曝气池中，形成生物活性炭，利用吸附、降解协同作用去除有机污染物。由于生物活性炭固有的机理，可以去除活性污泥法难以去除的有机物，提高活性污泥的去除效率。另一方面，活性污泥具有稳定、良好的压密性，从而克服了污泥膨胀。因其在经济和处理效率方面的优势，已广泛地应用于工业废水处理中[12]。
5.结论
基于活性炭来源广泛、表面能大、吸附能力强、容易循环利用等众多优点，活性炭吸附技术在污水处理方面已得到很好的发展，并在众多方面得到广泛的应用。随着人们对它的进一步深入的研究，活性炭将会在各方面有更广阔的发展和应用空间。
参考文献：
[1] 谢志刚，刘成伦.活性炭地方制备及其应用进展［Ｊ］．工业水处理，2010，893（9）：47－48．
[2] 李子龙，马双枫，王栋等．活性炭吸附水中金属离子和有机物吸附模式和机理的研究［Ｊ］．环境科学与管理，2009，34（10）：88－94．
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[4] 刘敏敏，吴云海，杨凤．生物活性碳处理废水中有机物的研究探讨［Ｊ］．江苏环境科技，2006,19（2）：6－8．
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[ 12]陈一飞，施成良. 印染废水成分分析及净化处理技术[ J] .四川丝绸，2002，92( 3) : 15—17.
活性炭吸附原理 1、依靠自身独特的孔隙结构 活性炭是一种主要由含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达、比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料。活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，1克活性炭材料中微孔，将其展开后表面积可高达800－1500平方米，特殊用途的更高。也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积可能相当于一个客厅面积的大小。正是这些高度发达，如人体毛细血管般的孔隙结构，使活性炭拥有了优良的吸附性能。、 2、分子之间相互吸附的作用力 也叫“凡德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。 活性炭脱附的几种方法 （1）升温脱附。物质的吸附量是随温度的升高而减小的，将吸附剂的温度升高，可以使已被吸附的组分脱附下来，这种方法也称为变温脱附，整个过程中的温度是周期变化的。微波脱附是由升温脱附改进的一种技术，微波脱附技术已应用于气体分离、干燥和空气净化及废水处理等方面。在实际工作中，这种方法也是最常用的脱附方法。 （2）减压脱附。物质的吸附量是随压力的升高而升高的，在较高的压力下吸附，降低压力或者抽真空，可以使吸附剂再生，这种方法也称为变压吸附。此法常常用于气体脱附。 （3）冲洗脱附。用不被吸附的气体(液体)冲洗吸附剂，使被吸附的组分脱附下来。采用这种方法必然产生冲洗剂与被吸附组分混合的问题，需要用别的方法将它们分离，因此这种方法存在多次分离的不便性。 （4）置换脱附。置换脱附的工作原理是用比被吸附组分的吸附力更强的物质将被吸组分置换下来。其后果是吸附剂上又吸附了置换上去的物质，必须用别的方法使它们分离。例如，活性炭对Ca2+、C1-有一定的吸附能力，这些离子占据了吸附活性中心，可对活性炭吸附无机单质或有机物产生不利影响。因此，用活性炭吸附待分离溶液中的物质后，选用CaCl2作为脱附剂可降低活性炭对吸附质的吸附稳定性，从而达到降低脱附活化能的目的。 （5）磁化脱附。由于单分子水的性质比簇团中的水分子活泼得多，能充分显示它的偶极子特性，从而使水的极性增强。预磁处理能增大水的极性，这就能充分解释经过预磁处理后活性炭的吸附容量减小的现象。当磁场强度增大时，分离出的单个水分子越多，则阻碍作用就越大，从而吸附容量减小得也就越多。活性炭
活性炭的吸附性能及有机物吸附介绍 活性炭的吸附性能及有机物吸附的一般概念 活性炭的强吸附性能除与它的孔隙结构和巨大的比表面积有关 外（其比表面积可500-1700m2/g），还与细孔的行状和分布以及表面化学性质有关。 活性炭的细孔一般为1～10nm，其中半径在2nm以下的微孔占95％以上，对吸附量影响最大；过渡孔半径一般为10～100nm，占5％以下，它为吸附物质提供扩散通道，影响扩散速度；半径大于100nm、所占比例不足1％的大孔也是作为提供扩散通道的。 活性炭的吸附通道决定影响吸附分子的大小，这是因为孔道大小影响吸附的动力学过程。有报道认为，吸附通道直径是吸附分子直径的1.7～21倍，最佳范围是1.7～6倍，一般认为孔道应为吸附分子 的3倍。
活性炭表面化学性质可以说其本身是非极性的，但由于制造过程中处于微晶体边缘的碳原子共价键不饱和而易与其他元素（如H、O）结合成各种含氧官能团，如羟基、羧基、羰基等，以致活性炭又具有微弱的极性，并具有一定的化学和物理吸附能力。这些官能团在水中发生离解，使活性炭表面具有某些阴离子特性，极性增强。为此，活性炭不仅可以除去水中的非极性物质，还可吸附极性物质，优先吸附水中极性小的有机物，含碳越高范德华力越大，溶解度越小的脂肪酸愈易吸附，甚至微量的金属离子及其化合物。 活性炭过滤用以脱除水中的微量污染物和对反渗透膜产生损害 的游离氯。因为活性炭是一种非极性吸附剂，外观为暗黑色，粒状。主要成分碳、氧、硫、氢，具有良好的吸附性能和稳定的化学性质，可以耐强酸、强碱，能经受水浸、高温、高压作用，不易破碎。活性炭是用动植物、煤、石油及其它有机物作原料，经加热脱水、炭化、活化制成的。具有巨大的比表面积和发达的微孔，微孔直径为20~30埃。此外，活性炭的表面有大量的羟基和羧基官能团，可以对各种性质的有机物进行化学吸附、以及静电引力作用。因此，可以脱色，除臭味，脱除重金属、各种溶解性有机物、放射性元素、胶体及游离氯等。 活性炭对有机物的去除 活性炭去除有机物的影响因素
活性炭吸附作用的应用研究 Applied Research of the activated carbon adsorption 摘要：作为一种特殊的炭质材料，活性炭孔隙结构发达，比表面积很大，吸附能力很强，稳定性质良好，以及具有优异的再生能力，被广泛应用于各个领域。本文介绍了活性炭的性能，并着重综述了提高活性炭吸附性能的有效途径及其在净水处理、废水处理、气相吸附等方面的应用研究进展。 关键词：活性炭吸附应用 1、引言 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、电池和电能贮存净水处理、废水处理、气相吸附等方面[1]。 2、活性炭的特点 2.1活性炭的一般性质 活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温，密度比水小，是多孔的疏水性吸附剂[1]。 2.2活性炭的作用机理 活性炭产生吸附的主要原因是固体表面上的原子力场不饱和，有表面能，因而可以吸附某些分子以降低表面能。固体从溶液中吸附溶质分子后，溶液的浓度将降低，而被吸附的分子将在固体表面上浓聚。而且活性炭本身是非极性的,其含量及电荷随原料组成、活化条件不同而异,低温活化(< 500℃)的碳可以生成表面酸性氧化物,水解后可以放出H+[2]。由于活性炭表面有微弱的极性使其他极性溶质竞争活性炭表面的活性位置,导致非极性溶质吸附量的降低,而对水中某些金属离子交换吸附或络合反应,提高了活性炭对金属离子的吸附效果 [2]。 3、活性炭的应用 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，活性炭对有机物吸附作用较强，在净化水方面不仅对颜色、臭味去除效果良好，而且对合成洗涤剂EF4、三卤甲烷、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且不易产生二次污染，减少循环冷却水中菌藻繁殖。对于发电厂，低药剂量运行，碳钢材质不经任何处理，无论是使用中水还是中水经深度处理，均腐蚀较重，采用系统开车时对全系统进行保护膜处理可以明显减缓碳钢材质的腐蚀，假如提高缓蚀阻垢剂的使用浓度，也可以明显减缓碳钢材质的腐蚀[2]。 3.1活性炭在饮用水处理中的应用 以颗粒活性炭为滤料的快速生物滤池通常用作第二级过滤，通过生长在颗粒活性炭表面细菌的活动，除去水中的BOM[3]。这一处理过程又称二级生物活性炭过滤。有文献报道了这一过程的有效性。为减少费用及便于在水厂中推广，人们提出了“第一级砂——生物活性炭双层滤池”的构想[4]。应用生物滤池去除水中BOM有以下优点： (1)减少了细菌在供水系统中生长所需的营养物质，可有效控制细菌的繁殖； (2)减少了与消毒剂反应的有机物的量，进而减少了饮水处理所需的消毒剂的用量及稳定了出厂水剩余消毒剂的含量[4]； (3)通过去除一些消毒副产物的有机前体物，减少了水厂水中消毒副产物的含量[3]； (4)将有机物转化为无机终产物；
《环工综合实验（1）》（活性炭吸附实验） 实验报告 专业环境工程（卓越班） 班级 姓名 指导教师 成绩 东华大学环境科学与工程学院实验中心 二0一六年 11月
附剂的比表面积、孔结构、及其表面化学性质等有关。 吸附等温线（Adsorption Isotherm）: 指一定温度条件下吸附平衡时单位质量吸附剂的吸附量 q 与吸附质在流体相中的分压 p （气相吸附）或浓度 c （液相吸附）之间的关系曲线。 水中苯酚在树脂上的吸附等温线
水中苯酚在活性炭上的吸附等温线 吸附机理和吸附速率 吸附机理： 吸附质被吸附剂吸附的过程一般分为三步：（1）外扩散 （2）内扩散 （3）吸附 ①外扩散：吸附质从流体主体通过扩散传递到吸附剂颗粒的外表面。因为流体与固体接触时，在紧贴固体表面处有一层滞流膜，所以这一步的速率主要取决于吸附质以分子扩散通过这一滞流膜的传递速率。 ②内扩散：吸附质从吸附剂颗粒的外表面通过颗粒上微孔扩散进入颗粒内部，到达颗粒的内部表面。 ③吸附：吸附质被吸附剂吸附在内表面上。 对于物理吸附，第三步通常是瞬间完成的，所以吸附过程的速率由前二步决定。
?活性炭具有良好的吸附性能和化学稳定性，是目前国内外应用较广泛的一种非极性的吸附剂。 ?由于活性炭为非极性分子，因而溶解度小的非极性物质容易被吸附，而不能使其自由能降低的污染物既溶解度大的极性物质不易被吸附。活性炭的吸附能力以吸附容量q e表示： ?qe=X/M=V(Co-C)/M ?在一定的温度条件下，当存在于溶液中的被吸附物质的浓度与固体表面的被吸附物质的浓度处于动态平衡时，吸附就达到平衡。 1、吸附剂的比表面积越大，其吸附容量和吸附效果就越好吗？为什么？ 答：比表面积越大，不一定吸附容量就越好。吸附剂的比表面积越大，只能说明其吸附能力较大，并不代表吸附容量就越大。吸附容量的大小还与脱吸速度有关，如果脱吸速度很快，就算吸附能力再大，吸附容量也还是没多大提升。吸附容量是一个动态平衡的过程。? 吸附剂的良好吸附性能是由于它具有密集的细孔构造，与吸附有关的物理性能有：a.孔容（VP）：吸附剂中微孔的容积称为孔容，通常以单位重量吸附剂中吸附剂微孔的容积来表示(cm3/g)；b.比表面积：即单位重量吸附剂所具有的表面积，常用单位是m2/g；c.孔径
目录 1. 绪论 (1) 1.1概述 (1) 1.1.1有机废气的来源 (1) 1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害 (1) 1.2有机废气治理技术现状及进展 (2) 1.2.1 各种净化方法的分析比较 (3) 2 设计任务说明 (4) 2.1设计任务 (4) 2.2设计进气指标 (4) 2.3设计出气指标 (4) 2.4设计目标 (4) 3 工艺流程说明 (6) 3.1工艺选择 (6) 3.2工艺流程 (6) 4 设计与计算 (8) 4.1基本原理 (8) 4.1.1吸附原理 (8) 4.1.2 吸附机理 (9) 4.1.3 吸附等温线与吸附等温方程式 (9) 4.1.4 吸附量 (12) 4.1.5 吸附速率 (12) 4.2吸附器选择的设计计算 (13) 4.2.1 吸附器的确定 (13) 4.2.2 吸附剂的选择 (14) 4.2.3 空塔气速和横截面积的确定 (16)
4.2.4 固定床吸附层高度的计算 (17) 4.2.5吸附剂（活性炭）用量的计算 (18) 4.2.6 床层压降的计算]15[ (19) 4.2.7 活性炭再生的计算 (19) 4.3集气罩的设计计算 (21) 4.3.1集气罩气流的流动特性 (21) 4.3.2集气罩的分类及设计原则 (21) 4.3.3集气罩的选型 (22) 4.4吸附前的预处理 (24) 4.5管道系统设计计算 (24) 4.5.1 管道系统的配置 (25) 4.5.2 管道内流体流速的选择 (26) 4.5.3管道直径的确定 (26) 4.5.4管道内流体的压力损失 (27) 4.5.5风机和电机的选择 (27) 5 工程核算 (30) 5.1工程造价 (30) 5.2运行费用核算 (31) 5.2.1价格标准 (31) 5.2.2运行费用 (31) 6 结论与建议 (32) 6.1结论 (32) 6.2建议 (32) 参考文献 (34) 致谢 (35)
活性炭空气净化的吸附应用原理 1 室内空气品质 随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室内空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“ 病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“超敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。 所谓室内空气品质，一般是指在某个具体的环境内，空气中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室内温湿度，而且人们还要求室内空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室内空气品质的广泛研究。 室内空气基本污染物与污染源如下表一室内主要污染物及其来源:悬浮微粒、燃烧、抽烟、人体、烟草烟雾、人的吸烟行为、石棉、保温材料、氡及其蜕变物、墙体和地基、建筑材料、家具、挥发性有机物（vocs）油漆、清洁剂、建筑材料、一氧化碳、燃烧、吸烟、二氧化碳、燃烧、呼吸、微生物、家畜、人体、过敏物、动物、毛发、昆虫、花粉、臭氧
室内空气有害物的种类繁多，但一般都是以低浓度的形式存在，有时还远远低于人的嗅觉阈值，但这并不意味着人体无害，恰恰相反，人一生中有五分之四的时间在室内度过，长期受低浓度污染物的直接毒害，其后果还是相当严重的。 为了清除室内空气中的有害物质，通风是一种非常有效的办法，但是它也有缺点：在室外大气污染日趋严重的今天，燃料的燃烧、工业生产及机动车辆排放的废气使得室外空气的质量也很差，而且室外空气与室内空气的交换会带来巨大的能耗。 局部通风有时也因为污染源较分散或根本就不知道气态污染物从何而来而无法实现。目前通用的过滤器只是过滤灰尘，还不具备清除有害气体和细菌的功能。成功分离低浓度的气态污染物质和细菌对改善室内陆空气品质至为重要。 活性炭吸附材料对室内气态污染物具有优秀的吸附性能，使活性炭过滤器逐渐应用于民用建筑空调系统中。在通风量不变的条件下，它能使室内空气得到更全面的净化。 2 活性炭的发展历史及分类 使用活性炭作为一种吸附材料已具有悠久的历史。早在古埃及时代，人类就会利用木炭来消除伤口散发的气味；1773年，谢勒首次科学地证明了木炭对气体具有吸附力；1808年，木炭被用到蔗糖业；第一次世界大战期间，为了消除化学武器的威胁，活性炭防毒面具问世，这是活性炭第一次应用于空气净化领域；上个世纪六十年代，具有独特化学结构、物理结构且吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功。目前对吸附材料的
影响活性炭吸附性能的因素 在水处理中，活性炭对水中有机物的吸附量与很多因素有关，去除率在20%～80%之间，。 1 .活性炭的结构及特性 活性炭的孔径、空容分布及比表面积影响吸附容量。因活性炭吸附有机物主要在微孔中进行，微孔所占空容和表面积的比例愈大，吸附容量愈大。 由于活性炭表面带微弱的电荷，水中极性溶质竞争活性炭表面的活性位置，导致活性炭对非极性溶质的吸附量降低，而对某些金属离子产生离子交换吸附或络合反应。 2 .被吸附有机物的性质 a.分子结构和表面张力 芳香族有机物比脂肪族有机物更易被活性炭吸附；越是能降低溶液表面张力的有机物越容易被活性炭吸附。 b.有机物的分子量 一般水中有机物的分子量增加，吸附量也增加。但也有出现随分子量的增大，吸附速度降低的现象。当活性炭微孔大小为有机物分子的3～6时能够有效地吸附，由于分子筛的作用而使扩散阻力增加，吸附速度就降低。 c.有机物的溶解度 活性炭在本质上是一种疏水性物质，因此被吸附有机物的疏水性愈强愈易被吸附。因此，在水中溶解度愈小的有机物愈易被活性炭吸附。 3 .影响活性炭吸附的因素 a.水中有机物的浓度 大多数的有机物在浓度和吸附量之间存在特定的关系，而且一般是浓度增加吸附量按指数关系增加。
b.温度和共存物质 活性炭对水中有机物的吸附，温度的影响可以忽略不计。一般天然水中存在的无机离子对活性炭吸附有机物也几乎没有影响。但汞、铬、铁等金属离子含量较高时，则可能因为在活性炭表面起化学反应并生成沉淀、积累在炭粒内，使活性炭的孔径变小，影响活性炭的吸附效果。 c.接触时间 因为吸附是液相中的吸附质向固相表面的一个转移过程，所以吸附质与吸附剂之间需要一定的接触时间，才能使吸附剂发挥最大的吸附能力。在水处理量一定的情况下，增加接触时间，意味着增加水处理设备或增大水处理设备，而且接触时间太长时，吸附量的增加并不明显。因此，一般设计时接触时间约20～30分钟。 d. pH值 在多数情况下，先把水的pH值降低到2～3，然后再进行活性炭吸附往往可以提高有机物的去除率。这是因为水中的有机酸在低pH值下电离的比例较小，为活性炭提供了容易吸附的条件。
实验6 活性炭吸附实验 1．实验目的 了解活性炭吸附工艺，掌握测定吸附等温线的操作过程。 2．实验原理 活性炭吸附是利用活性炭固体表面对水中一种或几种物质的吸附作用，达到净化水质的目的。 活性炭对水中所含杂质的吸附既有物理吸附也有化学吸附。 当活性炭对水中所含物质吸附时，水中的溶解性物质在活性炭表面积聚而被吸附，同时也有一些被吸附物质由于分子的运动而离开活性炭表面，重新进入水中，即同时发生解吸现象。当吸附和解吸处于动态平衡状态时，称为吸附平衡。而此时被吸附物质在溶液中的浓度称为平衡浓度C。活性炭的吸附能力以吸附量表示，用m克活性炭吸附溶液中的溶质，被吸附的溶质 为毫克，则吸附量可按下式计算： (1 式中，q e为平衡吸附量(mg/g；C0与C e分别为吸附质的初始浓度与平衡浓度(mg/L；V 为溶液的体积(L；m为所用的活性炭的质量(g。 的大小除了决定于活性炭的品种之外，还与被吸附物质的性质、浓度、水的温度及pH值有关。一般说来，当被吸附的物质不容易溶解于水而受到水的排斥作用，且活性炭对被吸附物质的亲和作用力强、被吸附物质的浓度又较大时，值就比较大。 由吸附量和平衡浓度C的关系所绘出的曲线称为吸附等温线，表示吸附等温线的公式称为吸附等温式，比较常用的吸附等温式有有Langmuir、BET和Fruendlich吸附等温式。 在水和废水处理中通常用Fruendlich吸附等温式来比较不同温度和不同溶液浓度时的活性炭的 吸附容量，即 (2
式中：——吸附容量(mg/g； K——与吸附比表面积、温度有关的系数； n——与温度有关的常数，n>1； C——吸附平衡时的溶液浓度(mg/L。 这是一个经验公式，通常用图解方法求出K，n的值．为了方便易解，往往将式(2变换成线性 对数关系式 (3 式中：C0——水中被吸附物质原始浓度(mg/L； C——被吸附物质的平衡浓度(mg/L； m——活性炭投加量(g/L。 3．实验设备与试剂 （1）间歇式活性炭吸附装置，间歇式吸附采用三角烧瓶，在烧瓶内放入活性炭和水样进行振荡。 （2）振荡箱 （3）天平 （4）烘箱 （5）分光光度计 （6）注射器、塑料滤头、滤膜等 （7）活性炭 4．实验方法 （1）标准曲线的绘制
一、活性炭的分类 1、按活性炭的形状分类 形状特征 粉状活性炭除了以木屑等为原料生产的粉状活性炭以外，还包括颗粒活性炭的粉化产物等颗粒活性炭从形状上可分为破碎状、圆柱状、球状、中空微球状等几种 破碎状炭椰壳活性炭、煤质活性炭属于此类。活性炭的外表面因破碎而具有棱角 球形炭有将炭化物作成球形以后再活化及以球形树脂为原料生产的活性炭两种 纤维状活性炭以纤维状的物质为原料制成的活性炭。有丝状、布状及毡状几种 2、按活性炭的制造方法分类 活化方法活化剂 化学药品活化法活性炭氯化锌、磷酸、氢氧化钾、氢氧化钠等化学药品 强碱活化法活性炭氢氧化钾、氢氧化钠等 气体活化法活性炭水蒸气、二氧化碳、空气等 水蒸气活化法活性炭水蒸气 3、按活性炭的机能分类 活性炭机能 高比表面积活性炭比表面积为2500m 2 /g以上的高比表面积活性炭，用强碱活化法制造分子筛活性炭孔径非常小，用于分离气体 添载活性炭在活性炭上添载上金属盐之类各种化学药品，用于脱臭、触媒等场合 生物活性炭水处理的方法之一。使活性炭表面形成微生物膜，通过微生物的分解作用进行净化。与臭氧处理配合，用于净水的高度处理 二、活性炭吸附原理 活性炭的吸附可分为物理吸附和化学吸附。 1、物理吸附 主要发生在活性炭去除液相和气相中杂质的过程中。活性炭的多孔结构提供了大量的表面积，从而使其非常容易达到吸收收集杂质的目的。 其中起主要作用的是分子之间相互吸附作用力，也叫“范德瓦引力”。虽然分子运动速度受温度和材质等原因的影响，但它在微环境下始终是不停运动的。由于分子之间拥有相互吸引的作用力，当一个分子被活性炭内孔捕捉进入到活性炭内孔隙中后，由于分子之间相互吸引的原因，会导致更多的分子不断被吸引，直到添满活性炭内孔隙为止。
活性炭吸附塔设备技术原理及应用实例 一、活性炭吸附塔概述 DR系列|活性炭吸附过滤塔是杭州绿然环保设备有限公司设计、生产的一种废气净化、吸附异味的环保设备产品，活性炭吸附塔具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，活性炭具有去除甲醛、苯、TVOC等有害气体和消毒除臭等作用，活性炭吸附塔现广泛用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理，其中最适用于喷漆废气处理的净化。 二、工作原理 尾气由风机提供动力，正压或负压进入活性炭吸附塔体，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入活性炭吸附塔体，净化气体高空达标排放。 三、技术简介 1、活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不规则堆积。具有较大的表面积（500～1000㎡/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量的。 其吸附作用是具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压越大、温度越低，浓度越高，吸附量越大，反之，减压、升温有利气体的解吸。 活性炭常用于气体的吸附、分离和提纯、溶剂的回收、糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水或冰箱的除臭剂，防毒面具的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的截体。 2、活性炭吸附塔产品优点： 1、吸附效率高，效果明显，适用面广； 2、维护方便，无技术要求； 3、能同时处理多种混合废气。 3、活性炭吸附塔产品缺点：运行成本相对较高； 4、活性炭吸附塔分类：可分为方形或圆形。 5、活性炭吸附塔适用范围： 活性炭吸附塔主要应用于：电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造及家具生产等行业的废气净化，其中最适用于喷漆废气的处理净化。 四、DR系列|活性炭吸附塔设备型号及参数
活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点： 一、活性炭的性质 由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。 二、吸附质(溶质或污染物)的性质 同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。 (一)溶解度 对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。溶解度越小，越易吸附。 (三)极性 活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。 (四)吸附物的浓度 吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。 三、溶液pH 由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。 水处理分为上水处理和下水处理：
上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。实践表明，有如下作用： 能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳 性的水分显阴性。韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。这样既确保了居民的健康，又在居民经济承受范围之内。2.下水活性炭处理：1953年发生在日本的水俣病事件，就是含甲基汞工业废气污染水体，使水俣湾打批居民发生神经性中毒的公害大事。韩研活性炭上引入聚硫脲有利于提高对汞吸附能力。该活性炭对汞的吸附能力最佳。含二氯乙烷的废水可以用活性炭柱吸附，饱和后用蒸汽再生，蒸汽冷凝后分成去水，常可定量地回收二氯甲烷。 xx公司相关产品介绍： 水处理活性炭系列介绍 污水处理粉末活性炭http: 煤质污水处理活性炭http: 果壳净水活性炭http:
活性炭吸附池工艺设计的探讨 更新时间：2009-11-11 15:50 来源：作者: 阅读：920 网友评论0条 摘要：本文结合水厂活性炭吸附池工艺设计的调整过程，探讨了当前活性炭吸附池工艺设计中普遍关注的问题，包括池型、滤层结构、冲洗方式及冲洗水源等，同时简要介绍了目前我国活性炭吸附池的应用情况。 关键词：活性炭吸附池设计 1 水厂活性炭吸附池工艺设计概况 水厂扩（改）建工程于1999年开始方案设计，2003年被确定为国家“863”课题“南方地区安全饮用水保障技术”的示范工程（以下简称示范工程），水厂扩建工程规模20万m3/d，改建工程规模32万m 3/d，其中常规净化构筑物按新增20万m3/d规模设计，预处理、深度处理、污泥处理按新建52万m3/d规模设计。工程于2003年8月开工建设，目前正在建设中。示范工程以东深引水和东部供水两大水源系统为水源。东深引水水源受到生活性有机污染，氨氮、亚硝酸盐、生化需氧量（BOD5）、耗氧量（KMnO4法）、溶解氧等项目超标。虽然东深引水工程经沙湾生物硝化预处理后，主要控制指标氨氮去除效果良好，实测值可基本符合《生活饮用水水源水质标准》二级水源水质标准，但去除效果不稳定，实测氨氮值和总磷值时有超标。而且即使硝化后，N、P等营养物质仍残留水中，为藻类等水生植物的繁殖提供了条件。示范工程出水水质执行《城市供水行业2000年技术进步发展规划》第一类水司的88项指标，同时课题要求下列指标达到：出厂水浊度低于0.1NTU；高锰酸盐指数低于2mg/L；氨氮低于0.5mg/L。常规净化工艺难以满足原水水质不断恶化、水源微污染日益严重同时出水水质日趋严格的要求。国内外大量的研究试验和工程实践证明，采用臭氧-活性炭深度处理工艺可以有效地去除水的色、嗅、味，降解有机物，灭活细菌和病原微生物，对消毒副产物及其前体物具有很好的去除效果，对内分泌干扰物及其前体物具有一定的控制作用，可明显降低水的致突变活性，并提高水的生物稳定性，使饮用水水质得到极大改善，因此示范工程确定采用臭氧-活性炭吸附深度处理工艺。 由于方案设计时，尚无正式颁布的活性炭吸附池设计的国家级或行业规范，可借鉴的同类型工程也很少，因此主要参照北京市第九水厂活性炭吸附池的型式、反冲洗水力特性并结合水厂新建、扩建系统竖向及平面布置进行设计。 活性炭吸附池按32万m3/d和20万m3/d规模分为两个系统，并与臭氧接触池、臭氧制备间组合布置为集团式构筑物。 活性炭吸附池采用重力式、恒水位、恒速过滤，双排布置，利用新建滤池滤后水重力反冲洗。采用小阻力配水系统。 采用直径为 1.5mm，长2～3 mm的柱状炭，干容重0.495t/m3 ,吸水饱和后的密度为1.28t/m3。 初步设计主要工艺参数见表1。
PF-E型有机废气活性炭吸附--催化燃烧脱附净化装置 一、简述 有机废气处理一般有催化燃烧法，活性炭吸附脱附法，直燃式等几种方法，当废气总浓度为1000g/m3以下，出口温度小于45℃，其性质属于低浓度废气。因此选择活性炭吸附—— 催化燃烧脱附较为合理。 本系列设备，系统设计完善，附属设备配套齐全，净化效率高，自动化程度高。在国内处于领先地位，它广泛用于石油、化工、橡胶、涂装、印刷等行业中，苯类废气以及其它有机废气均能净化。它能有效地净化环境、消除污染、改善劳动操作条件，确保工人身体健康， 并能解决二次污染。 系统采用PLC可编程控制器对设备进行控制。系统设置了自动、软手动、硬手动三种控制方法。在设备安全运行方面设置了催化室的超温报警、吸附床超温报警、风机故障、风机欠压报警、阀门故障报警等功能。另外，当脱附停止工作时，可以延时风机运行时间（延时时间可设定），保证设备安全、可靠运行。基本做到控制自动化，操作简单化。 二、流程： 说明：吸咐工作间断时，进行再生脱附。 三、原理 活性炭吸附的实质是利用活性炭吸附的特性把低浓度大风量废气中的有机溶剂吸附到活性炭中并浓缩，经活性炭吸附净化后的气体直接排空，其实质是一个吸附浓缩的过程。并没 有把有机溶剂处理掉。是一个物理过程。 催化燃烧脱附的实质是利用催化燃烧的热空气加热活性炭中被吸附的有机溶剂，使之达到溶剂的沸点，使有机溶剂从活性炭中脱附出来，并且把这高浓度的废气引入到催化燃烧反应器中。在～250℃的催化起燃温度下，通过催化剂的作用进行氧化反应转化为无害的水和二气化碳排入大气。是一个化学反应过程。并非明火的燃烧，且能彻底解决脱附时的二次污染。活性炭吸附—催化燃烧脱附是把以上两者的优点有效地结合起来。即先利用活性炭进行吸附浓缩，当活性炭吸附达到饱和时，利用电加热启动催化燃烧设备，并利用热空气局部加热活性炭吸附床，当催化燃烧反应床加热到～250℃，活性炭吸附床局部达到60～110℃时，从吸附床解吸出来的高浓度废气就可以在催化反应床中进行氧化反应。反应后的高温气体经换热器的换热，换热后的气体一部分回用送入活性炭吸附床进行脱附，另一部分排入大气。脱附出来的废气经换热器换热后温度迅速提高了。这样能使催化燃烧装置及脱附达到小功率 或无功率运行。 四、型号、技术参数 序号项目\型号PF-E-500 PF-E1000 PF-E-1500 1 活性炭吸附净化装置处理风量5000m3/h 10000m3/h 15000m3/h 外形尺寸2500×1500×1850 3000×2500×2900 4200×3000×3600 装机功率0.75kw 0.75kw 1.1kw 2 催化燃烧脱附净化装置处理风量1000m3/h 2000m3/h 3000m3/h 外形尺寸1050×800×1730 1450×800×1980 1650×1350×2430 装机功率27kw 39kw 49.5kw 3 吸附风机型号4-68No4.5A 4-68No6.3C 4-68No6.5C25 功率7.5kw 11kw 15kw
活性炭吸附装置工艺流程图（完整）一．主画面工艺流程图：
二．第一组吸附塔共工艺流程图： 三．第二组吸附塔工艺流程图：
四．第三组吸附塔工艺流程图： 五．反冲洗工艺流程图：
自动反冲洗操作说明： 1.维护检修已完成，所有安全标识牌已全部取下，方能执行运行操作； 2.检查管道、管网工况应正常，各连接部位应紧固、牢靠通畅无破损滴漏现象； 3.仪表、电气部分工况应正常、上电正常能正常投运，现场数据与远传数据应 一致； 4.电机、泵、减速机润滑油应正常，油位应正常在油标尺上无漏油现象； 5.检查确认打开机封冷却循环水系统应正常； 6.关闭要反冲洗塔的进水阀、出水阀； 7.检查确认打开要启动的反冲洗水泵前/泵后手动阀门； 8.选择需要反冲洗的吸附塔、反冲洗水泵以及循环次数； 9.确认各项准备工作已经完成； 10.鼠标点击选择开关为自动状态； 11.鼠标点击启动按钮“启动反冲洗”键，按设定好的程序自动进行反冲洗；
12.在任何情况下，只要按下“停止反冲洗”按钮程序执行----关闭反冲洗水电动 阀EV-110/EV-111/EV112、停止反冲洗水泵P-110/P-111/P-112、关闭反冲洗进水阀、反冲洗出水阀。 六．补碳工艺流程图： 自动补炭操作说明： 1.维护检修已完成，所有安全标识牌已全部取下，方能执行运行操作； 2.检查管道、管网工况应正常，各连接部位应紧固、牢靠通畅无破损滴漏现象； 3.仪表、电气部分工况应正常、上电正常能正常投运，现场数据与远传数据应一致； 4.电机、泵、减速机润滑油应正常，油位应正常在油标尺上无漏油现象； 5.检查确认打开机封冷却循环水系统应正常； 6.关闭要补炭塔的进水阀、出水阀；
活性炭吸附原理 活性炭又称活性炭黑。是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。活性炭在结构上由于微晶碳是不规则排列，在交叉连接之间有细孔，在活化时会产生碳组织缺陷，因此它是一种多孔碳，堆积密度低，比表面积大。 根据吸附过程中，活性炭分子和污染物分子之间作用力的不同，可将吸附分为两大类;物理吸附和化学吸附(又称活性吸附)。在吸附过程中，当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是范德华力(或静电引力)时称为物理吸附；当活性炭分子和污染物分子之间的作用力是化学键时称为化学吸附。物理吸附的吸附强度主要与活性炭的物理性质有关，与活性炭的化学性质基本无关。由于范德华力较弱，对污染物分子的结构影响不大，这种力与分子间内聚力一样，故可把物理吸附类比为凝聚现象。物理吸附时污染物的化学性质仍然保持不变。由于化学键强，对污染物分子的结构影响较大，故可把化学吸附看做化学反应，是污染物与活性炭间化学作用的结果。化学吸附一般包含电子对共享或电子转移，而不是简单的微扰或弱极化作用，是不可逆的化学反应过程。物理吸附和化学吸附的根本区别在于产生吸附键的作用力。 吸附过程是污染物分子被吸附到固体表面的过程，分子的自由能会降低，因此，吸附过程是放热过程，所放出的热称为该污染物在此固体表面上的吸附热。由于物理吸附和化学吸附的作用力不同，它们在吸附热、吸附速率、吸附活化能、吸附温度、选择性、吸附层数和吸附光谱等方面表现出一定的差异。 其中：活性炭的吸附容量是有限的，吸附饱和后的活性炭不具有吸附净化有机废气的功能，因此须定期及时更换吸附饱和后的活性炭或进行再生，在本方案中，活性炭吸附系统未配套活性炭再生装置，可选择与具有回收、处理固体废物的资质单位签署一个协议，由其代为回收、处理该吸附饱和后的活性炭，即将更换下来的活性炭交由有处理资质的第三方公司进行处理。
活性炭空气净化的吸附应用原理 1 室空气品质 随着科学技术的飞速发展，人类在生活居室环境方面获得了巨大的改善。空调的广泛使用给人们创造了一个以温湿度为主的舒适性环境，但同时也带来了室空气品质问题，尤其是无新风系统的空调房间，导致了“病态建筑综合症”、“建筑相关病”和多种化学物过敏症。“ 病态建筑综合症”的常见症状主要有头痛、神经疲劳、皮肤干燥、鼻塞、流鼻涕、流泪、眼痒等等。“建筑相关病”是指由空气中的某种成分直接引起的病症，比较严重的有“军团病”、“超敏性肺炎”等，有时甚至能带来生命危险。 所谓室空气品质，一般是指在某个具体的环境，空气中的某些要素对人群工作、生活的适宜程度，是反映了人们的具体要求而形成的一种概念。这种概念是建立在“以人为本”的基础上的。显然，人们不仅要求适宜的室温湿度，而且人们还要求室空气是新鲜的，无污染的，从而引发了对室空气品质的广泛研究。 室空气基本污染物与污染源如下表一室主要污染物及其来源:悬浮微粒、燃烧、抽烟、人体、烟草烟雾、人的吸烟行为、石棉、保温材料、氡及其蜕变物、墙体和地基、建筑材料、家具、挥发性有机物（vocs）油漆、清洁剂、建筑材料、一氧化碳、燃烧、吸烟、二氧化碳、燃烧、呼吸、微生物、家畜、人体、过敏物、动物、毛发、昆虫、花粉、臭氧
室空气有害物的种类繁多，但一般都是以低浓度的形式存在，有时还远远低于人的嗅觉阈值，但这并不意味着人体无害，恰恰相反，人一生中有五分之四的时间在室度过，长期受低浓度污染物的直接毒害，其后果还是相当严重的。 为了清除室空气中的有害物质，通风是一种非常有效的办法，但是它也有缺点：在室外大气污染日趋严重的今天，燃料的燃烧、工业生产及机动车辆排放的废气使得室外空气的质量也很差，而且室外空气与室空气的交换会带来巨大的能耗。 局部通风有时也因为污染源较分散或根本就不知道气态污染物从何而来而无法实现。目前通用的过滤器只是过滤灰尘，还不具备清除有害气体和细菌的功能。成功分离低浓度的气态污染物质和细菌对改善室陆空气品质至为重要。 活性炭吸附材料对室气态污染物具有优秀的吸附性能，使活性炭过滤器逐渐应用于民用建筑空调系统中。在通风量不变的条件下，它能使室空气得到更全面的净化。 2 活性炭的发展历史及分类 使用活性炭作为一种吸附材料已具有悠久的历史。早在古埃及时代，人类就会利用木炭来消除伤口散发的气味；1773年，勒首次科学地证明了木炭对气体具有吸附力；1808年，木炭被用到蔗糖业；第一次世界大战期间，为了消除化学武器的威胁，活性炭防毒面具问世，这是活性炭第一次应用于空气净化领域；上个世纪六十年代，具有独特化学结构、物理结构且吸附性能优异的新型纤维状活性炭材料研制成功。目前对吸附材料的研究集中于非均匀吸附剂的加工工艺、微观特征、能量不均匀性及吸附性能
科文环境科技有限公司 计算书 工程名称: 活性炭吸附塔 工程代号: 专业: 工艺 计算: 校对: 审核: 2016年5月13日
活性炭吸附塔 1、设计风量：Q ＝20000m 3/h ＝5.56m 3/s 。 2、参数设计要求： ①管道风速：V 1＝10~20m/s ， ②空塔气速为气体通过吸附器整个横截面的速度。空塔风速：V 2＝0.8~1.2m/s ， ③过滤风速：V 3＝0.2~0.6m/s ， ④过滤停留时间：T 1＝0.2~2s ， ⑤碳层厚度：h ＝0.2~0.5m ， ⑥碳层间距：0.3~0.5m 。 活性炭颗粒性质： 平均直径d p =0.003m ，表观密度ρs =670kg/3m ，堆积密度ρB =470 kg/3m 孔隙率0.5~0.75，取0.75 3、（1）管道直径d 取0.8m ，则管道截面积A 1=0.50m 2 则管道流速V 1=5.56÷0.50=11.12m/s ，满足设计要求。 （2）取炭体宽度B=2.2m ，塔体高度H=2.5m ， 则空塔风速V 2=5.56÷2.2÷2.5=1.01m/s ，满足设计要求。 （3）炭层长度L 1取4.3m ，2层炭体， 则过滤风速V 3=5.56÷2.2÷4.3÷2÷0.75=0.392m/s ，满足设计要求。 （4）取炭层厚度为0.35m ，炭层间距取0.5m ， 则过滤停留时间T 1=0.35÷0.392=0.89s ，满足设计要求。 （5）塔体进出口与炭层距离取0.1m ，则塔体主体长度L ’=4.3+0.2=4.5m 两端缩口长L ”=???? ??+2d -2H B 3322=??? ? ??+20.8-25.22.23322=0.73m 则塔体长度L=4.5+0.73×2=5.96m 4、考虑安装的实际情况：塔体尺寸L ×B ×H ＝6m ×2.2m ×2.5m
活性炭吸附原理与设计参数 1、介绍 活性炭吸附过滤塔是一种废气过滤吸附异味的环保设备产品，活性炭吸附塔具有吸附效率高、适用面广、维护方便、能同时处理多种混合废气等优点，活性炭具有去除甲醛、苯、TVOC等有害气体和消毒除臭等作用，活性炭吸附塔现广泛用于电子原件生产、电池（电瓶）生产、酸洗作业、实验室排风、冶金、化工、医药、涂装、食品、酿造等废气处理，其中最适用于喷漆废气处理的净化。 2、工作原理 含尘气体由风机提供动力，负压进入活性炭吸附塔体，由于活性炭固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力，因此当此固体表面与气体接触时，就能吸引气体分子，使其浓聚并保持在固体表面，污染物质从而被吸附，废气经过滤器后，进入设备排尘系统，净化气体高空达标排放。 3、技术介绍 活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯。也具有石墨那样的精细结构，只是晶粒较小，层层不规则堆积。具有较大的表面积（500～
1000 m2/克）。有很强的吸附能力，能在它的表面上吸附气体，液体或胶态固体。对于气、液的吸附可接近于活性炭本身的质量的。 其吸附作用是具有选择性，非极性物质比极性物质更易于吸附。在同一系列物质中，沸点越高的物质越容易被吸附，压越大、温度越低，浓度越高，吸附量越大，反之，减压、升温有利气体的解吸。 活性炭常用于气体的吸附、分离和提纯、溶剂的回收、糖液、油脂、甘油、药物的脱色剂，饮用水或冰箱的除臭剂，防毒面具的滤毒剂，还可用作催化剂或金属盐催化剂的截体。 活性炭吸附器设备型号及参数 处理风（m3/h）活性炭(吨)设备阻（pa）重量（Kg）外型尺寸（mm） 5000 0.1-0.2 800 420 600×1250×1250 10000 0.2-0.3 800 550 1500×1250×1250 15000 0.3-0.4 800 750 2000×1250×1250 20000 0.4-0.5 800 900 2500×1250×1250 25000 0.5-0.6 800 1080 2500×1250×1500 30000 0.6-0.7 800 1200 3000×1250×1800 35000 0.7-0.8 800 1450 3500×1250×2200 40000 0.8-0.9 800 1750 3500×1500×2200 60000 1.0-1.1 800 1800 3500×1700×2200
目录 1. 绪论1 1.1概述1 1.1.1有机废气的来源1 1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害1 1.2有机废气治理技术现状及进展2 1.2.1 各种净化方法的分析比较3 2 设计任务说明4 2.1设计任务4 2.2设计进气指标4 2.3设计出气指标5 2.4设计目标5 3 工艺流程说明5 3.1工艺选择5 3.2工艺流程6 4 设计与计算7 4.1基本原理7 4.1.1 吸附原理7 4.1.2 吸附机理8 4.1.3 吸附等温线与吸附等温方程式8 4.1.4 吸附量12 4.1.5 吸附速率12
4.2吸附器选择的设计计算13 4.2.1 吸附器的确定13 4.2.2 吸附剂的选择14 4.2.3 空塔气速和横截面积的确定17 4.2.4 固定床吸附层高度的计算17 4.2.5吸附剂（活性炭）用量的计算19 4.2.6 床层压降的计算]15[20 4.2.7 活性炭再生的计算20 4.3集气罩的设计计算22 4.3.1集气罩气流的流动特性22 4.3.2集气罩的分类及设计原则22 4.3.3集气罩的选型23 4.4吸附前的预处理25 4.5管道系统设计计算26 4.5.1 管道系统的配置26 4.5.2 管道流体流速的选择27 4.5.3管道直径的确定28 4.5.4管道流体的压力损失28 4.5.5风机和电机的选择29 5 工程核算31 5.1工程造价31 5.2运行费用核算32 5.2.1价格标准32 5.2.2运行费用32 6 结论与建议34
6.1结论34 6.2建议34 参考文献36 致38
1. 绪论 1.1 概述 1.1.1有机废气的来源 有机废气的来源主要有固定源和移动源两种。移动源主要有汽车、轮船和飞机等以石油产品为燃料的交通工具的排放气；固定源的种类极多, 主要为石油化工工艺过程和储存设备等的排出物及各种使用有机溶剂的场合, 如喷漆、印刷、金属除油和脱脂、粘合剂、制药、塑料、涂料和橡胶加工等。 1.1.2有机物对大气的破坏和对人类的危害 有机废气中的挥发性有机物称为VOCs (Volatileorganic pounds) ,在涂装、印刷、制鞋和化工生产的许多行业中,一些工业产品的生产工艺过程都伴有大量的挥发性有机化合物(VOCs) 废气的排出。VOCs 废气排入大气环境中会产生以下几个方面的影响: ①VOCs 是光化学反应的前体,有照射时,在合适的条件下VOCs 与NOx及其它悬浮化学物质发生 一系列光化学反应,主要生成臭氧,形成光化学烟雾,从而发生光化学污染；②光化学烟雾会刺激人的眼睛和呼吸系统,有些VOCs 还具有强烈刺激气味,空气中达到一定浓度时则产生令人不适的感觉,影响空气质量；③有些有毒的VOCs (如芳香烃等) 气体在环境中存在会损害人们的健康,长时间暴露在污染空气中会引发癌变或引起其它严重疾病, 如苯 对骨髓的造血机能造成破坏, 是一种致癌物；甲苯和二甲苯对中枢神经具有强的麻醉作用；氯乙烯为致癌物。在制鞋业, 由于“三苯”中毒而导致工人致死事件已发生过多起, 而涂料工业使用的溶剂中,主要是甲苯、二甲苯和其它毒性有机物。光化学烟雾也会危害人的健康和植物的生长，1965 年日本各大城市频繁发生的光化学烟雾, 1966 年美国洛杉矶的光化学烟雾均对人类健康造成危害。 VOCs 对环境的极大危害和对人体健康的严重威胁，引起了世界各国政府的高度重视。美国环保署EPA（Environmental Protection Agency）定义的污染物中VOCs 占了300 多种，